Instrumento tipo rectificador | Principio de construción e funcionamento

Instrumento tipo rectificador mide a tensión e corrente alternas coa axuda de elementos rectificadores e instrumentos de bobina móbil con imán permanente. A función principal dos instrumentos tipo rectificador é a de voltímetro. Agora, unha pregunta debe xurdir na nosa mente: por que usamos tan amplamente os instrumentos tipo rectificador no mundo industrial, a pesar de termos varios outros voltímetros CA como os instrumentos do tipo electrodinamómetro, os instrumentos do tipo termopar, etc? A resposta a esta pregunta é moi simple e está escrita a continuación.

1. O custo dos instrumentos do tipo electrodinamómetro é bastante alto comparado co dos instrumentos tipo rectificador. No entanto, os instrumentos tipo rectificador son tan precisos como os do tipo electrodinamómetro. Polo tanto, prefírense os instrumentos tipo rectificador sobre os instrumentos do tipo electrodinamómetro.

2. Os instrumentos do tipo termopar son máis delicados que os instrumentos tipo rectificador. No entanto, os instrumentos do tipo termopar úsanse máis amplamente en frecuencias moi altas.

Antes de examinar o principio de construción e o funcionamento dos instrumentos tipo rectificador, hai que discutir detalladamente as características de tensión e corrente dos elementos rectificadores ideais e prácticos chamados díodos.
Vamos primeiro discutir as características ideais do elemento rectificador. E agora, que é un elemento rectificador ideal? Un elemento rectificador é aquel que ofrece resistencia cero se está polarizado en directo e ofrece resistencia infinita se está polarizado en inverso.

Esta propiedade usa-se para rectificar as tensións (rectificación significa converter unha magnitude alternativa nunha directa, é dicir, AC a DC). Consideremos o diagrama de circuito dado a continuación.

No diagrama de circuito dado, o díodo ideal está conectado en serie coa fonte de tensión e coa resistencia de carga. Agora, cando facemos que o díodo estea polarizado en directo, conduce perfectamente ofrecendo un camiño de resistencia eléctrica cero. Así, comportase como un curto circuito. Podemos facer que o díodo estea polarizado en directo conectando o terminal positivo da batería co ánodo e o terminal negativo co catodo. A característica en directo do elemento rectificador ou díodo amósase nas características de tensión-corrente.

Agora, cando aplicamos tensión negativa, é dicir, conectando o terminal negativo da batería co terminal de ánodo do díodo e o terminal positivo da batería co terminal de catodo do díodo. Debido ao polarización en inverso, ofrece resistencia eléctrica infinita e, polo tanto, comportase como un circuito aberto. As características completas de tensión-corrente amózanse a continuación.

Volvamos a considerar o mesmo circuito, pero a diferenza é que aquí estamos usando o elemento rectificador práctico en lugar do ideal. O elemento rectificador práctico ten algunha tensión de bloqueo en directo finita e alta tensión de bloqueo en inverso. Aplicaremos o mesmo procedemento para obter as características de tensión-corrente do elemento rectificador práctico. Agora, cando facemos que o elemento rectificador práctico estea polarizado en directo, non conduce ata que a tensión aplicada non sexa maior que a tensión de ruptura en directo ou podemos dicir a tensión de rodilla. Cando a tensión aplicada é maior que a tensión de rodilla, o díodo ou elemento rectificador entrará en modo de conducción. Así, comportase como un curto circuito, pero debido a algúns resistencias eléctricas hai unha caída de tensión a través deste díodo práctico. Podemos facer que o elemento rectificador estea polarizado en directo conectando o terminal positivo da batería co ánodo e o terminal negativo co catodo. A característica en directo do elemento rectificador práctico ou díodo amósase nas características de tensión-corrente. Agora, cando aplicamos tensión negativa, é dicir, conectando o terminal negativo da batería co terminal de ánodo do díodo e o terminal positivo da batería co terminal de catodo do elemento rectificador. Debido á polarización en inverso, ofrece resistencia finita e a tensión negativa ata que a tensión aplicada sexa igual á tensión de ruptura en inverso e, polo tanto, comportase como un circuito aberto. As características completas amózanse a continuación

Agora, os instrumentos tipo rectificador usan dous tipos de circuitos rectificadores:

Circuitos de rectificador de semionda de instrumentos tipo rectificador

Consideremos o circuito de rectificador de semionda dado a continuación, no que o elemento rectificador está conectado en serie cunha fonte de tensión senoidal, un instrumento de bobina móbil con imán permanente e a resistencia multiplicadora.

A función desta resistencia eléctrica multiplicadora é limitar a corrente consumida polo instrumento de bobina móbil con imán permanente. É moi importante limitar a corrente consumida polo instrumento de bobina móvil con imán permanente porque, se a corrente excede a clasificación de corrente do PMMC, destrúese o instrumento. Agora, dividimos a nosa operación en dúas partes. Na primeira parte, aplicamos unha tensión DC constante ao circuito anterior. No diagrama de circuito, estamos a supor que o elemento rectificador é ideal.

Marquemos a resistencia da multiplicadora como R, e a do instrumento de bobina móvil con imán permanente como R1. A tensión DC produce un desvío de escala completa dunha magnitud I=V/(R+R1), onde V é o valor efectivo da tensión. Agora, consideremos o segundo caso, neste caso, aplicaremos unha tensión CA senoidal ao circuito v =Vm × sin(wt) e obtendremos a forma de onda de saída como se mostra. Na metade positiva do ciclo, o elemento rectificador conducirá e na metade negativa do ciclo, non conducirá. Así, obteremos un pulso de tensión no instrumento de bobina móbil que producirá unha corrente pulsante, polo que a corrente pulsante producirá un par pulsante.

O desvío producido corresponderá ao valor medio da tensión. Calculemos o valor medio da corrente eléctrica, para calcular o valor medio da tensión, temos que integrar a expresión instantánea da tensión de 0 a 2 pi. Así, o valor medio calculado da tensión resulta ser 0.45V. Novamente, V é o valor efectivo da corrente. Así, concluímos que a sensibilidade da entrada CA é 0.45 veces a sensibilidade da entrada CC no caso do rectificador de semionda.

Circuitos de rectificador de onda completa de instrumentos tipo rectificador

Consideremos un circuito de rectificador de onda completa dado a continuación.

Aquí usamos un circuito de rectificador de ponte como se mostra. De novo, dividimos a nosa operación en dúas partes. Na primeira, analizamos a saída aplicando a tensión DC e noutra, aplicamos a tensión CA ao circuito. Está conectada unha resistencia multiplicadora en serie coa fonte de tensión que ten a mesma función descrita arriba. Consideremos o primeiro caso aquí, onde aplicamos unha fonte de tensión DC ao circuito. Agora, o valor da corrente de desvío completo nesta caso é de novo V/(R+R1), onde V é o valor efectivo da tensión aplicada, R é a resistencia da resistencia multiplicadora e R1 que é a resistencia eléctrica do instrumento. R e R1 están marcados no diagrama de circuito. Agora, consideremos o segundo caso, neste caso, aplicaremos unha tensión senoidal CA ao circuito que é dada v = Vmsin(wt) onde Vm é o valor pico da tensión aplicada, novamente, se calculamos o valor da corrente de desvío completo neste caso aplicando o procedemento similar, obtendremos unha expresión de corrente completa como .9V/(R+R1). Recorde que, para obter o valor medio da tensión, debemos integrar a expresión instantánea da tensión de cero a pi. Así, comparándoo coa saída DC, concluímos que a sensibilidade coa fonte de tensión CA é 0.9 veces a da fonte de tensión DC.

A onda de saída amóusase a continuación. Agora, vamos a discutir os factores que afectan o rendemento dos instrumentos tipo rectificador:

1. Os instrumentos tipo rectificador están calibrados en termos de valores efectivos das ondas senoidais de tensión e corrente. O problema é que a forma de onda de entrada pode ou non ter o mesmo factor de forma no que está calibrada a escala destes medidores.

2. Pode haber algún erro debido ao circuito rectificador, xa que non incluímos a resistencia do circuito de ponte rectificador en ambos os casos. As características non lineares da ponte poden distorsionar a forma de onda de corrente e tensión.

3. Pode haver variación na temperatura debido á cual a resistencia eléctrica da ponte cambia, polo que, para compensar este tipo de erros, deberiamos aplicar un resistor multiplicador con alto coeficiente de temperatura.

4. Efecto da capacitancia do rectificador de ponte: O rectificador de ponte ten capacitancia imperfecta, polo que, debido a isto, pasa as correntes de alta frecuencia. Polo tanto, hai un decrecemento na lectura.

5. A sensibilidade dos instrumentos tipo rectificador é baixa no caso de tensión de entrada CA.

Vantaxes dos instrumentos tipo rectificador

As seguintes son as vantaxes dos instrumentos tipo rectificador:

• A precisión dos instrumentos tipo rectificador é de aproximadamente o 5 por cento nas condicións normais de funcionamento.

• O rango de frecuencia de funcionamento pode estenderse a valores altos.

• Tén unha escala uniforme no medidor.

• Tén valores de corrente e tensión de funcionamento baixos.

O efecto de carga dun voltímetro de rectificador de CA en ambos os casos (é dicir, rectificador de díodo de semionda e rectificador de díodo de onda completa) é alto en comparación co efecto de carga dos voltímetros de CD, xa que a sensibilidade do voltímetro, ya use en rectificación de semionda ou onda completa, é menor que a sensibilidade dos voltímetros de CD.

Declaración: Respetar el original, artículos buenos que merecen ser compartidos, si hay infracción por favor contactar para eliminar.