Praćeni tip instrumenta | Konstrukcija i princip rada
Uređaj tipa rektifikator meri izmjeničnu napetost i struju pomoću rektifikatorskih elemenata i trajno magnetnih pokretnih bobina. Međutim, primarna funkcija uređaja tipa rektifikator je da rade kao voltmetar. Sada se može postaviti pitanje zašto se tako široko koriste uređaji tipa rektifikator u industrijskom svetu, iako imamo razne druge AC voltmetre, poput elektrodinamometarskih uređaja, termokuplinskih uređaja itd? Odgovor na ovo pitanje je vrlo jednostavan i naveden je ispod.
Cena elektrodinamometarskih uređaja je značajno veća od cene uređaja tipa rektifikator. Međutim, uređaji tipa rektifikator su toliko precizni koliko i elektrodinamometarski uređaji. Stoga se uređaji tipa rektifikator preferiraju nad elektrodinamometarskim uređajima.
Termokuplinski uređaji su delikatniji od uređaja tipa rektifikator. Međutim, termokuplinski uređaji se češće koriste na vrlo visokim frekvencijama.
Prije nego što pogledamo princip konstrukcije i rad uređaja tipa rektifikator, potrebno je detaljno raspraviti o karakteristikama napona i struje idealnog i praktičnog rektifikatorskog elementa poznatog kao dioda.
Neka prvo raspravimo o idealnim karakteristikama rektifikatorskog elementa. Šta je idealni rektifikatorski element? Rektifikatorski element je onaj koji nudi nultu otpornost ako je unaprijed polarizovan i beskonačnu otpornost ako je obrnut polarno prebacen.
Ova osobina se koristi za rektifikaciju napona (rektifikacija znači pretvoriti izmjeničnu količinu u jednosmjernu količinu, tj. AC u DC). Razmotrimo dijagram kruga dat ispod.
U datom dijagramu kruga idealna dioda je spojena serijalno sa izvorom napona i otpornikom opterećenja. Sada, kada napravimo diodu unaprijed polarizovanu, ona savršeno provodi nudići put nulte električne otpornosti. Tako se ponaša kao kratko zatvoreni krug. Možemo napraviti diodu unaprijed polarizovanu spajanjem pozitivnog terminala baterije s anodom, a negativnog terminala s katodom. Unaprijed polarizovana karakteristika rektifikatorskog elementa ili diode prikazana je u karakteristikama napona i struje.
Sada, kada primijenimo negativni napon, tj. spajanjem negativnog terminala baterije s anodom diode, a pozitivnog terminala baterije s katodom diode. Zbog obrnute polarizacije nudi beskonačnu električnu otpornost, te se ponaša kao otvoreni krug. Potpune karakteristike napona i struje prikazane su ispod.
Neka ponovo razmotrimo isti krug, ali razlika je u tome što ovde koristimo praktičan rektifikatorski element umjesto idealnog. Praktičan rektifikatorski element ima neku konačnu unaprijed blokirajuću napetost i visoku obrnutu blokirajuću napetost. Primijenit ćemo istu proceduru kako bismo dobili karakteristike napona i struje praktičnog rektifikatorskog elementa. Sada, kada napravimo praktičan rektifikatorski element unaprijed polarizovan, on ne provodi dok primijenjena napetost nije veća od unaprijed granice napetosti ili možemo reći koljenom napetosti. Kada primijenjena napetost postane veća od koljene napetosti, dioda ili rektifikatorski element upadaju u modus provodnosti. Tako se ponaša kao kratko zatvoreni krug, ali zbog neke električne otpornosti postoji pad napetosti na ovoj praktičnoj diodi. Možemo napraviti rektifikatorski element unaprijed polarizovan spajanjem pozitivnog terminala baterije s anodom, a negativnog terminala s katodom. Unaprijed polarizovana karakteristika praktičnog rektifikatorskog elementa ili diode prikazana je u karakteristikama napona i struje. Sada, kada primijenimo negativni napon, tj. spajanjem negativnog terminala baterije s anodom diode, a pozitivnog terminala baterije s katodom rektifikatorskog elementa. Zbog obrnute polarizacije nudi konačnu otpornost i negativni napon sve dok primijenjena napetost ne postane jednaka obrnutoj granici napetosti, te se ponaša kao otvoreni krug. Potpune karakteristike prikazane su ispod
Sada, uređaji tipa rektifikator koriste dva tipa rektifikatorskih krugova:
Polovalni rektifikatorski krugovi uređaja tipa rektifikator
Razmotrimo polovalni rektifikatorski krug dat ispod, u kojem je rektifikatorski element spojen serijalno s sinusoidalnim izvorom napona, trajno magnetnim pokretnim bobinama i multiplikatorom otpornika.
Funkcija ovog multiplikatora električnog otpora je ograničiti struju koju povlači trajno magnetni pokretni bobinasti instrument. Veoma je bitno ograničiti struju koju povlači trajno magnetni pokretni bobinasti instrument jer, ako premaši nominalnu struju PMMC, uništava se instrument. Sada podijelimo naš rad u dva dijela. U prvom dijelu primijenimo konstantni DC napon na gore navedeni krug. U dijagramu kruga pretpostavljamo da je rektifikatorski element idealan.
Neka označimo otpornost multiplikatora sa R, a otpornost trajno magnetnog pokretnog bobinastog instrumenta sa R1. DC napon proizvodi defleksiju punog opsega magnituda I=V/(R+R1) gde je V efektivna vrijednost napona. Sada razmotrimo drugi slučaj, u ovom slučaju primijenit ćemo sinusoidalni AC napon na krug v =Vm × sin(wt) i dobit ćemo izlazni talas kao što je prikazano. U pozitivnom poluciklu rektifikatorski element će provoditi, a u negativnom poluciklu neće provoditi. Dakle, dobit ćemo puls napona na pokretnom bobinastom instrumentu, što proizvede pulsirajuću struju, stoga pulsirajuća struja proizvodi pulsirajući moment.
Defleksija koju proizvede odgovara 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. Ponovo imamo V kao efektivnu vrijednost struje. Stoga zaključujemo da je osjetljivost na AC ulaz 0.45 puta osjetljivost na DC ulaz u slučaju polovalnog rektifikatora.
Celi val rektifikatorski krugovi uređaja tipa rektifikator
Razmotrimo celi val rektifikatorski krug dat ispod.
Ovdje smo koristili most rektifikator kao što je prikazano. Ponovo podijelimo naš rad u dva dijela. U prvom analiziramo izlaz primjenom DC napona, a u drugom primjenjujemo AC napon na krug. Serijski multiplikator otpornika spojen je serijalno s izvorom napona, koji ima istu funkciju kao što je opisano iznad. Neka razmotrimo prvi slučaj, gde primjenjujemo DC napon na krug. Sada, vrijednost punog opsega defleksione struje u ovom slučaju je opet V/(R+R1), gdje je V efektivna vrijednost primijenjenog napona, R je otpornost multiplikatora otpornika, a R1 je električna otpornost instrumenta. R i R1 su označeni u dijagramu kruga. Sada, razmotrimo drugi slučaj, u ovom slučaju primjenit ćemo AC sinusoidalni napon na krug, koji je dat v = Vmsin(wt) gdje je Vm vrhovna vrijednost primijenjenog napona, opet, ako izračunamo vrijednost punog opsega defleksione struje u ovom slučaju primjenom slične procedure, 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 naponom 0.9 puta kao u slučaju DC ulaznog naponskog izvora.
Izlazni talas prikazan je ispod. Sada ćemo raspraviti o faktorima koji utiču na performanse uređaja tipa rektifikator:
Uređaji tipa rektifikator kalibrisani su u smislu efektivnih vrijednosti sinusoidalnih talasa napona i struje. Problem je u tome što ulazni talas može ili ne mora imati isti faktor oblika na kojem je skalirani ovaj mjerilac.
Može postojati greška zbog rektifikatorskog kruga, jer nismo uključili otpornost mosta rektifikatora u oba slučaja. Nelinearne karakteristike mosta mogu distorzirati talase struje i napona.
Može doći do promjene temperature zbog koje se mijenja električna otpornost mosta, stoga, kako bismo kompensovali takve greške, trebalo bi primijeniti multiplikator otpornika s visokim temperaturnim koeficijentom.
Efekat kapacitance mosta rektifikatora: Most rektifikatora ima neperfektnu kapacitancu, stoga omogućava prolaz visokofrekventnih struja. Stoga dolazi do smanjenja čitanja.
Osjetljivost uređaja tipa rektifikator je niska u slučaju AC ulaznog napona.
Prednosti uređaja tipa rektifikator
Evo prednosti uređaja tipa rektifikator:
Preciznost uređaja tipa rektifikator iznosi oko 5 posto pod normalnim radnim uvjetima.
Opseg frekvencija rada može se proširiti na visoku vrijednost.
Imaju uniformnu skalu na mjerilcu.
Imaju niske radne vrijednosti struje i napona.
Efekat opterećenja AC rektifikatora voltmetra u oba slučaja (tj. polovalni diodni rektifikator i celi val diodni rektifikator) je veći u usporedbi s efektom opterećenja DC voltmetara, jer je osjetljivost voltmetra, bilo da se koristi u polovalnoj ili celovalnoj rektifikaciji, manja od osjetljivosti DC voltmetara.
Izjava: Poštovanje originala, dobre članke vrijedi deliti, ukoliko postoji kršenje autorskih prava molim da kontaktirate za brisanje.
