Rectifier turidagi qurilma | Ishlatishning qurilishi va printsipi
Приборы типа выпрямителя измеряют переменное напряжение и ток с помощью выпрямляющих элементов и постоянных магнитных катушечных приборов. Однако основная функция приборов типа выпрямителя заключается в работе в качестве вольтметра. Теперь возникает вопрос, почему мы широко используем приборы типа выпрямителя в промышленном мире, хотя у нас есть различные другие вольтметры переменного тока, такие как электродинамические приборы, термопарные приборы и т.д.? Ответ на этот вопрос очень прост и приведен ниже.
Стоимость электродинамических приборов значительно выше, чем стоимость приборов типа выпрямителя. При этом приборы типа выпрямителя столь же точны, как и электродинамические приборы. Поэтому приборы типа выпрямителя предпочитаются электродинамическим приборам.
Термопарные приборы более хрупкие, чем приборы типа выпрямителя. Однако термопарные приборы чаще используются на очень высоких частотах.
Прежде чем мы рассмотрим принцип построения и работу приборов типа выпрямителя, необходимо подробно обсудить характеристики напряжения и тока идеального и практического выпрямляющего элемента, называемого диодом.
Давайте сначала обсудим идеальные характеристики выпрямляющего элемента. Что такое идеальный выпрямляющий элемент? Выпрямляющий элемент — это такой, который предлагает нулевое сопротивление, если он запитан в прямом направлении, и бесконечное сопротивление, если он запитан в обратном направлении.
Это свойство используется для выпрямления напряжений (выпрямление означает преобразование переменной величины в постоянную, то есть AC в DC). Рассмотрим схему, приведенную ниже.
В данной схеме идеальный диод подключен последовательно с источником напряжения и нагрузочным сопротивлением. Когда мы делаем диод запитанным в прямом направлении, он проводит идеально, предлагая путь с нулевым электрическим сопротивлением. Таким образом, он ведет себя как короткозамкнутый. Мы можем сделать диод запитанным в прямом направлении, подключив положительный контакт батареи к аноду и отрицательный контакт к катоду. Прямые характеристики выпрямляющего элемента или диода показаны в характеристике напряжение-ток.
Теперь, когда мы применяем отрицательное напряжение, то есть подключаем отрицательный контакт батареи к анодному контакту диода и положительный контакт батареи к катодному контакту диода. Из-за обратного питания он предлагает бесконечное электрическое сопротивление и, таким образом, ведет себя как разрыв цепи. Полные характеристики напряжение-ток показаны ниже.
Рассмотрим снова ту же схему, но с тем отличием, что здесь мы используем практический выпрямляющий элемент вместо идеального. Практический выпрямляющий элемент имеет некоторое конечное прямое блокирующее напряжение и высокое обратное блокирующее напряжение. Мы применим ту же процедуру, чтобы получить характеристики напряжение-ток практического выпрямляющего элемента. Когда мы делаем практический выпрямляющий элемент запитанным в прямом направлении, он не проводит до тех пор, пока приложенное напряжение не станет больше прямого пробойного напряжения или, как его еще называют, коленного напряжения. Когда приложенное напряжение становится больше коленного напряжения, диод или выпрямляющий элемент переходит в режим проводимости. Таким образом, он ведет себя как короткозамкнутый, но из-за некоторого электрического сопротивления происходит падение напряжения на этом практическом диоде. Мы можем сделать выпрямляющий элемент запитанным в прямом направлении, подключив положительный контакт батареи к аноду и отрицательный контакт к катоду. Прямые характеристики практического выпрямляющего элемента или диода показаны в характеристике напряжение-ток. Теперь, когда мы применяем отрицательное напряжение, то есть подключаем отрицательный контакт батареи к анодному контакту диода и положительный контакт батареи к катодному контакту выпрямляющего элемента. Из-за обратного питания он предлагает конечное сопротивление и отрицательное напряжение до тех пор, пока приложенное напряжение не станет равным обратному пробойному напряжению, и, таким образом, он ведет себя как разрыв цепи. Полные характеристики показаны ниже
Теперь приборы типа выпрямителя используют два типа выпрямительных схем:
Половинные выпрямительные схемы приборов типа выпрямителя
Рассмотрим половинную выпрямительную схему, приведенную ниже, в которой выпрямляющий элемент подключен последовательно с синусоидальным источником напряжения, постоянным магнитным катушечным прибором и множителем сопротивления.
Функция этого множителя электрического сопротивления состоит в том, чтобы ограничивать ток, потребляемый постоянным магнитным катушечным прибором. Очень важно ограничить ток, потребляемый постоянным магнитным катушечным прибором, потому что, если ток превысит номинальное значение PMMC, прибор будет поврежден. Теперь давайте разделим нашу работу на две части. В первой части мы применяем постоянное напряжение DC к указанной схеме. В схеме мы предполагаем, что выпрямляющий элемент является идеальным.
Обозначим сопротивление множителя R, а сопротивление постоянного магнитного катушечного прибора R1. Постоянное напряжение создает полное отклонение величиной I=V/(R+R1), где V — среднеквадратическое значение напряжения. Теперь рассмотрим второй случай, в котором мы будем применять синусоидальное переменное напряжение к схеме v =Vm × sin(wt) и получим выходную форму сигнала, как показано. В положительной половине периода выпрямляющий элемент будет проводить, а в отрицательной половине периода он не будет проводить. Таким образом, мы получим импульс напряжения на катушечном приборе, который создаст пульсирующий ток, и, следовательно, пульсирующий момент.
Созданное отклонение будет соответствовать среднему значению напряжения. Давайте вычислим среднее значение электрического тока, чтобы вычислить среднее значение напряжения, нам нужно проинтегрировать мгновенное выражение напряжения от 0 до 2 пи. Таким образом, вычисленное среднее значение напряжения составляет 0,45V. Снова V — это среднеквадратическое значение тока. Таким образом, мы заключаем, что чувствительность к входному переменному току составляет 0,45 от чувствительности к входному постоянному току в случае половинной выпрямительной схемы.
Полные выпрямительные схемы приборов типа выпрямителя
Рассмотрим полную выпрямительную схему, приведенную ниже.
Мы использовали здесь мостовую выпрямительную схему, как показано. Снова разделим нашу работу на две части. В первой части мы анализируем выход, применяя постоянное напряжение, а во второй части мы применяем переменное напряжение к схеме. Последовательное множительное сопротивление подключено последовательно с источником напряжения, которое имеет ту же функцию, как описано выше. Рассмотрим первый случай, когда мы применяем постоянное напряжение к схеме. Значение полного отклонения тока в этом случае снова V/(R+R1), где V — среднеквадратическое значение приложенного напряжения, R — сопротивление множителя сопротивления, а R1 — электрическое сопротивление прибора. R и R1 обозначены в схеме. Теперь рассмотрим второй случай, в котором мы применяем синусоидальное переменное напряжение к схеме, которое задается v = Vmsin(wt), где Vm — пиковое значение приложенного напряжения. Если мы вычислим значение полного отклонения тока в этом случае, применяя аналогичную процедуру, то получим выражение для полного отклонения тока как .9V/(R+R1). Помните, чтобы получить среднее значение напряжения, мы должны интегрировать мгновенное выражение напряжения от нуля до пи. Таким образом, сравнивая его с выходом DC, мы заключаем, что чувствительность к входному переменному напряжению составляет 0,9 от чувствительности к входному постоянному напряжению.
Выходная форма сигнала показана ниже. Теперь мы обсудим факторы, влияющие на производительность приборов типа выпрямителя:
Приборы типа выпрямителя калибруются в терминах среднеквадратических значений синусоидальных волн напряжения и тока. Проблема в том, что входная форма сигнала может или не может иметь тот же коэффициент формы, на котором калибруется шкала этих приборов.
Может быть некоторая ошибка из-за выпрямительной схемы, так как мы не учли сопротивление мостовых выпрямительных схем в обоих случаях. Нелинейные характеристики моста могут исказить формы тока и напряжения.
Может быть изменение температуры, из-за которого изменяется электрическое сопротивление моста, поэтому, чтобы компенсировать такие ошибки, мы должны применять множительное сопротивление с высоким температурным коэффициентом.
Влияние емкости мостового выпрямителя: Мостовой выпрямитель имеет несовершенную емкость, поэтому из-за этого он пропускает высокочастотные токи. Следовательно, наблюдается уменьшение показаний.
Чувствительность приборов типа выпрямителя низкая в случае входного переменного напряжения.
Преимущества приборов типа выпрямителя
Следующие преимущества имеют приборы типа выпрямителя:
Точность приборов типа выпрямителя составляет около 5 процентов при нормальных условиях эксплуатации.
Диапазон рабочих частот может быть расширен до высоких значений.
У них равномерная шкала на приборе.
У них низкие рабочие значения тока и напряжения.
Эффект загрузки вольтметра переменного тока с выпрямителем в обоих случаях (то есть в случае полупериодного диодного выпрямителя и полнопериодного диодного выпрямителя) выше, чем эффект загрузки вольтметров постоянного тока, поскольку чувствительность вольтметра, используемого либо в полупериодной, либо в полнопериодной схеме выпрямления, меньше, чем чувствительность вольтметров постоянного тока.
Заявление: Уважайте оригинал, хорошие статьи стоят того, чтобы ими делиться, если есть нарушение авторских прав, пожалуйста, свяжитесь для удаления.
