Chỉnh lưu Loại Thiết bị | Nguyên tắc Xây dựng và Nguyên lý Hoạt động

Công cụ loại chỉnh lưu đo điện áp và dòng điện xoay chiều bằng cách sử dụng các phần tử chỉnh lưu và đồng hồ cuộn dây di chuyển vĩnh cửu. Tuy nhiên, chức năng chính của công cụ loại chỉnh lưu là làm voltmeter. Bây giờ một câu hỏi phải xuất hiện trong tâm trí chúng ta tại sao chúng ta sử dụng rộng rãi công cụ loại chỉnh lưu trong thế giới công nghiệp mặc dù chúng ta có nhiều voltmeter AC khác như công cụ loại điện động lực kế, công cụ loại cặp nhiệt điện, v.v.? Câu trả lời cho câu hỏi này rất đơn giản và được viết như sau.

1. Chi phí của công cụ loại điện động lực kế cao hơn nhiều so với công cụ loại chỉnh lưu. Tuy nhiên, công cụ loại chỉnh lưu cũng chính xác như công cụ loại điện động lực kế. Do đó, công cụ loại chỉnh lưu được ưa chuộng hơn so với công cụ loại điện động lực kế.

2. Các công cụ loại cặp nhiệt điện nhạy cảm hơn so với công cụ loại chỉnh lưu. Tuy nhiên, công cụ loại cặp nhiệt điện được sử dụng rộng rãi hơn ở tần số rất cao.

Trước khi chúng ta xem xét nguyên tắc cấu tạo và cách hoạt động của công cụ loại chỉnh lưu, cần thảo luận chi tiết về đặc tính điện áp - dòng điện của phần tử chỉnh lưu lý tưởng và thực tế gọi là điôt.
Hãy cùng thảo luận về đặc tính lý tưởng của phần tử chỉnh lưu. Vậy phần tử chỉnh lưu lý tưởng là gì? Phần tử chỉnh lưu là phần tử cung cấp kháng trở bằng không nếu nó bị phân cực thuận và cung cấp kháng trở vô hạn nếu nó bị phân cực ngược.

Tính chất này được sử dụng để chỉnh lưu điện áp (chỉnh lưu nghĩa là chuyển đổi một đại lượng xoay chiều thành đại lượng một chiều, tức là AC thành DC). Hãy xem sơ đồ mạch dưới đây.

Trong sơ đồ mạch đã cho, điôt lý tưởng được kết nối串联错误，以下是正确的翻译：

Trong sơ đồ mạch đã cho, điôt lý tưởng được kết nối theo chuỗi với nguồn điện áp và điện trở tải. Khi chúng ta làm điôt phân cực thuận, nó dẫn hoàn toàn, cung cấp đường dẫn điện trở bằng không. Do đó, nó hoạt động như một mạch ngắn mạch. Chúng ta có thể làm điôt phân cực thuận bằng cách kết nối đầu dương của pin với anôt và đầu âm với catôt. Đặc tính phân cực thuận của phần tử chỉnh lưu hoặc điôt được hiển thị trong đặc tính điện áp - dòng điện.

Bây giờ, khi chúng ta áp dụng điện áp âm, tức là kết nối đầu âm của pin với đầu anôt của điôt và đầu dương của pin với đầu catôt của điôt. Do phân cực ngược, nó cung cấp điện trở vô hạn và do đó nó hoạt động như một mạch hở. Đặc tính điện áp - dòng điện hoàn chỉnh được hiển thị dưới đây.

Hãy lại xem xét cùng mạch nhưng sự khác biệt là ở đây chúng ta đang sử dụng phần tử chỉnh lưu thực tế thay vì lý tưởng. Phần tử chỉnh lưu thực tế có điện áp chặn phía trước hữu hạn và điện áp chặn phía sau cao. Chúng ta sẽ áp dụng cùng quy trình để lấy đặc tính điện áp - dòng điện của phần tử chỉnh lưu thực tế. Khi chúng ta làm phần tử chỉnh lưu thực tế phân cực thuận, nó không dẫn cho đến khi điện áp áp dụng lớn hơn điện áp phá vỡ phía trước hoặc chúng ta có thể nói là điện áp gối. Khi điện áp áp dụng lớn hơn điện áp gối, điôt hoặc phần tử chỉnh lưu sẽ vào chế độ dẫn. Do đó, nó hoạt động như một mạch ngắn mạch nhưng do có một chút điện trở, có sự sụt áp trên điôt thực tế. Chúng ta có thể làm phần tử chỉnh lưu phân cực thuận bằng cách kết nối đầu dương của pin với anôt và đầu âm với catôt. Đặc tính phân cực thuận của phần tử chỉnh lưu thực tế hoặc điôt được hiển thị trong đặc tính điện áp - dòng điện. Bây giờ, khi chúng ta áp dụng điện áp âm, tức là kết nối đầu âm của pin với đầu anôt của điôt và đầu dương của pin với đầu catôt của phần tử chỉnh lưu. Do phân cực ngược, nó cung cấp điện trở hữu hạn và điện áp âm cho đến khi điện áp áp dụng bằng điện áp phá vỡ phía sau và do đó nó hoạt động như một mạch hở. Đặc tính hoàn chỉnh được hiển thị dưới đây

Bây giờ, công cụ loại chỉnh lưu sử dụng hai loại mạch chỉnh lưu:

Mạch Chỉnh Lưu Nửa Sóng của Công Cụ Loại Chỉnh Lưu

Hãy xem xét mạch chỉnh lưu nửa sóng dưới đây, trong đó phần tử chỉnh lưu được kết nối theo chuỗi với nguồn điện áp hình sin, công cụ cuộn dây di chuyển vĩnh cửu và điện trở nhân.

Chức năng của điện trở nhân này là để hạn chế dòng điện được rút bởi công cụ cuộn dây di chuyển vĩnh cửu. Rất quan trọng để hạn chế dòng điện được rút bởi công cụ cuộn dây di chuyển vĩnh cửu vì nếu dòng điện vượt quá mức định mức của PMMC thì nó sẽ phá hủy công cụ. Bây giờ, chúng ta chia hoạt động thành hai phần. Trong phần thứ nhất, chúng ta áp dụng điện áp DC không đổi vào mạch. Trong sơ đồ mạch, chúng ta giả định phần tử chỉnh lưu là lý tưởng.

Hãy đánh dấu điện trở nhân là R, và điện trở của công cụ cuộn dây di chuyển vĩnh cửu là R1. Điện áp DC tạo ra một deflection toàn bộ có độ lớn I = V / (R + R1), trong đó V là giá trị hiệu dụng của điện áp. Bây giờ, hãy xem xét trường hợp thứ hai, trong trường hợp này, chúng ta sẽ áp dụng điện áp AC hình sin vào mạch v = Vm × sin(wt) và chúng ta sẽ nhận được dạng sóng đầu ra như được hiển thị. Trong nửa chu kỳ dương, phần tử chỉnh lưu sẽ dẫn, và trong nửa chu kỳ âm, nó không dẫn. Do đó, chúng ta sẽ nhận được một xung điện áp tại công cụ cuộn dây di chuyển vĩnh cửu, tạo ra dòng điện xung và do đó tạo ra mô men xung.

Độ lệch tạo ra sẽ tương ứng với giá trị trung bình của điện áp. Vì vậy, hãy tính toán giá trị trung bình của dòng điện, để tính giá trị trung bình của điện áp, chúng ta phải tích phân biểu thức tức thời của điện áp từ 0 đến 2 pi. Do đó, giá trị trung bình của điện áp được tính là 0.45V. Lại nữa, V là giá trị hiệu dụng của dòng điện. Do đó, chúng ta kết luận rằng độ nhạy của đầu vào AC là 0.45 lần độ nhạy của đầu vào DC trong trường hợp chỉnh lưu nửa sóng.

Mạch Chỉnh Lưu Toàn Sóng của Công Cụ Loại Chỉnh Lưu

Hãy xem xét mạch chỉnh lưu toàn sóng dưới đây.

Chúng ta đã sử dụng mạch chỉnh lưu cầu như được hiển thị. Lại nữa, chúng ta chia hoạt động thành hai phần. Trong phần thứ nhất, chúng ta phân tích đầu ra bằng cách áp dụng điện áp DC và trong phần thứ hai, chúng ta sẽ áp dụng điện áp AC vào mạch. Một điện trở nhân được kết nối theo chuỗi với nguồn điện áp, có chức năng giống như đã mô tả ở trên. Hãy xem xét trường hợp đầu tiên, trong trường hợp này, chúng ta áp dụng nguồn điện áp DC vào mạch. Giá trị dòng điện deflection toàn bộ trong trường hợp này lại là V / (R + R1), trong đó V là giá trị hiệu dụng của điện áp áp dụng, R là điện trở của điện trở nhân và R1 là điện trở của công cụ. R và R1 được đánh dấu trong sơ đồ mạch. Bây giờ, hãy xem xét trường hợp thứ hai, trong trường hợp này, chúng ta sẽ áp dụng điện áp AC hình sin vào mạch, được cho là v = Vm sin(wt), trong đó Vm là giá trị đỉnh của điện áp áp dụng. Nếu chúng ta tính toán giá trị dòng điện deflection toàn bộ trong trường hợp này bằng cách áp dụng quy trình tương tự, chúng ta sẽ nhận được biểu thức dòng điện toàn bộ là 0.9V / (R + R1). Nhớ rằng, để lấy giá trị trung bình của điện áp, chúng ta nên tích phân biểu thức tức thời của điện áp từ 0 đến pi. Do đó, so sánh với đầu ra DC, chúng ta kết luận rằng độ nhạy với nguồn điện áp AC là 0.9 lần so với nguồn điện áp DC.

Dạng sóng đầu ra được hiển thị dưới đây. Bây giờ, chúng ta sẽ thảo luận về các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của công cụ loại chỉnh lưu:

1. Công cụ loại chỉnh lưu được hiệu chuẩn theo giá trị hiệu dụng của sóng hình sin của điện áp và dòng điện. Vấn đề là dạng sóng đầu vào có thể hoặc không có hệ số hình dạng giống như tỷ lệ của các đồng hồ này được hiệu chuẩn.

2. Có thể có lỗi do mạch chỉnh lưu vì chúng ta chưa bao gồm điện trở của mạch cầu chỉnh lưu trong cả hai trường hợp. Đặc tính phi tuyến của cầu có thể làm méo dạng sóng dòng điện và điện áp.

3. Có thể có sự biến đổi nhiệt độ khiến điện trở của cầu thay đổi, do đó, để bù đắp cho loại lỗi này, chúng ta nên áp dụng điện trở nhân có hệ số nhiệt cao.

4. Tác động của điện dung của mạch cầu chỉnh lưu: Mạch cầu chỉnh lưu có điện dung không hoàn hảo, do đó, nó bỏ qua các dòng điện tần số cao. Do đó, có sự giảm thiểu trong đọc số.

5. Độ nhạy của công cụ loại chỉnh lưu thấp trong trường hợp đầu vào điện áp AC.

Lợi ích của Công Cụ Loại Chỉnh Lưu

Dưới đây là các lợi ích của công cụ loại chỉnh lưu:

• Độ chính xác của công cụ loại chỉnh lưu là khoảng 5 phần trăm trong điều kiện vận hành bình thường.

• Phạm vi tần số hoạt động có thể mở rộng đến giá trị cao.

• Chúng có tỷ lệ đồng đều trên đồng hồ.

• Chúng có giá trị dòng điện và điện áp hoạt động thấp.

Hiệu ứng tải của voltmeter chỉnh lưu AC trong cả hai trường hợp (tức là chỉnh lưu nửa sóng và chỉnh lưu toàn sóng) cao hơn so với hiệu ứng tải của voltmeter DC vì độ nhạy của voltmeter, dù sử dụng chỉnh lưu nửa sóng hay toàn sóng, đều thấp hơn độ nhạy của voltmeter DC.

Lời tuyên bố: tôn trọng bản gốc, các bài viết tốt đáng được chia sẻ, nếu có vi phạm bản quyền xin liên hệ để xóa.