Rektifier Type Instrument
Definition
Instrumenter, der anvender et rettificerende element til at måle spænding og strøm, kaldes for rettificerende instrumenter. Rettificerings-elementet omdanner vekselstrøm (AC) til enkelrettet strøm (DC), som derefter indikeres af en DC-svarerende måler. Et Permanent Magnet Moving Coil (PMMC)-instrument anvendes ofte som indikator.
Rettificerende instrumenter viser højere følsomhed sammenlignet med bevægelige spole- og elektrodynamometer-instrumenter, hvilket gør dem egnet til måling af strøm og spænding. Kredsløbsopstillingen for et rettificerende instrument er vist i figuren nedenfor, hvor fire dioder fungerer som det rettificerende element.
Multiplikatorresistancen Rs anvendes til at begrænse strømmen, så dens værdi ikke overstiger PMMC-instrumentets rating.
Rettificerende Element
Et rettificerende element omdanner vekselstrøm (AC) til enkelrettet strøm (DC), hvilket sikrer unidirektionel strøm gennem PMMC-instrumentet. Almindelige materialer til rettificerende elementer inkluderer kupferoksid, selen-celler, germanium-dioder og silicium-dioder.
Rettificerings-elementet har nul resistans i fremover polariseret tilstand og uendelig resistans i bagover polariseret tilstand, en egenskab, der er afgørende for rettificering.
Karakteristisk Kurve for Rettificerende Element
Karakteristik kurven for et rettificerende kredsløb er vist i figuren nedenfor. Ideelt set har det rettificerende element ingen spændingsfald i den fremover rettede retning og blokerer alle strømme i den bagover rettede retning.
Men i praksis er dette ikke muligt. Den reelle karakteristik kurve for det rettificerende element er vist i figuren nedenfor.
Halvvejs Rettificeringskredsløb
Figuren nedenfor illustrerer et halvvejs rettificeringskredsløb. Det rettificerende element er forbundet i serie med spændingskilden, resistans-multiplikatoren og permanent magnet moving coil (PMMC)-instrumentet. Dioden forudgås at have en forholdsvis fornedligbar fremover resistans.
Når en DC-spændingskilde anbringes i kredsløbet, flyder en strøm Im igennem det, med en størrelse lig V/(Rm + RS). Denne strøm forårsager fuld skala deflektion i instrumentet.
Når en AC-spændingskilde anbringes i samme kredsløb, konverterer det rettificerende element AC-spændingen til en unidirektionel DC-spænding, hvilket resulterer i en rettificeret udgang gennem instrumentet. PMMC-instrumentet deflekterer baseret på gennemsnitlig værdi af strømmen, hvilket afhænger af den gennemsnitlige spænding fra AC-kilden.
Gennemsnitlig Værdi af Spænding
Den ovenstående beregning indikerer, at instrumentets følsomhed for AC er 0,45 gange strømfølsomheden for DC.
Fuldvejs Rettificeringsinstrument
Kredsløbet for et fuldvejs rettificeringsinstrument er vist i figuren nedenfor.
Den DC-spænding, der anvendes på kredsløbet, forårsager fuld skala deflektion af PMMC-måleren. Sinusformet spænding anvendes på måleren som
For samme spændingsværdi er den gennemsnitlige værdi af AC 0,9 gange den af DC. Med andre ord er instrumentets følsomhed for AC 90% af den for DC.
Følsomheden for et fuldvejs rettificeringsinstrument er dobbelt så stor som for et halvvejs rettificeringsinstrument.
Følsomhed for Rettificeringsinstrument
En instruments følsomhed afspejler, hvordan den målte størrelse varierer fra input til output, f.eks. DC-følsomheden for et rettificeringsinstrument.
Følsomheden for et AC-rettificeringsinstrument afhænger af typen af det rettificerende element, der anvendes i kredsløbet.
Faktorer, der Pålægger Ydeevnen af Rettificeringsinstrumenter
Følgende faktorer påvirker instrumentets ydeevne, når det anvendes med AC:
Bølgeforms Effekt
Rettificeringsinstrumenter kalibreres baseret på effektivværdien (root-mean-square) af spænding og strøm. Formfaktoren for halvvejs- og fuldvejsrettificeringsinstrumenter er fastlagt for den kalibrerede skala. Hvis en bølgeform med en anden formfaktor anvendes, vil læsesfejl opstå som følge af misforhold mellem bølgeformen.
Effekt af Temperaturændring
Resistansen for det rettificerende element varierer med temperatur, hvilket introducerer fejl i instrumentets målinger.
Effekt af Højfrekvensstrømme
Rettificeringsinstrumenter har ufuldstændige kapacitive egenskaber, der tillader, at højfrekvensstrømme passerer igennem og påvirker læsninger.
Fald i Følsomhed
Følsomheden for rettificeringsinstrumenter under AC-operation er lavere end under DC-operation.
Fordel ved Rettificeringsinstrumenter
Udvidet Frekvensområde: Funktionerer fra 20 Hz til høje frekvensområder.
Lav Strømforsørgelse: For spændingsmåler, er strømforsørgelsesområdet meget lavere end for andre AC-instrumenter.
Uniforme Skaler: Leverer uniforme skaler over et bredt målingsområde.
Moderat Nøjagtighed: Opnår ±5% nøjagtighed under normale driftsbetingelser.
Anvendelser af Rettificeringsinstrumenter
