9. Выпрямительные приборы

Высокая точность и чувствительность, малое собственное потребление P выгодно отличает магн.-эл. измерительный механизм от других типов механизмов. Однако, они работают на постоянном токе, => стремятся использовать магн.-эл. механизмы на переменном токе. Это делается с помощью преобразователей переменного тока в постоянный с последующим изменением магн.-эл. измерительного механизма. В качестве преобразователей переменного тока в постоянный используют выпрямительные и термоэлектрические преобразователи, а также преобразователи на электронных элементах (лампы, транзисторы, микросхемы). В соответствии с этим различают: выпрямительные термо-эл. и электронные приборы.

Выпрямительные приборы – это соединение выпрямительного преобразователя с магн.-эл. измерительным механизмом с отсчетным устройством. В качестве выпрямительных преобразователей используются полупроводниковые диоды (плоскостные и точечные, из 2х видов материалов Ge, Si).

Выпрямительные свойства характеризуются коэф. выпрямления

зависит от приложенного напряжения, частоты этого напряжения и температуры окр. среды. При повышении температуры, уменьшается, т.к. уменьшаются прямое и обратное сопротивления, обратное уменьшается быстрее. При повышении частоты, уменьшается из-за изменения емкостного сопротивления (1).

Используется одно и двух-полуперидное выпрямление.

а) 1-полуперидное выпремление

Через ИМ проходит только 1 полуволна переменного тока, а обратная пропускается через выпрямитель В₂ и R=R_ИМ.

Цепь из В₂ – R используется для выравнивания обоих полуволн тока в общей цепи, а также от защиты от защиты от пробоя выпрямителя В₁ при обратной полуволне напряжения.

б) 2-полупериодное выпрямление

При 2-полупериодном выпрямлении ток через ИМ проходит в обе половины периода.

« мостовая схема»

Н а ИМ поступает пульсирующий ток. Из-за инерционности отклонение подвижной части ИМ примерно равно ее среднему значению, т.е. (*)

Аналогично (*) для вольтметра

Необходимо измерять действующие значения переменного тока (напряжения). Действующее значение переменного тока связано со средним с коэффициентом формы: .

(для синусойды); (для прямогульника)

Почти все выпрямительные приборы градуируются по синусойде в действующих значения.

Если известен, то действующее значение тока несинусоидальной формы, измеренной прибором градуированным по синусоидальному току, определяется по формуле:

- показание прибора.

Если неизвестен или меняется, то у данных приборов есть методическая погрешность от формы кривой.

Шкала выпрямительного прибора в начальной части сжата. Начиная с 10-15% практически равномерная ( это объясняется ВАХ диодов).

Сочетание схемы выпрямления с шунтами или добавочными R образуют выпрямительные амперметры или вольтметры.

Рассмотрим выпрямительные вольтметры.

В зависимости от предела измерения различаются схемы выпрямительных вольтметров.

Надо помнить о том, что на параметры выпрямителей влияют изменения температуры окружающей среды и изменение частоты изменяемого напряжении.

При изменении температуры изменяется R выпрямителей и коэф. выпрямления. При росте температуры сопротивление выпрямителя R уменьш., но т.к. R_обрат (обратное) уменьш. быстрее, то коэф. выпрямления уменьшается.

В вольтметрах на малых пределах измерения основным фактором влияющим на температурную погрешность является уменьшение сопротивления R выпрямителей.

При больших напряжениях (высоко предел) увеличивается доб. сопротивление R_д.

Вольтметр на малых пределах:

- медь

- манганин

и - эл-ты частотной

компенсации

Т.к. R меди возрастает при повышении температуры, то моно подобрать R­­₂ так, чтобы в определенном диапазоне изменения температуры возрастание R₂ компенсировало уменьшение сопротивление R выпрямителей.

В вольтметрах на больших пределах (R_Д – большое) измерения основным фактором является изменение коэф. выпрямления при изменении температуры окр. среды ( и наоброт). Поэтому схема компенсации строится по-другому:

R_Д, R₁ - манганин

R₂ - медь

Достоинства выпрямительных приборов:

1. Высокая чувствительность

2. Малое собственное потребление

3. Возможность работать на повышенных частотах (до 50кГц)

Недостатки:

1. Невысокая точность (1.5, 2.5 – мах). Объясняется наличием диодов, кот. меняют свои хар-ки от температуры, частоты и просто от времени.

2. Зависимость показаний от формы кривой.