Opravovací typ přístroje | Konstrukční princip fungování
Příhradový typ přístroje měří střídavé napětí a proud s pomocí příhradových prvků a trvale magnetických pohyblivých cívek. Hlavní funkce příhradového typu přístrojů spočívá v tom, aby fungovaly jako voltmetry. Můžeme se zeptat, proč jsou příhradové přístroje tak často používány v průmyslovém světě, i když máme k dispozici různé jiné AC voltmety, jako jsou elektrodynamometrické přístroje, termokuplové přístroje atd? Odpověď na tuto otázku je velmi jednoduchá a je uvedena níže.
Náklady na elektrodynamometrické přístroje jsou výrazně vyšší než na příhradové přístroje. Příhradové přístroje jsou stejně přesné jako elektrodynamometrické přístroje. Proto jsou příhradové přístroje preferovány nad elektrodynamometrickými přístroji.
Termokuplové přístroje jsou citlivější než příhradové přístroje. Termokuplové přístroje jsou však více používány na velmi vysokých frekvencích.
Než se podíváme na konstrukční princip a funkci příhradových přístrojů, je třeba podrobně diskutovat o charakteristikách napětí a proudu ideálního a praktického příhradového prvku zvaného dioda.
Nechť si nejprve projednáme ideální charakteristiky příhradového prvku. Co je to ideální příhradový prvek? Příhradový prvek nabízí nulový odpor, pokud je dopředně polarizován, a nabízí nekonečný odpor, pokud je opačně polarizován.
Tato vlastnost se používá k upravování napětí (upravování znamená převod střídavé hodnoty na jednosměrnou, tedy AC na DC). Zvažme následující schéma obvodu.
V daném schématu obvodu je ideální dioda připojená v sérii s napěťovým zdrojem a odporem zátěže. Když diodu dopředně polarizujeme, provádí dokonale, nabízí nulovou elektrickou cestu. Chová se tedy jako krátký obvod. Diodu lze dopředně polarizovat připojením kladného pólu baterie k anodě a záporného pólu k katodě. Dopředná charakteristika příhradového prvku nebo diody je znázorněna v charakteristice napětí a proudu.
Teď, když aplikujeme záporné napětí, tedy připojíme záporný pól baterie k anodě diody a kladný pól baterie k katodě diody. V důsledku opačné polarizace nabízí nekonečný elektrický odpor a chová se jako otevřený obvod. Úplné charakteristiky napětí a proudu jsou znázorněny níže.
Zvažme znovu ten samý obvod, ale rozdíl je v tom, že místo ideálního používáme praktický příhradový prvek. Praktický příhradový prvek má nějaké konečné dopředné blokovací napětí a vysoké opačné blokovací napětí. Aplikujeme stejný postup, abychom získali charakteristiku napětí a proudu praktického příhradového prvku. Když praktický příhradový prvek dopředně polarizujeme, neprovádí, dokud aplikované napětí není větší než dopředné zlomové napětí. Když aplikované napětí překročí zlomové napětí, dioda nebo příhradový prvek přejde do režimu vedení. Chová se tedy jako krátký obvod, ale kvůli nějakému elektrickému odporu je na této praktické diodě napěťový spád. Diodu lze dopředně polarizovat připojením kladného pólu baterie k anodě a záporného pólu k katodě. Dopředná charakteristika praktického příhradového prvku nebo diody je znázorněna v charakteristice napětí a proudu. Nyní, když aplikujeme záporné napětí, tedy připojíme záporný pól baterie k anodě diody a kladný pól baterie k katodě příhradového prvku. V důsledku opačné polarizace nabízí konečný odpor a záporné napětí, dokud aplikované napětí nebude rovno opačnému zlomovému napětí, a chová se jako otevřený obvod. Úplné charakteristiky jsou znázorněny níže
Nyní příhradové přístroje používají dva typy příhradových obvodů:
Polovlnkové příhradové obvody příhradových přístrojů
Zvažme následující polovlnkový příhradový obvod, ve kterém je příhradový prvek připojen v sérii s sinusovým napěťovým zdrojem, trvale magnetickým pohyblivým cívkovým přístrojem a multiplikátorovým odporem.
Funkce tohoto multiplikátorového elektrického odporu spočívá v omezení proudu taženého trvale magnetickým pohyblivým cívkovým přístrojem. Je velmi důležité omezit proud tažený trvale magnetickým pohyblivým cívkovým přístrojem, protože pokud tento proud překročí proudové označení PMMC, přístroj se zničí. Nyní rozdělíme naše operace na dvě části. V první části aplikujeme konstantní DC napětí do výše uvedeného obvodu. V schématu obvodu předpokládáme, že příhradový prvek je ideální.
Označme odpor multiplikátoru R a odpor trvale magnetického pohyblivého cívkového přístroje R1. DC napětí vytvoří plnou škálovou deflexi o velikosti I=V/(R+R1), kde V je efektivní hodnota napětí. Nyní zvažme druhý případ, v němž aplikujeme AC sinusové napětí do obvodu v =Vm × sin(wt) a dostaneme výstupní kmitoobraz, jak je znázorněno. Během pozitivního půlkola příhradový prvek provede a během negativního půlkola neprovede. Tedy dostaneme pulz napětí na pohyblivém cívkovém přístroji, což vytvoří pulzující proud, a tedy pulzující proud vytvoří pulzující moment.
Vytvořená deflexe bude odpovídat průměrné hodnotě napětí. Pojďme tedy vypočítat průměrnou hodnotu elektrického proudu, abychom vypočítali průměrnou hodnotu napětí, musíme integrovat okamžitý výraz napětí od 0 do 2 pi. Takže vypočtená průměrná hodnota napětí je 0.45V. Opět máme V jako efektivní hodnotu proudu. Z toho vyplývá, že citlivost AC vstupu je 0.45krát citlivost DC vstupu v případě polovlnkového příhradového obvodu.
Celovlnkové příhradové obvody příhradových přístrojů
Zvažme následující celovlnkový příhradový obvod.
Použili jsme zde mostový příhradový obvod, jak je znázorněno. Opět rozdělíme naše operace na dvě části. V první analyzujeme výstup aplikací DC napětí a v druhé aplikujeme AC napětí do obvodu. Seriální multiplikátorový odpor je připojen v sérii s napěťovým zdrojem, který má stejnou funkci, jak je popsáno výše. Zvažme první případ, kde aplikujeme DC napěťový zdroj do obvodu. Nyní hodnota plné škálové deflexního proudu v tomto případě je opět V/(R+R1), kde V je efektivní hodnota aplikovaného napětí, R je odpor multiplikátorového odporu a R1 je elektrický odpor přístroje. R a R1 jsou označeny ve schématu obvodu. Nyní zvažme druhý případ, v němž aplikujeme AC sinusové napětí do obvodu, které je dáno v = Vmsin(wt), kde Vm je vrcholová hodnota aplikovaného napětí. Pokud opět vypočítáme hodnotu plné škálové deflexního proudu v tomto případě podobným postupem, dostaneme výraz plné škálového proudu jako .9V/(R+R1). Pamatujte, abychom získali průměrnou hodnotu napětí, měli bychom integrovat okamžitý výraz napětí od nuly do pi. Tedy porovnáním s DC výstupem dospějeme k závěru, že citlivost s AC vstupním napěťovým zdrojem je 0.9krát v případě DC vstupního napěťového zdroje.
Výstupní kmitoobraz je znázorněn níže. Nyní se budeme zabývat faktory, které ovlivňují výkon příhradových přístrojů:
Příhradové přístroje jsou kalibrovány vzhledem k efektivním hodnotám sinusových vln napětí a proudu. Problém spočívá v tom, že vstupní vlna může nebo nemusí mít stejný faktor formy, na kterém jsou tyto přístroje kalibrovány.
Mohou nastat nějaké chyby z důvodu příhradového obvodu, protože nezahrnuli jsme odpor příhradového mostového obvodu v obou případech. Nelineární charakteristiky mostu mohou deformovat proudové a napěťové vlny.
Může dojít k změně teploty, v důsledku čehož se mění elektrický odpor mostu, a proto, abychom kompenzovali tento typ chyb, měli bychom aplikovat multiplikátorový odpor s vysokým teplotním koeficientem.
Účinek kapacity mostového příhradového obvodu: Mostový příhradový obvod má nedokonalou kapacitu, a proto propouští vysokofrekvenční proudy. To způsobuje snížení čtení.
Citlivost příhradových přístrojů je nízká v případě AC vstupního napětí.
Výhody příhradových přístrojů
Následující jsou výhody příhradových přístrojů:
Přesnost příhradových přístrojů je asi 5 procent pod normálními pracovními podmínkami.
Frekvenční rozsah provozu lze rozšířit až na vysoké hodnoty.
Mají rovnoměrnou škálu na měřiči.
Mají nízké pracovní hodnoty proudu a napětí.
Zatěžující účinek AC příhradového voltmetu v obou případech (tj. polovlnkový diodový příhradový obvod a celovlnkový diodový příhradový obvod) je vysoký v porovnání s zatěžujícími účinky DC voltmetrů, protože citlivost voltmétu, ať už použitého v polovlnkové nebo celovlnkové příhradové obvod, je nižší než citlivost DC voltmetrů.
Prohlášení: Respektujte původ, dobaře psané články jsou hodné zdieľania, ak je narušené autorské právo, kontaktujte pro vymazanie.
