Rectifier Type Instrument | Constructie en werking principe
Rectifiertype instrument meet de hulp van rectificelelementen en permanente magneet bewegingsspoel-instrumenten wisselspanning en -stroom. Het primaire doel van rectifiertype instrumenten is echter om als voltmetertje te fungeren. Er rijst nu een vraag in ons hoofd: waarom gebruiken we rectifiertype instrumenten zo wijdverspreid in de industriële wereld, terwijl er verschillende andere AC-voltmeter zoals elektrodynamometer type instrumenten, thermokoppel type instrumenten, etc. zijn? Het antwoord op deze vraag is heel eenvoudig en wordt als volgt geschreven.
De kosten van elektrodynamometer type instrumenten zijn aanzienlijk hoger dan die van rectifiertype instrumenten. Echter, rectifiertype instrumenten zijn even accuraat als elektrodynamometer type instrumenten. Daarom worden rectifiertype instrumenten verkozen boven elektrodynamometer type instrumenten.
De thermokoppel instrumenten zijn gevoeliger dan rectifiertype instrumenten. Echter, thermokoppel type instrumenten worden meer gebruikt bij zeer hoge frequenties.
Voordat we kijken naar het constructieprincipe en werking van rectifiertype instrumenten, moeten we gedetailleerd bespreken over de spanning-stroomkenmerken van ideale en praktische rectificelelementen genaamd dioden. Laten we eerst de ideale kenmerken van rectificelelementen bespreken. Wat is een ideaal rectificelement? Een rectificelement biedt nul weerstand als het voorwaarts bevoordeeld is en oneindige weerstand als het achterwaarts bevoordeeld is.
Deze eigenschap wordt gebruikt om spanningen te rectificeren (rectificatie betekent het omzetten van een wisselgrootte in een gelijkrichtte grootte, d.w.z. AC naar DC). Bekijk het schema hieronder.
In het gegeven schema is de ideale diode in serie verbonden met de spanningsbron en de belastingsweerstand. Wanneer we de diode voorwaarts bevoordeelden, leidt het perfect en biedt een pad met nul elektrische weerstand. Dus gedraagt het zich als kortsluiting. We kunnen de diode voorwaarts bevoordeelen door de positieve pool van de batterij met de anode en de negatieve pool met de kathode te verbinden. De voorwaartse karakteristiek van het rectificelement of diode wordt getoond in de spanning-stroomkarakteristiek.
Wanneer we negatieve spanning toepassen, d.w.z. de negatieve pool van de batterij met de anode van de diode en de positieve pool van de batterij met de kathode van de diode verbinden, biedt het door achterwaartse bevoordeeling oneindige elektrische weerstand en gedraagt het zich als open circuit. De complete spanning-stroomkarakteristieken staan hieronder weergegeven.
Laten we opnieuw hetzelfde schema beschouwen, maar het verschil is dat we hier een praktisch rectificelement in plaats van een ideaal gebruikten. Een praktisch rectificelement heeft een bepaalde eindige voorwaartse blokkadespanning en hoge achterwaartse blokkadespanning. We zullen dezelfde procedure toepassen om de spanning-stroomkarakteristieken van het praktische rectificelement te verkrijgen. Wanneer we het praktische rectificelement voorwaarts bevoordeelen, zal het niet geleiden tot de toegepaste spanning groter is dan de voorwaartse doorbraakspanning of kniespanning. Wanneer de toegepaste spanning groter wordt dan de kniespanning, komt de diode of rectificelement in geleidingsmodus. Dus gedraagt het zich als kortsluiting, maar door enige elektrische weerstand is er een spanningval over deze praktische diode. We kunnen het rectificelement voorwaarts bevoordeelen door de positieve pool van de batterij met de anode en de negatieve pool met de kathode te verbinden. De voorwaartse karakteristiek van het praktische rectificelement of diode wordt getoond in de spanning-stroomkarakteristiek. Wanneer we negatieve spanning toepassen, d.w.z. de negatieve pool van de batterij met de anode van de diode en de positieve pool van de batterij met de kathode van het rectificelement verbinden, biedt het door achterwaartse bevoordeeling eindige weerstand en negatieve spanning tot de toegepaste spanning gelijk is aan de achterwaartse doorbraakspanning, en dus gedraagt het zich als open circuit. De complete karakteristieken staan hieronder weergegeven
Nu gebruiken rectifiertype instrumenten twee soorten rectificatieschakelingen:
Halve golf rectificatieschakelingen van rectifiertype instrumenten
Bekijk de halve golf rectificatieschakeling hieronder, waarin het rectificelement in serie is verbonden met een sinusvormige spanningsbron, een permanente magneet bewegingsspoelinstrument en de multiplierweerstand.
De functie van deze multiplier elektrische weerstand is om de stroom die door het permanente magneet bewegingsspoel-instrument wordt getrokken, te beperken. Het is essentieel om de stroom die door het permanente magneet bewegingsspoelinstrument wordt getrokken, te beperken, omdat als de stroom de stroomcapaciteit van de PMMC overschrijdt, het instrument wordt vernietigd. Nu delen we onze werking in twee delen. In het eerste deel passeren we een constante DC-spanning door het bovenstaande schema. In het schema gaan we ervan uit dat het rectificelement ideaal is.
Stel de weerstand van de multiplier R, en die van het permanente magneet bewegingsspoelinstrument R1. De DC-spanning produceert een volledige schaalafwijking van grootte I=V/(R+R1) waarbij V de effectieve waarde van de spanning is. Laten we nu het tweede geval beschouwen, in dit geval passeren we een sinusvormige AC-spanning door het schema v =Vm × sin(wt) en we krijgen de uitgangsgolf zoals weergegeven. Tijdens de positieve halve cyclus zal het rectificelement geleiden en tijdens de negatieve halve cyclus niet. Dus krijgen we een pulsvoltage op het bewegingsspoelinstrument dat een pulsaterende stroom produceert, waardoor een pulsaterend koppel ontstaat.
De geproduceerde afwijking komt overeen met de gemiddelde waarde van de spanning. Laten we de gemiddelde waarde van de elektrische stroom berekenen, om de gemiddelde waarde van de spanning te berekenen moeten we de momentane expressie van de spanning integreren van 0 tot 2 pi. Dus de berekende gemiddelde waarde van de spanning is 0,45V. Opnieuw is V de effectieve waarde van de stroom. Daarom concluderen we dat de gevoeligheid van de AC-ingang 0,45 keer de gevoeligheid van de DC-ingang is in het geval van een halve golf rectifier.
Volledige golf rectificatieschakelingen van rectifiertype instrumenten
Bekijk de volledige golf rectificatieschakeling hieronder.
We hebben hier een brugrectifierschakeling gebruikt zoals weergegeven. Opnieuw delen we onze werking in twee delen. In het eerste analyseren we de uitvoer door een DC-spanning toe te passen en in het andere passeren we een AC-spanning door het schema. Een reeks multiplierweerstand is in serie verbonden met de spanningsbron, die dezelfde functie heeft als hierboven beschreven. Laten we het eerste geval beschouwen, waarin we een DC-spanningsbron toepassen op het schema. De waarde van de volledige schaalafwijkingstroom in dit geval is opnieuw V/(R+R1), waarbij V de effectieve waarde van de toegepaste spanning is, R de weerstand van de multiplierweerstand is en R1 de elektrische weerstand van het instrument is. De R en R1 zijn aangegeven in het schema. Laten we nu het tweede geval beschouwen, in dit geval passeren we een sinusvormige AC-spanning door het schema, die gegeven is v = Vmsin(wt), waarbij Vm de piekwaarde van de toegepaste spanning is. Als we opnieuw de waarde van de volledige schaalafwijkingstroom in dit geval berekenen door een vergelijkbare procedure toe te passen, krijgen we een expressie voor de volledige schaalafwijkingstroom als .9V/(R+R1). Onthoud dat om de gemiddelde waarde van de spanning te verkrijgen, we de momentane expressie van de spanning moeten integreren van nul tot pi. Dus door het te vergelijken met de DC-uitvoer concluderen we dat de gevoeligheid met AC-ingangsspanningsbron 0,9 keer is ten opzichte van de DC-ingangsspanningsbron.
De uitvoergolf staat hieronder. Nu gaan we de factoren bespreken die de prestaties van rectifiertype instrumenten beïnvloeden:
Rectifiertype instrumenten worden gekalibreerd in termen van effectieve waarden van sinusvormige golven van spanningen en stromen. Het probleem is dat de ingangs-golfvorm wel of niet dezelfde vormfactor kan hebben waarop de schaal van deze meters is gekalibreerd.
Er kunnen fouten optreden door de rectificatieschakeling, omdat we de weerstand van de rectifierbrugschakelingen in beide gevallen niet hebben meegenomen. De niet-lineaire karakteristieken van de brug kunnen de stroom- en spanninggolfvormen vervormen.
Er kan variatie in de temperatuur optreden waardoor de elektrische weerstand van de brug verandert. Om dit soort fouten te compenseren, moeten we een multiplierweerstand toepassen met een hoge temperatuurcoëfficiënt.
Effect van de capaciteit van de brugrectifier: De brugrectifier heeft onvolmaakte capaciteit waardoor hoogfrequente stromen worden omzeild. Hierdoor is er een afname in de lezing.
De gevoeligheid van rectifiertype instrumenten is laag in het geval van AC-ingangsspanning.
Voordelen van rectifiertype instrumenten
Hieronder staan de voordelen van rectifiertype instrumenten:
De nauwkeurigheid van rectifiertype instrumenten is ongeveer 5 procent onder normale werkcondities.
Het frequentiebereik van de werking kan worden uitgebreid tot hoge waarden.
Ze hebben een uniforme schaal op de meter.
Ze hebben lage werkingsspanningen en -stromen.
Het belastingeffect van een AC-rectifier voltmeter in beide gevallen (d.w.z. half golf diode rectifier en vol golf diode rectifier) is hoger vergeleken met het belastingeffect van DC-voltmeter, omdat de gevoeligheid van de voltmeter, of deze wordt gebruikt in half golf of vol golf rectificatie, minder is dan de gevoeligheid van DC-voltmeter.
Verklaring: Respecteer het oorspronkelijke, goede artikelen zijn de moede gedeeld, indien er inbreuk wordt gepleegd neem dan contact op voor verwijdering.
