เครื่องวัดประเภทเรคทิไฟเออร์
คำนิยาม
เครื่องมือที่ใช้ธาตุแปลงกระแสเพื่อวัดแรงดันและกระแสเรียกว่าเครื่องมือแปลงกระแส เครื่องมือนี้จะแปลงกระแสสลับ (AC) เป็นกระแสตรง (DC) ซึ่งแสดงโดยเครื่องมือตอบสนองกระแสตรง (PMMC) ที่ใช้เป็นเครื่องมือแสดงผล
เครื่องมือแปลงกระแสมีความไวสูงกว่าเครื่องมือแบบขดลวดเคลื่อนที่และเครื่องมืออิเล็กโตรไดนามิก ทำให้เหมาะสมสำหรับการวัดกระแสและแรงดัน วงจรของเครื่องมือแปลงกระแสแสดงในรูปด้านล่าง โดยมีไดโอดส์สี่ตัวที่ทำงานเป็นธาตุแปลงกระแส
ความต้านทานเพิ่มเติม Rs ใช้ในการจำกัดกระแสเพื่อไม่ให้มีค่าเกินกำหนดของเครื่องมือ PMMC
ธาตุแปลงกระแส
ธาตุแปลงกระแสมีหน้าที่แปลงกระแสสลับ (AC) เป็นกระแสตรง (DC) เพื่อให้กระแสไหลในทิศทางเดียวผ่านเครื่องมือ PMMC วัสดุที่ใช้ทำธาตุแปลงกระแสมักจะเป็นออกไซด์ของทองแดง เซลล์ซีเลเนียม ไดโอดเจอร์เมเนียม และไดโอดซิลิคอน
ธาตุแปลงกระแสมีความต้านทานเป็นศูนย์ในสถานะถูกกระทำด้วยแรงดันไปข้างหน้า และมีความต้านทานเป็นอนันต์ในสถานะถูกกระทำด้วยแรงดันกลับ คุณสมบัตินี้สำคัญสำหรับการแปลงกระแส
เส้นโค้งลักษณะของธาตุแปลงกระแส
เส้นโค้งลักษณะของวงจรแปลงกระแสแสดงในรูปด้านล่าง ในทางทฤษฎี ธาตุแปลงกระแสมีแรงดันตกคร่อมเป็นศูนย์ในทิศทางไปข้างหน้า และปิดกั้นกระแสทั้งหมดในทิศทางกลับ
แต่ในทางปฏิบัติ สิ่งนี้ไม่สามารถทำได้ เส้นโค้งลักษณะจริงของธาตุแปลงกระแสมีการแสดงในรูปด้านล่าง
วงจรแปลงกระแสครึ่งคลื่น
รูปด้านล่างแสดงวงจรแปลงกระแสครึ่งคลื่น ธาตุแปลงกระแสถูกเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับแหล่งกำเนิดแรงดัน ความต้านทานเพิ่มเติม และเครื่องมือ PMMC ความต้านทานไปข้างหน้าของไดโอดถือว่าน้อยมาก
เมื่อมีแหล่งกำเนิดแรงดัน DC ถูกนำไปใช้กับวงจร กระแส Im จะไหลผ่านวงจร ซึ่งมีขนาดเท่ากับ V/(Rm + RS) กระแสนี้ทำให้เกิดการเบนเต็มมาตราในเครื่องมือ
เมื่อมีแรงดัน AC ถูกนำไปใช้กับวงจรเดียวกัน ธาตุแปลงกระแสมีหน้าที่แปลงแรงดัน AC เป็นแรงดัน DC ที่มีทิศทางเดียว ทำให้ได้ผลลัพธ์ที่ถูกแปลงผ่านเครื่องมือ PMMC เครื่องมือจะเบนตามค่าเฉลี่ยของกระแส ซึ่งขึ้นอยู่กับค่าเฉลี่ยของแรงดัน AC
ค่าเฉลี่ยของแรงดัน
การคำนวณดังกล่าวระบุว่าความไวของเครื่องมือสำหรับ AC คือ 0.45 เท่าของความไวสำหรับ DC
เครื่องมือแปลงกระแสเต็มคลื่น
วงจรของเครื่องมือแปลงกระแสเต็มคลื่นแสดงในรูปด้านล่าง
แรงดัน DC ที่นำไปใช้กับวงจรทำให้เกิดการเบนเต็มมาตราของเครื่องมือ PMMC แรงดันไฟฟ้าแบบไซนัสที่นำไปใช้กับเครื่องมือแสดงเป็น
สำหรับค่าแรงดันเดียวกัน ค่าเฉลี่ยของ AC คือ 0.9 เท่าของ DC กล่าวคือ ความไวของเครื่องมือสำหรับ AC คือ 90% ของความไวสำหรับ DC
ความไวของเครื่องมือแปลงกระแสเต็มคลื่นเป็นสองเท่าของเครื่องมือแปลงกระแสครึ่งคลื่น
ความไวของเครื่องมือแปลงกระแส
ความไวของเครื่องมือสะท้อนว่าปริมาณที่วัดเปลี่ยนแปลงจากอินพุตไปยังเอาต์พุต เช่น ความไวของเครื่องมือแปลงกระแสสำหรับ DC
ความไวของเครื่องมือแปลงกระแส AC ขึ้นอยู่กับประเภทของธาตุแปลงกระแสที่ใช้ในวงจร
ปัจจัยที่กระทบต่อประสิทธิภาพของเครื่องมือแปลงกระแส
ปัจจัยต่อไปนี้กระทบต่อประสิทธิภาพของเครื่องมือเมื่อใช้งานกับ AC:
ผลกระทบของรูปคลื่น
เครื่องมือแปลงกระแสถูกปรับเทียบตามค่า RMS (root-mean-square) ของแรงดันและกระแส ค่า factor ของเครื่องมือแปลงกระแสครึ่งคลื่นและเต็มคลื่นถูกกำหนดไว้สำหรับมาตราที่ปรับเทียบ หากใช้รูปคลื่นที่มีค่า factor แตกต่าง ความผิดพลาดจากการไม่ตรงกันของรูปคลื่นจะเกิดขึ้น
ผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ
ความต้านทานของธาตุแปลงกระแสมีการเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิ ทำให้เกิดความผิดพลาดในการวัดของเครื่องมือ
ผลกระทบของกระแสความถี่สูง
เครื่องมือแปลงกระแสมีคุณสมบัติความจุไฟฟ้าไม่สมบูรณ์ ทำให้กระแสความถี่สูงสามารถผ่านและกระทบต่อการอ่านค่า
ลดลงของความไว
ความไวของเครื่องมือแปลงกระแสสำหรับการทำงานกับ AC ต่ำกว่าการทำงานกับ DC
ข้อดีของเครื่องมือแปลงกระแส
ช่วงความถี่กว้าง: ทำงานตั้งแต่ 20 Hz ถึงช่วงความถี่สูง
การใช้กระแสต่ำ: สำหรับวอลต์มิเตอร์ ช่วงการใช้กระแสต่ำกว่าเครื่องมือ AC อื่น ๆ
มาตราส่วนสม่ำเสมอ: ให้มาตราส่วนที่สม่ำเสมอตลอดช่วงการวัด
ความแม่นยำปานกลาง: สามารถบรรลุความแม่นยำ ±5% ในภาวะการทำงานปกติ
การประยุกต์ใช้เครื่องมือแปลงกระแส
