Rectifier Type Instrument Gelijkrichtertype instrument
Definitie
Instrumenten die een rectificeer-element gebruiken om spanning en stroom te meten, worden rectificeerinstrumenten genoemd. Het rectificeer-element zet wisselstroom (AC) om in gelijkstroom (DC), die vervolgens wordt aangegeven door een DC-gevoelig meetinstrument. Een Permanent Magnet Moving Coil (PMMC)-instrument wordt vaak gebruikt als het aanwijzende apparaat.
Rectificeerinstrumenten hebben een hogere gevoeligheid vergeleken met spoelinstrumenten en elektrodynamometer-instrumenten, waardoor ze geschikt zijn voor stroom- en spanningsmetingen. De schakeling van een rectificeerinstrument is weergegeven in de onderstaande figuur, met vier dioden die fungeren als het rectificeer-element.
De vermenigvuldigingsweerstand Rs wordt gebruikt om de stroom te beperken zodat deze niet boven de specificatie van het PMMC-instrument uitkomt.
Rectificeer-Element
Een rectificeer-element zet wisselstroom (AC) om in gelijkstroom (DC), waarbij er een unidirectionele stroom door het PMMC-instrument stroomt. Algemene materialen voor rectificeer-elementen zijn koperoxide, seleen-cellen, germanium-dioden en silicium-dioden.
Het rectificeer-element heeft nul weerstand in de voorwaartse toestand en oneindige weerstand in de achterwaartse toestand, een eigenschap die cruciaal is voor rectificatie.
Kenlijn van Rectificeer-Element
De kenlijn van een rectificeerschakeling is weergegeven in de onderstaande figuur. Ideaal gezien heeft het rectificeer-element geen spanningval in de voorwaartse richting en blokkeert het alle stroom in de achterwaartse richting.
Maar in de praktijk is dit niet mogelijk. De echte kenlijn van het rectificeer-element is weergegeven in de onderstaande figuur.
Halfgolf-Rectifier Schakeling
In de onderstaande figuur is een halfgolf-rectificeerschakeling getoond. Het rectificeer-element is in serie verbonden met de spanningbron, de vermenigvuldigingsweerstand en het permanent magnet moving coil (PMMC)-instrument. De voorwaartse weerstand van de diode wordt verwaarloosd.
Wanneer een gelijkspanningsbron aan de schakeling wordt aangesloten, stroomt er een stroom Im doorheen, met een grootte gelijk aan V/(Rm + RS). Deze stroom veroorzaakt een volledige afwijking in het instrument.
Wanneer een wisselspanning aan dezelfde schakeling wordt aangelegd, zet het rectificeer-element de wisselspanning om in een unidirectionele gelijkspanning, wat een geregeld signaal door het instrument oplevert. Het PMMC-instrument wijkt af op basis van de gemiddelde stroom, die afhankelijk is van de gemiddelde spanning van de wisselspanningsbron.
Gemiddelde Waarde van Spanning
De bovenstaande berekening geeft aan dat de gevoeligheid van het instrument voor AC 0,45 keer de stroomgevoeligheid voor DC is.
Volgolf-Rectifier Instrument
De schakeling van een volgolf-rectifier is weergegeven in de onderstaande figuur.
De gelijkspanning die aan de schakeling wordt aangelegd, veroorzaakt een volledige afwijking van het PMMC-meter. De sinusvormige spanning die aan de meter wordt toegepast, wordt uitgedrukt als
Voor dezelfde spanningwaarde is de gemiddelde waarde van AC 0,9 keer die van DC. Met andere woorden, de gevoeligheid van het instrument bij AC is 90% van die bij DC.
De gevoeligheid van een volgolf-rectifier-instrument is twee keer zo hoog als die van een halfgolf-rectifier-instrument.
Gevoeligheid van Rectifier Instrument
De gevoeligheid van een instrument weerspiegelt hoe de gemeten hoeveelheid varieert van input naar output, zoals de DC-gevoeligheid van een rectifier-instrument.
De gevoeligheid van een AC-rectifier-type instrument hangt af van het type rectificeer-element dat in de schakeling wordt gebruikt.
Factoren die de Prestatie van Rectifier-Type Instrumenten Beïnvloeden
De volgende factoren beïnvloeden de prestatie van het instrument wanneer het wordt gebruikt met AC:
Effecten van Golfforme
Rectifier-instrumenten worden gekalibreerd op basis van de RMS (root-mean-square) waarde van spanning en stroom. De vormfactor van halfgolf- en volgolf-rectifier-instrumenten is vastgesteld voor de gekalibreerde schaal. Als een golfforme met een andere vormfactor wordt toegepast, zullen leesfouten optreden door een onovereenkomst in de golfforme.
Effect van Temperatuurverandering
De weerstand van het rectificeer-element varieert met de temperatuur, wat fouten in de metingen van het instrument introduceert.
Effect van Hoogfrequente Stromen
Rectifier-instrumenten hebben imperfecte capaciteitskenmerken, waardoor hoogfrequente stromen kunnen doorgaan en de lezingen beïnvloeden.
Afname van Gevoeligheid
De gevoeligheid van rectifier-type instrumenten voor AC-bewerking is lager dan die voor DC-bewerking.
Voordelen van Rectificeerinstrumenten
Uitgebreide Frequentiebereik: Werkt van 20 Hz tot hoogfrequentiebereiken.
Lage Stroomverbruik: Voor voltmetertjes is het stroomverbruik veel lager dan bij andere AC-instrumenten.
Uniforme Scales: Biedt uniforme schalen over een breed meetbereik.
Matige Nauwkeurigheid: Behaalt ±5% nauwkeurigheid onder normale werkcondities.
Toepassingen van Rectificeerinstrumenten
