Прямокутний тип приладу
Визначення
Прилади, які використовують прямолінійний елемент для вимірювання напруги та струму, називаються прямолінійними приладами. Прямолінійний елемент перетворює черговий струм (AC) на постійний струм (DC), який потім показується датчиком, що реагує на DC. Зазвичай використовується прилад з рухомим середом на постійному магнеті (PMMC).
Прямолінійні прилади мають більшу чутливість порівняно з приладами з рухомим середом та електродинамометрами, що робить їх придатними для вимірювання струму та напруги. Схема підключення прямолінійного приладу показана на малюнку нижче, де представлено чотири діоди, які функціонують як прямолінійний елемент.
Опорна опір Rs використовується для обмеження струму, щоб його значення не перевищувало номінал PMMC-приладу.
Прямолінійний Елемент
Прямолінійний елемент перетворює черговий струм (AC) на постійний струм (DC), забезпечуючи односторонній потік струму через PMMC-прилад. Популярні матеріали для прямолінійних елементів включають оксид міді, селенові елементи, германієві діоди та кремнієві діоди.
Прямолінійний елемент має нульове опір у прямому напрямку та нескінченне опір у зворотньому напрямку, що є ключовою властивістю для прямолінійного перетворення.
Характеристична Крива Прямолінійного Елемента
Характеристична крива прямолінійного контуру показана на малюнку нижче. Ідеально, прямолінійний елемент не має спаду напруги в прямому напрямку та блокує всі струми в зворотньому напрямку.
Але практично це неможливо. Реальна характеристична крива прямолінійного елемента показана на малюнку нижче.
Схема Полуперіодного Прямолінійного Перетворення
Малюнок нижче ілюструє схему полуперіодного прямолінійного перетворення. Прямолінійний елемент підключений послідовно до джерела напруги, опорного опору та приладу з рухомим середом на постійному магнеті (PMMC). Впередній опір діода вважається незначним.
Коли до контуру застосовується джерело постійної напруги, струм Im проходить через нього, з величиною, рівною V/(Rm + RS). Цей струм викликає повну відхилення приладу.
Коли до того ж контуру застосовується чергова напруга, прямолінійний елемент перетворює чергову напругу на односторонню постійну напругу, що дає прямувану виходу через прилад. Прилад PMMC відхиляється відповідно до середнього значення струму, яке залежить від середнього значення напруги чергового джерела.
Середнє Значення Напруги
Це обчислення показує, що чутливість приладу для AC становить 0,45 рази чутливості для DC.
Прилад Повноперіодного Прямолінійного Перетворення
Схема повноперіодного прямолінійного перетворення показана на малюнку нижче.
Застосування постійної напруги до контуру викликає повну відхилення стрілки PMMC-метра. Синусоїдальна напруга, застосована до метра, виражається як
Для однакового значення напруги, середнє значення AC становить 0,9 від DC. Іншими словами, чутливість приладу при AC становить 90% від чутливості при DC.
Чутливість приладу повноперіодного прямолінійного перетворення подвоюється відносно приладу полуперіодного прямолінійного перетворення.
Чутливість Прямолінійного Приладу
Чутливість приладу відображає, як вимірювана величина змінюється від входу до виходу, така як DC-чутливість прямолінійного приладу.
Чутливість приладу типу прямолінійного перетворення AC залежить від типу прямолінійного елемента, використаного в контурі.
Фактори, що Впливають на Роботу Прямолінійних Приладів
Наступні фактори впливають на роботу приладу при використанні AC:
Вплив Форми Хвилі
Прямолінійні прилади калібруються на основі RMS (кореневого середньоквадратичного) значення напруги та струму. Фактор форми для приладів полуперіодного та повноперіодного прямолінійного перетворення фіксований для каліброваної шкали. Якщо застосовується хвиля з іншим фактором форми, виникнуть помилки від невідповідності форми хвилі.
Вплив Зміни Температури
Опір прямолінійного елемента змінюється з температурою, що вводить помилки в вимірювання приладу.
Вплив Високочастотних Струмів
Прямолінійні прилади мають недосконалі електроемкісні характеристики, що дозволяє високочастотним струмам проходити та впливати на показання.
Спад Чутливості
Чутливість прямолінійних приладів для роботи на AC нижча, ніж для DC.
Переваги Прямолінійних Приладів
Розширений Діапазон Частот: Функціонує від 20 Гц до високочастотних діапазонів.
Низьке Споживання Струму: Для вольтметрів, діапазон струму набагато нижчий, ніж для інших AC-приладів.
Рівномірні Шкали: Надає рівномірні шкали на широкому діапазоні вимірювань.
Середня Точність: Досягає точності ±5% при нормальній роботі.
Застосування Прямолінійних Приладів
