Rektifier Type Instrument | Konstruktionsprincip og funktionsmåde

Rektifieringsinstrument måler den alternerende spænding og strøm med hjælp fra rektifieringskomponenter og permanente magnetiske bevægelige spoleinstrumenter. Dog er det primære formål af rektifieringsinstrumenter at fungere som spændingsmåler. Nu må der opstå en spørgsmål i vores sind: Hvorfor anvendes rektifieringsinstrumenter så bredt i industrien, selvom vi har forskellige andre AC-spændingsmålere som elektrodynamometerinstrumenter, termokupletinstrumenter osv.? Svaret på dette spørgsmål er meget enkelt og skrevet som følger.

1. Kosten for elektrodynamometerinstrumenter er betydeligt højere end for rektifieringsinstrumenter. Dog er rektifieringsinstrumenter lige så præcise som elektrodynamometerinstrumenter. Derfor foretrækkes rektifieringsinstrumenter over elektrodynamometerinstrumenter.

2. Termokupletinstrumenter er mere delikate end rektifieringsinstrumenter. Dog anvendes termokupletinstrumenter oftere ved meget høje frekvenser.

Inden vi kigger på konstruktionsprincipperne og funktionen af rektifieringsinstrumenter, er der behov for at diskutere detaljeret spændings- og strøm-karakteristikkerne for ideelle og praktiske rektifieringskomponenter kaldet dioder. Lad os først diskutere de ideelle karakteristika for rektifieringskomponenter. Hvad er en ideel rektifieringskomponent? En rektifieringskomponent er en, der tilbyder nul modstand, hvis den er fremover polariseret, og uendelig modstand, hvis den er bagud polariseret.

Denne egenskab bruges til at rektificere spændinger (rektificering betyder at konvertere en alternerende størrelse til en direkte størrelse, dvs. AC til DC). Overvej den givne kredsløbsdiagram nedenfor.

I det givne kredsløbsdiagram er den ideelle diode forbundet i serie med spændingskilden og lastmodstanden. Når vi polariserer dioden fremover, leder den perfekt og tilbyder en nul elektrisk modstandsvej. Så opfører den sig som kortslutning. Vi kan polarisere dioden fremover ved at forbinde batteriets positive terminal med anoden og den negative terminal med katoden. Fremoverkarakteristikken for rektifieringskomponenten eller dioden vises i spændings-strøm karakteristikken.

Når vi anvender negativ spænding, dvs. forbinder den negative terminal af batteriet med anodeterminalen af dioden og den positive terminal af batteriet til katodeterminalen af dioden. På grund af bagudpolarisering tilbyder den uendelig elektrisk modstand og opfører sig som åben kredsløb. De fulde spændings-strøm karakteristika vises nedenfor.

Lad os igen overveje den samme kredsløb, men forskellen er, at vi her anvender et praktisk rektifieringskomponent i stedet for et ideelt. Et praktisk rektifieringskomponent har en begrænset fremover blokeringsspænding og høj bagud blokeringsspænding. Vi vil anvende samme procedure for at få spændings-strøm karakteristikker for det praktiske rektifieringskomponent. Når vi polariserer det praktiske rektifieringskomponent fremover, leder det ikke, indtil den anvendte spænding er større end fremover nedbrydningsspændingen eller knæspændingen. Når den anvendte spænding bliver større end knæspændingen, kommer dioden eller rektifieringskomponentet under ledningsmode. Så opfører den sig som kortslutning, men på grund af en vis elektrisk modstand er der en spændingsfald over denne praktiske diode. Vi kan polarisere rektifieringskomponentet fremover ved at forbinde den positive terminal af batteriet med anoden og den negative terminal med katoden. Fremoverkarakteristikken for det praktiske rektifieringskomponent eller dioden vises i spændings-strøm karakteristikken. Når vi anvender negativ spænding, dvs. forbinder den negative terminal af batteriet med anodeterminalen af dioden og den positive terminal af batteriet til katodeterminalen af rektifieringskomponentet. På grund af bagudpolarisering tilbyder den endelig modstand og den negative spænding, indtil den anvendte spænding bliver lig med bagud nedbrydningsspændingen, og så opfører den sig som åben kredsløb. De fulde karakteristika vises nedenfor

Nu anvender rektifieringsinstrumenter to typer rektifieringskredsløb:

Halvhelbølge rektifieringskredsløb af rektifieringsinstrumenter

Lad os overveje det halvhelbølge rektifieringskredsløb nedenfor, hvor rektifieringskomponenten er forbundet i serie med en sinusformet spændingskilde, et permanent magnetisk bevægeligt spoleinstrument og en multiplikatormodstand.

Funktionen for denne multiplikator elektriske modstand er at begrænse strømmen, der drages af det permanente magnetiske bevægelige spoleinstrument. Det er meget vigtigt at begrænse strømmen, der drages af det permanente magnetiske bevægelige spoleinstrument, fordi hvis strømmen overstiger strømratningen for PMMC, ødelægger det instrumentet. Nu opdele vi vores operation i to dele. I den første del anvender vi en konstant DC-spænding til ovenstående kredsløb. I kredsløbsdiagrammet antager vi, at rektifieringskomponenten er ideel.

Lad os markere modstanden for multiplikatoren som R, og den for det permanente magnetiske bevægelige spoleinstrument som R1. DC-spændingen producerer en fullskala deflection af størrelsen I=V/(R+R1), hvor V er kvadratisk middelværdi af spændingen. Lad os nu overveje anden sag, i denne sag anvender vi en AC-sinusformet AC-spænding til kredsløbet v =Vm × sin(wt) og vi får udgangsbølgen som vist. I den positive halvcyklus vil rektifieringskomponenten lede, og i den negative halvcyklus leder den ikke. Så får vi en puls af spænding ved bevægeligt spoleinstrument, der producerer pulserende strøm, og dermed pulserende drejmoment.

Deflectionen, der dannes, svarer til den gennemsnitlige værdi af spændingen. Lad os beregne den gennemsnitlige værdi af elektrisk strøm, for at beregne den gennemsnitlige værdi af spændingen, skal vi integrere den øjeblikkelige udtryk for spændingen fra 0 til 2 pi. Så kommer den beregnede gennemsnitlige værdi af spændingen til at være 0.45V. Igen har vi V som kvadratisk middelværdi af strømmen. Så konkluderer vi, at følsomheden af AC-indgang er 0.45 gange følsomheden af DC-indgang i tilfældet med halvhelbølge rektifier.

Fuld bølge rektifieringskredsløb af rektifieringsinstrumenter

Lad os overveje et fuldbølge rektifieringskredsløb nedenfor.

Vi har her anvendt et bro-rektifieringskredsløb som vist. Igen opdeles vores operation i to dele. I den første analyserer vi udgangen ved at anvende DC-spænding, og i den anden anvender vi AC-spænding til kredsløbet. En serie-multiplikatormodstand er forbundet i serie med spændingskilden, der har samme funktion som beskrevet ovenfor. Lad os overveje den første sag, hvor vi anvender en DC-spændingskilde til kredsløbet. Nu er værdien af fuldskala deflection strøm i dette tilfælde igen V/(R+R1), hvor V er kvadratisk middelværdi af den anvendte spænding, R er modstanden for resistansmultiplikatoren, og R1, som er elektrisk modstand for instrumentet. R og R1 er markeret i kredsløbsdiagrammet. Lad os nu overveje den anden sag, i dette tilfælde anvender vi AC-sinusformet spænding til kredsløbet, der er givet v = Vmsin(wt), hvor Vm er toppunktet af den anvendte spænding. Hvis vi igen beregner værdien af fuldskala deflection strøm i dette tilfælde ved at anvende samme procedure, vil vi få en udtryk for fuldskala strøm som .9V/(R+R1). Husk, for at få den gennemsnitlige værdi af spændingen, skal vi integrere den øjeblikkelige udtryk for spændingen fra nul til pi. Så sammenlignet med DC-udgang konkluderer vi, at følsomheden med AC-indgangsspændingskilde er 0.9 gange som i tilfældet med DC-indgangsspændingskilde.

Udgangsbølgen vises nedenfor. Nu vil vi diskutere faktorer, der påvirker ydeevnen af rektifieringsinstrumenter:

1. Rektifieringsinstrumenter kalibreres i forhold til kvadratiske middelværdier af sinusformet spænding og strøm. Problemet er, at indgangsbølgen kan have samme formfaktor som den, hvorpå skalen for disse målere er kalibreret, eller den kan have en anden formfaktor.

2. Der kan være nogle fejl på grund af rektifieringskredsløbet, da vi ikke inkluderede modstanden for rektifieringsbrokredsløbet i begge tilfælde. Den ikke-lineære karakteristik af broen kan forvrænge strøm- og spændingsbølger.

3. Der kan være variationer i temperaturen, som påvirker den elektriske modstand af broen, og derfor for at kompensere for denne type fejl, bør vi anvende en multiplikatormodstand med høj temperaturkoefficient.

4. Effekten af kapacitancen af brorektifier: Brorektifier har ukorrekt kapacitance, så på grund af dette passerer den høje frekvensstrøm. Derfor er der en nedgang i læsningen.

5. Følsomheden af rektifieringsinstrumenter er lav i tilfælde af AC-indgangsspænding.

Fordele ved rektifieringsinstrumenter

Følgende er fordele ved rektifieringsinstrumenter:

• Præcisionen af rektifieringsinstrumenter er omkring 5 procent under normale driftsforhold.

• Frekvensintervallet for drift kan udvides til høje værdier.

• De har en uniform skala på måleren.

• De har lave driftsværdier for strøm og spænding.

Belastningseffekten af en AC-rektifieringsvoltmeter i begge tilfælde (dvs. halvhelbølge diode rektifier og fuldbølge diode rektifier) er højere i forhold til belastningseffekten af DC-voltmeter, da følsomheden af voltmeteren, enten ved halvhelbølge eller fuldbølge rektifikation, er lavere end følsomheden af DC-voltmeter.

Erklæring: Respektér det originale, godartikler er værd at dele, hvis der er krænkelse kontakt os for sletning.