Перетворювачами

Магнітоелектричні вимірювальні прилади з

Щоб використати високі якості магнітоелектричних приладів для вимірювання змінних струмів і напруг, необхідно спочатку перетворити змінний струм у постійний. Широкого застосування набули напівпровідникові діодні, термоелектричні та електронні перетворювачі.

Випрямні амперметри та вольтметри. Перетворення змінного струму здійснюється однопівперіодною або двопівперіодною схемами випрямлення на діодах (рис. 6.22).

Рис. 6.22. Схеми вмикання і часові діаграми струмів випрямного механізму:

а - з однопівперіодним випрямлячем; б - з двопівперіодним випрямлячем;

в - мостова із заміною двох діодів резисторами; г - трансформаторна

У схемі однопівперіодного випрямляча використовуються два діоди Д1 і Д2, які вмикаються в паралельні гілки (рис. 6.22,а). В котушці магнітоелектричного механізму проходить півхвиля струму і_х однієї полярності (через діод Д1), а півхвиля струму і_х другої полярності - через діод Д2 і резистор R, опір якого мусить дорівнювати опору котушки R₀ механізму (R = R₀). Завдяки цьому опір приладу буде однаковим для будь-якого напрямку струму. Діод Д2 захищає діод Д1 від пробою при дії півхвилі струму протилежної полярності.

При двопівперіодному випрямленні (рис. 6.22,б) обидві півхвилі струму проходять по котушці вимірювального механізму в одному напрямку. Тому чутливість приладів з двопівперіодною схемою випрямлення у два рази більша від чутливості приладів з однопівперіодним випрямленням.

Перевагою схеми (рис. 6.22,в), в якій два діоди замінені резисторами R₁ і R₂, є зменшення залежності показів приладу від коливань температури навколишнього середовища. Водночас знижується чутливість (резистори R₁ і R₂ виконують роль шунтів) і збільшується споживання потужності приладом.

Для гальванічної розв’язки вхідного і вимірювального кіл використовують трансформаторні схеми випрямних приладів (рис. 6.22,г).

Функції перетворення при одно- і двопівперіодному випрямленні відповідно мають вигляд

І_сер.в - середнє випрямне (середнє за модулем) значення струму і_х,

- кут відхилення рухомої частини.

Отже, показ випрямного приладу прямо пропорційний середньому випрямному значенню струму (напруги) будь-якої форми.; тому при градуюванні відносно СКЗ на шкалах випрямних приладів наносять середні випрямні значення помножені на коефіцієнт форми:

,

оскільки СКЗ є . Значення коефіцієнта форми k_ф для кривих різної форми не однакові, тому шкала цього приладу може бути проградуйована в СКЗ струму (напруги) тільки для синусоїди ().

Для вимірювання постійних й змінних струмів, напруг та опорів постійного струму випрямні прилади виконуються переносними універсальними. На рис. 6.23 приведені схеми випрямних амперметра і вольтметра змінного струму з кількома межами вимірювань.

Рис. 6.23. Схеми випрямних амперметра (а) і вольтметра (б)

з кількома межами вимірювань

За точністю вони поступаються магнітоелектричним приладам за наявність діодного випрямляча. Клас точності найбільш досконалих ампервольтметрів, наприклад Ц4311, дорівнює 1,0, а більшість випрямних приладів мають класи точності 2,5 і 4,0.

Термоелектричні амперметри і вольтметри. Термоелектричні прилади являють собою сполучення магнітоелектричного вимірювального механізму і термоперетворювача. Термоперетворювач Т складається з нагрівача і однієї або кількох термопар (рис. 6.24).

Нагрівач виготовляється з дроту з високим питомим опором (ніхром, вольфрам тощо), а термопари - із сплавів (залізо-константан тощо), які дають високу термоЕРС – біля 50...60 мкВ при нагріванні на 1^оС. Послідовно з термопарами вмикається підгінний резистор з манганіну для регулювання струму відповідно до чутливості вимірювального механізму.

Рис. 6.24. Схеми термоперетворювачів: а - контактного; б - термобатареї; в - мостового

У схемі (рис. 6.24,а) робочий кінець термопари приварюється до середини нагрівача, а до вільних кінців термопари приєднується магнітоелектричний вимірювальний механізм. ТермоЕРС і відхилення вказівника вимірювального механізму пропорційні квадрату СКЗ струму І_х в нагрівачі: ; .

Шкала приладу має квадратичний характер, градуюється в СКЗ струму (напруги). Покази приладу не залежать від форми кривої вимірюваного струму (напруги) і в межах до 30 МГц практично не залежать від зміни частоти. С особливостями конструкції приладів на рис. 6.24,б та в ознайоміться самостійно.

Термоелектричні прилади використовують для вимірювання струмів і напруг (рис. 6.25).

Рис. 6.25. Схеми вмикання термоелектричних приладів:
а - вольтметра; б - амперметра

Дата добавления: 2014-10-15