Випрямні прилади

Магнітоелектричні прилади, як уже відмічалось, мають багато переваг: висока точність та чутливість, мала споживана потужність, мало зазнають впливу зовнішніх магнітних полів та температури. Але вони не можуть безпосередньо вмикатись для вимірювання змінного струму. Цю перешкоду на шляху застосування магнітоелектричного механізму для вимірювань на змінному струмі можна обійти застосуванням перетворювачів змінного струму у постійний.

У залежності від виду перетворювача розрізняють випрямні, термоелектричні та електронні прилади.

Випрямні прилади являють собою поєднання випрямляча з магнітоелектричним вимірювальним механізмом. У сучасних приладах у випрямлячах використовуються напівпровідникові діоди. Найбільше застосовувані кремнієві діоди, які мають малу власну ємність і можуть працювати в діапазоні практично від 0 Гц і до 10⁵ Гц.

Випрямлячі, які використовуються у випрямних приладах, бувають однопівперіодні та двопівперіодні.

Схема приладу з однопівперіодним випрямленням змінного струму наведена на рис. 2.11, а, а на рис. 2.11, б зображений графік струму через вимірювальний механізм.

Рисунок 2.11

На рис.2.11, а суцільними стрілками показаний шлях струму за один із півперіодів змінного струму. На рис.2.11, б цьому відповідає струм на інтервалі від 0 до Т/2, або від Т до 3/2Т і т.д., де Т – період змінного струму (або напруги). Протягом другого півперіоду струм йде шляхом, указаним штриховими стрілками. При цьому припускаємо, що діоди VD1 та VD2 мають характеристики ідеальних вентилів, тобто опір відкритого діода (в провідному напрямі) дорівнює нулю, а закритого – нескінченності. Опір R = R_м, де R_м – опір вимірювального механізму ВМ.

При використанні двопівперіодного випрямляча (рис.2.12, а) струм через рамку вимірювального механізму проходить протягом обох півперіодів (рис.2.12, б); в додатному півперіоді струм на рис.2.12, а протікає шляхом, позначеним суцільними стрілками, а в від’ємному півперіоді – штриховими стрілками, але через вимірювальний механізм ВМ струм в обидва півперіоди йде в одному напрямі.

Рисунок 2.12

Внаслідок інерційних властивостей вимірювального механізму положення рухомої частини механізму (і вказівника) визначається середнім за період значенням обертального моменту М_{об.ср .}, який, в свою чергу, пропорційний середньому значенню струму І_{ср .}, що протікає через рамку:

(2.32)

де М_об.(t) – миттєве значення обертального моменту. Рівняння перетворення приладу має вигляд:

(2.33)

Для синусоїдної форми вимірюваних електричних величин випрямні прилади градуюються, як правило, у діючих значеннях. Для визначення діючих значень несинусоїдних кривих струму за показами випрямного приладу потрібно робити перерахунок показів з урахуванням коефіцієнта форми кривої.

Весь попередній розгляд роботи випрямного приладу був оснований на тому, що характеристики діодів приймались ідеальними. При використанні реальних діодів необхідно враховувати нелінійність вольт-амперної характеристики діода (особливо на початковій її ділянці), розкид опорів діодів як у прямому, так і у зворотному напрямах, частотну залежність опорів діодів та інші фактори. Тому вимірювальні кола реальних випрямних приладів складніші від розглянутих тут.

Для розширення меж випрямних приладів за струмом використовуються, як і в звичайних магнітоелектричних приладах, шунти (рис.2.13, а), а за напругою – додаткові опори R_д (рис.2.13, б) та подільники напруги.

Рисунок 2.13

До переваг випрямних приладів відносяться висока чутливість, компактність, доволі широкий частотний діапазон. Випрямні прилади часто виробляються комбінованими. До недоліків відносяться: мала точність (1,5; 2,5; 4,0), залежність показів від форми кривої.

Дата добавления: 2014-10-22