Rektifiser Type Instrument

Definisjon

Instrumenter som bruker et rettifierende element for å måle spenning og strøm, kalles rettifierende instrumenter. Rettifierende elementet konverterer vekselstrøm (AC) til likestrøm (DC), som deretter indikeres av en DC-responsiv meter. En Permanent Magnet Moving Coil (PMMC)-instrument er ofte brukt som indikeringsenhet.

Rettifierende instrumenter har høyere sensitivitet sammenlignet med bevegelige spole- og elektrodynamometer-instrumenter, noe som gjør dem egnet for strøm- og spenningsmålinger. Krettoppsettet for et rettifierende instrument vises nedenfor, med fire dioder som fungerer som rettifierende element.

Multiplikatorresistansen Rs brukes for å begrense strømmen slik at dens verdi ikke overskrider PMMC-instrumentets kapasitet.

Rettifierende Element

Et rettifierende element konverterer vekselstrøm (AC) til likestrøm (DC), sikrer unidireksjonal strømflyt gjennom PMMC-instrumentet. Vanlige materialer for rettifierende elementer inkluderer kupferoksid, seleniumceller, germaniumdioder og silisiumdioder.

Rettifierende elementet har null motstand i fremover polarisert tilstand og uendelig motstand i bakover polarisert tilstand, en egenskap som er kritisk for rettifikasjon.

Karakteristikk Kurve for Rettifierende Element

Karakteristikkurven for en rettifierende krets vises nedenfor. I teorien har rettifierende elementet ingen spenningsfall i fremoverretningen og blokkerer all strøm i bakoverretningen.

Men i praksis er dette umulig. Den virkelige karakteristikkurven for det rettifierende elementet vises nedenfor.

Halvøkse Rettifierende Krets

Figuren nedenfor viser en halvøkse rettifierende krets. Det rettifierende elementet er koblet i serie med spenningskilden, multiplikatorresistansen og permanent magnet moving coil (PMMC)-instrumentet. Fremovermotstanden til dioden antas å være ubetydelig.

Når en DC-spenningskilde er koblet til kretsen, flyter en strøm Im gjennom den, med en størrelse lik V/(Rm + RS). Denne strømmen fører til full skala avvik i instrumentet.

Når en AC-spenningskilde er koblet til samme krets, konverterer det rettifierende elementet AC-spenningskilden til unidireksjonal DC-spenningskilde, noe som gir en rettifisert utdata gjennom instrumentet. PMMC-instrumentet avvikker basert på gjennomsnittsverdien av strømmen, som avhenger av gjennomsnittsverdien av AC-kilden.

Gjennomsnittsverdi av Spenningskilde

Denne beregningen indikerer at sensitiviteten til instrumentet for AC er 0.45 ganger strømsensitiviteten for DC.

Fulløkse Rettifierende Instrument

Kretsen for et fulløkse rettifierende instrument vises nedenfor.

DC-spenningskilden som er koblet til kretsen, fører til full skala avvik av PMMC-meteret. Sinusformet spenningskilde som er koblet til meteret, uttrykkes som

For samme spenningsverdi, er gjennomsnittsverdien av AC 0.9 ganger den av DC. Med andre ord, er sensitiviteten til instrumentet med AC 90% av den med DC.

Sensitiviteten til et fulløkse rettifierende instrument er dobbelt så stor som sensitiviteten til et halvøkse rettifierende instrument.

Sensitivitet av Rettifierende Instrument

Sensitiviteten til et instrument reflekterer hvordan det målte kvantum varierer fra inngang til utgang, som for eksempel DC-sensitiviteten til et rettifierende instrument.

Sensitiviteten til et AC-rettifierende instrument avhenger av typen av rettifierende element som brukes i kretsen.

Faktorer som Påvirker Ytelsen av Rettifierende Instrumenter

De følgende faktorene påvirker instrumentets ytelse når det brukes med AC:

Effekter av Bølgeform

Rettifierende instrumenter kalibreres basert på RMS (root-mean-square) verdien av spenning og strøm. Formfaktoren for halvøkse og fulløkse rettifierende instrumenter er fast for kalibrerte skalaer. Hvis en bølgeform med en annen formfaktor blir brukt, vil lesningsfeil oppstå på grunn av bølgeformmisoppfattelse.

Effekt av Temperaturendringer

Motstanden til det rettifierende elementet varierer med temperatur, noe som introduserer feil i instrumentets målinger.

Effekt av Høyfrekvensstrømmer

Rettifierende instrumenter har ufullstendige kapasitetskarakteristika, som tillater at høyfrekvensstrømmer passerer gjennom og påvirker lesninger.

Reduksjon i Sensitivitet

Sensitiviteten til rettifierende instrumenter for AC-drift er lavere enn for DC-drift.

Fordeler ved Rettifierende Instrumenter

• Utvidet Frekvensområde: Fungerer fra 20 Hz til høyfrekvensområder.

• Lav Strømforbruk: For voltmeter, er strømforbruket mye lavere enn andre AC-instrumenter.

• Uniforme Skalaer: Gir uniforme skalaer over et bredt målingsområde.

• Moderat Nøyaktighet: Oppnår ±5% nøyaktighet under normale driftsbetingelser.

Anvendelser av Rettifierende Instrumenter

• Måler spenning i området 50–250 V.

• Brukes som milliammeter eller mikroammetre.

• Brukes i kommunikasjonskretser for signalmåling.

• Merk: Sensitiviteten til et AC-rettifierende voltmeter er lavere enn hos et DC-voltmeter, noe som resulterer i en høyere belastningseffekt for AC-målinger.