Instrument de type redresseur
Définition
Les instruments qui utilisent un élément redresseur pour mesurer la tension et le courant sont appelés instruments de redressement. L'élément redresseur convertit le courant alternatif (CA) en courant continu (CC), qui est ensuite indiqué par un instrument réactif au CC. Un instrument à bobine mobile à aimant permanent (PMMC) est généralement utilisé comme dispositif d'indication.
Les instruments de redressement présentent une sensibilité supérieure par rapport aux instruments à bobine mobile et électrodynamomètres, ce qui les rend appropriés pour les mesures de courant et de tension. Le schéma du circuit d'un instrument redresseur est montré dans la figure ci-dessous, avec quatre diodes qui fonctionnent comme l'élément redresseur.
La résistance multipliante Rs est utilisée pour limiter le courant afin que sa valeur ne dépasse pas la cote de l'instrument PMMC.
Élément Redresseur
Un élément redresseur convertit le courant alternatif (CA) en courant continu (CC), assurant un flux de courant unidirectionnel à travers l'instrument PMMC. Les matériaux courants pour les éléments redresseurs incluent l'oxyde de cuivre, les cellules de sélénium, les diodes en germanium et les diodes en silicium.
L'élément redresseur présente une résistance nulle dans l'état polarisé directement et une résistance infinie dans l'état polarisé inversément, une propriété cruciale pour le redressement.
Courbe Caractéristique de l'Élément Redresseur
La courbe caractéristique d'un circuit de redressement est montrée dans la figure ci-dessous. Idéalement, l'élément redresseur n'a pas de chute de tension dans le sens direct et bloque tout le courant dans le sens inverse.
Mais en pratique, cela n'est pas possible. La vraie courbe caractéristique de l'élément redresseur est montrée dans la figure ci-dessous.
Circuit de Redresseur Monophase
La figure ci-dessous illustre un circuit de redresseur monophase. L'élément redresseur est connecté en série avec la source de tension, la résistance multipliante et l'instrument PMMC. La résistance avant de la diode est considérée comme négligeable.
Lorsqu'une source de tension continue est appliquée au circuit, un courant Im circule à travers, avec une amplitude égale à V/(Rm + RS). Ce courant provoque une déviation à pleine échelle de l'instrument.
Lorsqu'une tension alternative est appliquée au même circuit, l'élément redresseur convertit la tension alternative en une tension continue unidirectionnelle, produisant une sortie redressée à travers l'instrument. L'instrument PMMC se dévie en fonction de la valeur moyenne du courant, qui dépend de la valeur moyenne de la source de tension alternative.
Valeur Moyenne de Tension
Le calcul ci-dessus indique que la sensibilité de l'instrument pour le CA est 0,45 fois la sensibilité du courant pour le CC.
Instrument de Redresseur Biphasé
Le circuit d'un redresseur biphasé est montré dans la figure ci-dessous.
La tension continue appliquée au circuit cause la déviation à pleine échelle de l'instrument PMMC. La tension sinusoïdale appliquée à l'instrument s'exprime comme
Pour la même valeur de tension, la valeur moyenne du CA est 0,9 fois celle du CC. Autrement dit, la sensibilité de l'instrument avec le CA est 90% de celle avec le CC.
La sensibilité d'un instrument de redresseur biphasé est double celle d'un instrument de redresseur monophase.
Sensibilité de l'Instrument de Redresseur
La sensibilité d'un instrument reflète comment la quantité mesurée varie de l'entrée à la sortie, telle que la sensibilité en CC d'un instrument de redresseur.
La sensibilité d'un instrument de type redresseur en CA dépend du type d'élément redresseur utilisé dans le circuit.
Facteurs Affectant les Performances des Instruments de Type Redresseur
Les facteurs suivants affectent les performances de l'instrument lorsqu'il est utilisé avec du CA :
Effets de la Forme d'Onde
Les instruments de redressement sont calibrés sur la base de la valeur efficace (RMS) de la tension et du courant. Le facteur de forme des instruments de redressement monophase et biphasé est fixe pour l'échelle calibrée. Si une forme d'onde avec un facteur de forme différent est appliquée, des erreurs de lecture dues à un mauvais ajustement de la forme d'onde se produiront.
Effet du Changement de Température
La résistance de l'élément redresseur varie avec la température, introduisant des erreurs dans les mesures de l'instrument.
Effet des Courants de Haute Fréquence
Les instruments de redressement ont des caractéristiques de capacité imparfaites, permettant aux courants de haute fréquence de passer et d'affecter les lectures.
Diminution de la Sensibilité
La sensibilité des instruments de type redresseur pour le fonctionnement en CA est inférieure à celle pour le fonctionnement en CC.
Avantages des Instruments de Redressement
Plage de Fréquence Élargie : Fonctionne de 20 Hz à des plages de haute fréquence.
Faible Consommation de Courant : Pour les voltmètres, la plage de fonctionnement du courant est beaucoup plus basse que celle des autres instruments en CA.
Échelles Uniformes : Fournit des échelles uniformes sur une large gamme de mesure.
Précision Modérée : Atteint une précision de ±5% dans des conditions normales de fonctionnement.
Applications des Instruments de Redressement
