सिधार्तक प्रकार का उपकरण
परिभाषा
उन उपकरणों को आयतीकरण उपकरण कहा जाता है जो वोल्टेज और धारा मापने के लिए एक आयतीकरण तत्व का उपयोग करते हैं। आयतीकरण तत्व प्रत्यावर्ती धारा (AC) को सीधी धारा (DC) में परिवर्तित करता है, जिसके बाद DC-संवेदनशील मीटर द्वारा इंगित किया जाता है। एक स्थायी चुंबकीय गतिशील कुंडल (PMMC) उपकरण आमतौर पर इंगित करने वाला उपकरण के रूप में उपयोग किया जाता है।
आयतीकरण उपकरण गतिशील कुंडल और इलेक्ट्रोडाइनामोमीटर उपकरणों की तुलना में अधिक संवेदनशीलता प्रदर्शित करते हैं, जिससे वे धारा और वोल्टेज मापन के लिए उपयुक्त होते हैं। एक आयतीकरण उपकरण की सर्किट व्यवस्था नीचे दिखाया गया है, जिसमें चार डायोड आयतीकरण तत्व के रूप में कार्य करते हैं।
गुणांक प्रतिरोध Rs का उपयोग PMMC उपकरण की रेटिंग से धारा की सीमा निर्धारित करने के लिए किया जाता है।
आयतीकरण तत्व
एक आयतीकरण तत्व प्रत्यावर्ती धारा (AC) को सीधी धारा (DC) में परिवर्तित करता है, जिससे PMMC उपकरण में एकदिशीय धारा प्रवाह होता है। आयतीकरण तत्व के लिए सामान्य सामग्रियाँ तांबे का ऑक्साइड, सेलेनियम सेल, जर्मनियम डायोड और सिलिकॉन डायोड हैं।
आयतीकरण तत्व अग्राग्रस्थित अवस्था में शून्य प्रतिरोध और प्रतिगामी अवस्था में अनंत प्रतिरोध प्रदर्शित करता है, जो आयतीकरण के लिए एक महत्वपूर्ण गुण है।
आयतीकरण तत्व का विशेषता वक्र
आयतीकरण सर्किट का विशेषता वक्र नीचे दिखाया गया है। आदर्श रूप से, आयतीकरण तत्व अग्राग्र दिशा में कोई वोल्टेज गिरावट नहीं होती और प्रतिगामी दिशा में सभी धारा को रोक देता है।
लेकिन वास्तविकता में, यह संभव नहीं है। आयतीकरण तत्व का वास्तविक विशेषता वक्र नीचे दिखाया गया है।
अर्ध-तरंग आयतीकरण सर्किट
नीचे एक अर्ध-तरंग आयतीकरण सर्किट दिखाया गया है। आयतीकरण तत्व वोल्टेज स्रोत, प्रतिरोध गुणांक और स्थायी चुंबकीय गतिशील कुंडल (PMMC) उपकरण के साथ श्रृंखला में जुड़ा होता है। डायोड का अग्राग्र प्रतिरोध नगण्य माना जाता है।
जब सर्किट में DC वोल्टेज स्रोत लगाया जाता है, तो इसमें एक धारा Im बहती है, जिसका परिमाण V/(Rm + RS) के बराबर होता है। यह धारा उपकरण में पूर्ण पैमाने का विक्षेपण करती है।
जब उसी सर्किट में AC वोल्टेज लगाया जाता है, तो आयतीकरण तत्व AC वोल्टेज को एकदिशीय DC वोल्टेज में परिवर्तित करता है, जिससे उपकरण में आयतीकृत आउटपुट प्राप्त होता है। PMMC उपकरण धारा के औसत मान पर आधारित विक्षेपित होता है, जो AC स्रोत के औसत वोल्टेज पर निर्भर करता है।
वोल्टेज का औसत मान
उपरोक्त गणना से यह संकेत मिलता है कि AC के लिए उपकरण की संवेदनशीलता DC के धारा संवेदनशीलता की 0.45 गुना है।
पूर्ण-तरंग आयतीकरण उपकरण
पूर्ण-तरंग आयतीकरण का सर्किट नीचे दिखाया गया है।
सर्किट में लगाया गया DC वोल्टेज PMMC मीटर का पूर्ण पैमाने का विक्षेपण करता है। मीटर पर लगाया गया अनुसंधान वोल्टेज निम्न प्रकार व्यक्त किया जाता है
वही वोल्टेज मान के लिए, AC का औसत मान DC का 0.9 गुना होता है। दूसरे शब्दों में, AC के साथ उपकरण की संवेदनशीलता DC के साथ 90% है।
पूर्ण-तरंग आयतीकरण उपकरण की संवेदनशीलता अर्ध-तरंग आयतीकरण उपकरण की तुलना में दोगुनी होती है।
आयतीकरण उपकरण की संवेदनशीलता
उपकरण की संवेदनशीलता इनपुट से आउटपुट तक मापी गई मात्रा के भिन्नता को दर्शाती है, जैसे आयतीकरण उपकरण की DC संवेदनशीलता।
AC आयतीकरण प्रकार के उपकरण की संवेदनशीलता सर्किट में उपयोग किए गए आयतीकरण तत्व के प्रकार पर निर्भर करती है।
आयतीकरण प्रकार के उपकरणों के प्रदर्शन पर प्रभाव डालने वाले कारक
निम्नलिखित कारक AC के साथ उपयोग के दौरान उपकरण के प्रदर्शन पर प्रभाव डालते हैं:
वेवफार्म का प्रभाव
आयतीकरण उपकरण RMS (root-mean-square) मान पर वोल्टेज और धारा के आधार पर कैलिब्रेट किए जाते हैं। अर्ध-तरंग और पूर्ण-तरंग आयतीकरण उपकरणों का फॉर्म फैक्टर कैलिब्रेटेड स्केल के लिए निश्चित होता है। यदि अलग फॉर्म फैक्टर वाला वेवफार्म लगाया जाता है, तो वेवफार्म मिलान के कारण रीडिंग में त्रुटियाँ होंगी।
तापमान परिवर्तन का प्रभाव
आयतीकरण तत्व का प्रतिरोध तापमान के साथ बदलता है, जिससे उपकरण के माप में त्रुटियाँ होती हैं।
उच्च-आवृत्ति धाराओं का प्रभाव
आयतीकरण उपकरणों में असंपूर्ण क्षमता विशेषताएँ होती हैं, जो उच्च-आवृत्ति धाराओं को पारित करने देती हैं और रीडिंग पर प्रभाव डालती हैं।
संवेदनशीलता में कमी
AC संचालन के लिए आयतीकरण प्रकार के उपकरणों की संवेदनशीलता DC संचालन की तुलना में कम होती है।
आयतीकरण उपकरणों के फायदे
विस्तारित आवृत्ति रेंज: 20 Hz से उच्च-आवृत्ति रेंज तक कार्य करता है।
कम धारा उपभोग: वोल्टमीटर के लिए, धारा संचालन रेंज अन्य AC उपकरणों की तुलना में बहुत कम होता है।
समान रेंज: व्यापक मापन रेंज पर समान पैमाने प्रदान करता है।
मध्यम सटीकता: सामान्य संचालन की स्थितियों में ±5% सटीकता प्राप्त की जाती है।
आयतीकरण उपकरणों के अनुप्रयोग
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