Преобразувач на ток инструмент

Дефиниција

Инструментите кои користат правоосен елемент за мерење на напон и струја се нарекуваат правоосни инструменти. Правоосниот елемент го конвертира променливата струја (AC) во постојана струја (DC), која потоа се индицира со DC-одговорен мерник. Често се користи инструмент со постоян магнет и движечки цев (PMMC) како индицирачко уред.

Правоосните инструменти имаат повисока осетливост врз однос на движечките цеви и електродинамометарските инструменти, што ги прави прифатливи за мерење на струја и напон. Схемата на правоосниот инструмент е прикажана на следната слика, каде што четирите диоди функционираат како правоосен елемент.

Множачкиот отпор Rs се користи за ограничување на струјата така што нејзината вредност да не надмине класификацијата на PMMC инструментот.

Правоосен Елемент

Правоосниот елемент конвертира променливата струја (AC) во постојана струја (DC), обезбедувајќи једнасмerna stromna tok kroz PMMC instrument. Za pravoosni elementi se često koriste materijali kako oksid bakra, selekumski celii, germanijumske diode i silicijumske diode.

Pravoosniot element ima nula otpor vo sostojba so prednapetost napred i beskonačen otpor vo sostojba so obratna napetost, osobina koja e ključna za pravoosenje.

Karakteristička kriva na pravoosniot element

Karakterističkata kriva na pravoosno kolo je prikazana na slednata slika. Idealno, pravoosniot element nema pad napona vo napredna smerna i blokira sve struje u obratnom smjeru.

No, praktički, to nije moguće. Stvarna karakteristička kriva pravoosnog elementa je prikazana na sledećoj slici.

Polupreklonsko pravoosno kolo

Sledeća slika prikazuje polupreklonsko pravoosno kolo. Pravoosni element je povezan serijalno sa izvorom napona, multiplikatorom otpora i permanentnim magnetom i pokretnim cev (PMMC) instrumentom. Prednapredni otpor diode se pretpostavlja da je zanemarljiv.

Kada se DC izvor napona primeni na kolo, struja Im teče kroz njega, sa intenzitetom jednakom V/(Rm + RS). Ova struja dovodi do punoskalne defleksije na instrumentu.

Kada se AC napajanje primeni na isto kolo, pravoosni element pretvara AC napajanje u unidirekciono DC napajanje, dajući pravoosni izlaz kroz instrument. PMMC instrument se defleksira na osnovu prosečne vrednosti struje, što zavisi od prosečne vrednosti AC izvora.

Prosečna vrednost napona

Gornja kalkulacija ukazuje da je osetljivost instrumenta za AC 0.45 puta osetljivost za DC.

Instrument sa punovitim pravoosnim kolum

Skica punovitog pravoosnog kola je prikazana na sledecoj slici.

DC napajanje primenjeno na kolo dovodi do punoskalne defleksije PMMC merila. Sinusoidalno napajanje koje se primenjuje na merilo se izražava kao

Za istu vrednost napona, prosečna vrednost AC je 0.9 puta ona DC. Drugim rečima, osetljivost instrumenta sa AC je 90% onog sa DC.

Osetljivost instrumenta sa punovitim pravoosnim kolom je duplo veća nego kod polupreklonskog pravoosnog kola.

Osetljivost pravoosnog instrumenta

Osetljivost instrumenta reflektuje kako se merna veličina menja od ulaza do izlaza, kao što je DC osetljivost pravoosnog instrumenta.

Osetljivost AC pravoosnog tipa instrumenta zavisi od vrste pravoosnog elementa koji se koristi u kolu.

Faktori koji utiču na performanse pravoosnih tipova instrumenata

Sledeći faktori utiču na performanse instrumenta kada se koristi sa AC:

Efekti valne forme

Pravoosni instrumenti su kalibrirani na osnovu RMS (root-mean-square) vrednosti napona i struje. Faktor oblike polupreklonskog i punopreklonskog pravoosnog instrumenta je fiksiran za kalibrirane skale. Ako se primeni valna forma sa različitim faktorom oblika, nastaju greške u čitanju zbog neusaglašenosti valne forme.

Efekti promene temperature

Otpor pravoosnog elementa se menja sa temperaturom, što dovodi do grešaka u merenjima instrumenta.

Efekti visokofrekventnih struja

Pravoosni instrumenti imaju nedosledne kapacitivne karakteristike, što dopušta prohođenje visokofrekventnih struja i utiče na čitanja.

Smanjenje osetljivosti

Osetljivost pravoosnih tipova instrumenata za rad sa AC je niža nego za rad sa DC.

Prednosti pravoosnih instrumenata

• Širok frekvencijski opseg: Funkcioniše od 20 Hz do visokih frekvencija.

• Niska potrošnja struje: Za voltmetre, opseg operativne struje je mnogo niži nego za druge AC instrumente.

• Uniformne skale: Pruža uniformne skale na širokom rasponu merenja.

• Umjerena preciznost: Postiže ±5% preciznost pod normalnim uslovima rada.

Aplikacije pravoosnih instrumenata

• Mere napon u opsegu od 50–250 V.

• Koriste se kao milliampermetri ili mikroampermetri.

• Primene u komunikacionim kružnicama za merenje signala.

• Napomena: Osetljivost AC pravoosnog voltmetra je niža od DC voltmetra, što rezultira većim opterećenjem pri merenju AC.