Tipa uređaja za pravljenu | Načelo konstrukcije i rada
Instrument tipa pretvarača mjeri izmjenični napon i struja s pomoću elemenata za pravokutnu pretvorbu i trajnog magnetskog premičnog čvora. Međutim, primarna funkcija instrumenta tipa pretvarača jest da funkcionira kao voltmetar. Sada se u našem umu može postaviti pitanje zašto tako široko koristimo instrumente tipa pretvarača u industrijskom svijetu, iako imamo razne druge AC voltmetre poput elektrodinamometarskih instrumenata, termoelementnih instrumenata itd? Odgovor na to pitanje vrlo je jednostavan i zapisan je sljedeće.
Cijena elektrodinamometarskih instrumenata znatno je veća od cijene instrumenata tipa pretvarača. Međutim, preciznost instrumenata tipa pretvarača jednaka je preciznosti elektrodinamometarskih instrumenata. Stoga se instrumenata tipa pretvarača preferiraju nad elektrodinamometarskim instrumentima.
Termoelementni instrumenti su osjetljiviji od instrumenata tipa pretvarača. Međutim, termoelementni instrumenti su šire korišteni na vrlo visokim frekvencijama.
Prije nego što pogledamo princip konstrukcije i rad instrumenta tipa pretvarača, potrebno je detaljno raspraviti o karakteristikama napona i struje idealnog i praktičnog elementa za pravokutnu pretvorbu, tzv. dioda.
Prije svega, raspravimo o idealnim karakteristikama elementa za pravokutnu pretvorbu. Što je idealni element za pravokutnu pretvorbu? Element za pravokutnu pretvorbu je onaj koji nudi nultu otpornost ako je unaprijed polariziran i beskonačnu otpornost ako je obrnutopolariziran.
Ova svojstva koriste se za pravokutnu pretvorbu napona (pravokutna pretvorba znači pretvorbu izmjenične veličine u jednosmjernu, tj. AC u DC). Razmotrimo shemu kruga datu ispod.
U datoj shemi kruga idealna dioda je spojena serijalno s izvorom napona i otpornikom opterećenja. Kada napravimo diodu unaprijed polariziranu, savršeno provodi nudići nultu električku otpornost. Tako se ponaša kao kratko zatvorena petlja. Možemo napraviti diodu unaprijed polariziranu spajanjem pozitivnog terminala baterije s anodom i negativnog terminala s katodom. Napredni karakteristika elementa za pravokutnu pretvorbu ili diode prikazana je u karakteristikama napona i struje.
Sada kada primijenimo negativni napon, tj. spajanjem negativnog terminala baterije s anodom diode i pozitivnog terminala baterije s katodom diode. Zbog obrnutog polariziranja nudi beskonačnu električku otpornost i tako se ponaša kao otvorena petlja. Kompletne karakteristike napona i struje prikazane su u nastavku.
Razmotrimo opet isti krug, ali s tim da ovaj put koristimo praktični element za pravokutnu pretvorbu umjesto idealnog. Praktični element za pravokutnu pretvorbu ima neki konačan napredni blokirajući napon i visok obrnuti blokirajući napon. Primijenit ćemo isti postupak kako bismo dobili karakteristike napona i struje praktičnog elementa za pravokutnu pretvorbu. Kada napravimo praktični element za pravokutnu pretvorbu unaprijed polariziran, on ne provodi dok primijenjeni napon nije veći od naprednog probojnog napona ili, recimo, koljena napona. Kada primijenjeni napon postane veći od koljena napona, dioda ili element za pravokutnu pretvorbu upadne u modus provodnosti. Tako se ponaša kao kratko zatvorena petlja, ali zbog neke električne otpornosti postoji pad napona preko ove praktične diode. Možemo napraviti element za pravokutnu pretvorbu unaprijed polariziran spajanjem pozitivnog terminala baterije s anodom i negativnog terminala s katodom. Napredni karakteristika praktičnog elementa za pravokutnu pretvorbu ili diode prikazana je u karakteristikama napona i struje. Sada kada primijenimo negativni napon, tj. spajanjem negativnog terminala baterije s anodom diode i pozitivnog terminala baterije s katodom elementa za pravokutnu pretvorbu. Zbog obrnutog polariziranja nudi konačnu otpornost i negativni napon dok primijenjeni napon ne postane jednak obrnutom probojnog napona, pa se ponaša kao otvorena petlja. Kompletne karakteristike prikazane su u nastavku
Sada instrumenti tipa pretvarača koriste dva tipa krugova za pravokutnu pretvorbu:
Krugovi polovine vala pravokutne pretvorbe instrumenata tipa pretvarača
Razmotrimo krug polovine vala pravokutne pretvorbe dat ispod, u kojem je element za pravokutnu pretvorbu spojen serijalno s sinusoidalnim izvorom napona, trajnim magnetskim premičnim čvorom i multiplikatorom otpornika.
Funkcija ovog multiplikatora električnog otpora jest ograničiti struju povučenu od strane trajnog magnetskog premičnog čvora. Vrlo je važno ograničiti struju povučenu od strane trajnog magnetskog premičnog čvora jer ako struja premaši nominalnu struju PMMC-a, tada uništava instrument. Sada podijelimo naš rad u dvije faze. U prvoj fazi primijenimo konstantan DC napon na gornji krug. U shemi kruga pretpostavljamo da je element za pravokutnu pretvorbu idealan.
Neka je otpornost multiplikatora R, a trajnog magnetskog premičnog čvora R1. Konstantan DC napon stvara defleksiju punog opsega magnituda I=V/(R+R1) gdje je V efektivna vrijednost napona. Sada razmotrimo drugu fazu, u kojoj ćemo primijeniti AC sinusoidalni napon na krug v =Vm × sin(wt) i dobit ćemo izlaznu talasnu formu prikazanu. U pozitivnom poluciklu element za pravokutnu pretvorbu provodi, a u negativnom poluciklu ne provodi. Stoga ćemo dobiti puls napona na premičnom čvoru, što će stvoriti pulsirajuću struju, a pulsirajuća struja će stvoriti pulsirajući moment.
Proizvedena defleksija odgovarati će prosječnoj vrijednosti napona. Dakle, izračunajmo prosječnu vrijednost električne struje, kako bismo izračunali prosječnu vrijednost napona, moramo integrirati trenutni izraz napona od 0 do 2 pi. Tako izračunata prosječna vrijednost napona iznosi 0.45V. Ponovno, V je efektivna vrijednost struje. Stoga zaključujemo da je osjetljivost na ulazni AC 0.45 puta manja od osjetljivosti na DC ulaz u slučaju poluvale pravokutne pretvorbe.
Krugovi punog vala pravokutne pretvorbe instrumenata tipa pretvarača
Razmotrimo krug punog vala pravokutne pretvorbe dat ispod.
Koristili smo ovdje mostovski krug za pravokutnu pretvorbu kao što je prikazano. Ponovno, podijelimo naš rad u dvije faze. U prvom analiziramo izlaz primjenom DC napona, a u drugom primjenom AC napona na krug. Serijski multiplikator otpornika spojen je serijalno s izvorom napona, koji ima istu funkciju kao opisano iznad. Razmotrimo prvi slučaj gdje primjenjujemo DC napon na krug. Sada vrijednost struje punog opsega u ovom slučaju opet je V/(R+R1), gdje je V efektivna vrijednost primijenjenog napona, R je otpornost multiplikatora otpornika, a R1 je električna otpornost instrumenta. R i R1 označeni su u shemi kruga. Sada razmotrimo drugi slučaj, u kojem ćemo primijeniti AC sinusoidalni napon na krug koji je dan v = Vmsin(wt) gdje je Vm vrhovna vrijednost primijenjenog napona. Ako ponovno izračunamo vrijednost struje punog opsega u ovom slučaju primjenom sličnog postupka, dobit ćemo izraz punog opsega struje kao .9V/(R+R1). Pamtite, kako bismo dobili prosječnu vrijednost napona, trebali bismo integrirati trenutni izraz napona od nule do pi. Tako uspoređujući ga s DC izlazom, zaključujemo da je osjetljivost s AC ulaznim naponskim izvorom 0.9 puta veća nego u slučaju DC ulaznog naponskog izvora.
Izlazna talasna forma prikazana je u nastavku. Sada ćemo razgovarati o faktorima koji utječu na performanse instrumenata tipa pretvarača:
Instrumenti tipa pretvarača kalibrirani su u smislu efektivnih vrijednosti sinusoidalnih talasnih oblika napona i struje. Problem je u tome što ulazni talasni oblik može ili ne mora imati isti faktor oblika na kojem je skalirana ova mjera.
Može biti neka greška zbog kruga za pravokutnu pretvorbu, jer nismo uključili otpornost mosta za pravokutnu pretvorbu u oba slučaja. Nelinearni karakteristici mosta mogu distorzirati talasne oblike struje i napona.
Može doći do promjene temperature, zbog koje se mijenja električna otpornost mosta, stoga kako bismo kompenzirali takve greške, trebalo bi primijeniti multiplikator otpornika s visokim temperaturnim koeficijentom.
Efekt kapacitance mosta za pravokutnu pretvorbu: Most za pravokutnu pretvorbu ima nedosavršenu kapacitancu, stoga omogućava prolaz visokofrekventnih struja. Stoga dolazi do smanjenja čitanja.
Osjetljivost instrumenata tipa pretvarača je niska u slučaju AC ulaznog napona.
Prednosti instrumenata tipa pretvarača
Evo prednosti instrumenata tipa pretvarača:
Preciznost instrumenata tipa pretvarača iznosi oko 5 posto pod normalnim uvjetima rada.
Opseg frekvencija rada može se proširiti na visoku vrijednost.
Imaju uniformnu ljestvicu na mjerilu.
Imaju niske radne vrijednosti struje i napona.
Efekt opterećenja AC pretvarača voltmetra u oba slučaja (tj. polovala dioda i punovala dioda) je veći u usporedbi s efektom opterećenja DC voltmetara, jer je osjetljivost voltmetra, bilo da se koristi u polovalu ili punovalu pravokutnoj pretvorbi, manja od osjetljivosti DC voltmetara.
Izjava: Poštujte original, dobre članke vrijedni sudjelovanja, ako postoji kršenje autorskih prava molim kontaktirajte za brisanje.
