Выпрямительные приборы: Выпрямительные приборы для измерения переменных токов и напряжений — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Содержание

Выпрямительные приборы. Измерение тока

Главная | Контакты | FAQ

Магнитоэлектрические приборы пригодны для измерений в цепях постоянного тока. Расширение их возможностей достигается преобразованием переменного тока в постоянный. В этом случае удается использовать такие их свойства, как высокую чувствительность и точность, малое потребление энергии. Выпрямительные приборы могут строиться на применении пассивных и активных элементов. В данном параграфе рассматриваются приборы, основанные на использовании пассивных элементов (диодов).

Рис. 5.13. Выпрямление тока

Для преобразования переменного тока в постоянный используются одно- и двухполупериодные выпрямители. В схеме однополупериодного выпрямителя (рис. 5.13, а) через прибор проходит только положительная полуволна тока (рис.

5.13, б, в), что определяется включением диода VD1 в соответствующей полярности. Диод VD2 образует цепь для прохождения отрицательной полуволны тока. Цепь VD2, R1 обеспечивает защиту диода VDI от пробоя, шунтируя его при отрицательной полуволне тока. Сопротивление резистора выбирается равным сопротивлению измерительного механизма. При этом сопротивление прибора будет одинаковым для любого направления тока.

Более широкое распространение получила двухполупериодная схема выпрямления, различные варианты которой показаны на рис. 5.14, а – г.
В двухполупериодной схеме выпрямителя ток проходит через измерительный механизм в обе половины периода (рис. 5.14, д). В трансформаторной схеме (рис. 5.14, а) диоды включаются во вторичную обмотку трансформатора, так что ток через прибор протекает в одном направлении. В течение первого полупериода протекает ток (через цепь диода VD1), в течение второго полупериода ток (через диод VD2). Аналогично работают и мостовые схемы, показанные на рис.

5.14, б, в, г. Измерительный механизм включается в диагональ моста. Ток через него протекает в одном направлении, как показано на рис. 5.14, а – г стрелками. Преимуществом двухполупериодного выпрямителя является удвоенная величина тока, что нетрудно заметить из сравнения рис. 5.13, в и 5.14, д.

Рис. 5.14. Схемы выпрямителей

В мостовых схемах (рис. 5.14, в, г) два диода заменены резисторами. Это позволяет уменьшить температурную погрешность прибора, так как прямое и обратное сопротивления диодов сильно зависят от температуры. Уменьшение погрешности связано сокращением числа диодов, а также со стабилизирующим действием резисторов. Схема на рис. 5.14, г удобна для измерения больших токов, поскольку резисторы R1 и R2 выполняют роль шунтов. Недостатком схем (рис. 5.14,

в, г) является необходимость применения более чувствительного механизма.

Зависимость показаний прибора от тока может быть определена из следующих соображений. Согласно (5.1) мгновенное значение вращающего момента , где i – мгновенное значение тока, протекающего через измерительный механизм. Из-за инерции подвижной части ее отклонение будет пропорционально среднему значению вращающего момента.
Если ток i(t), то для схемы однополупериодного выпрямителя имеем

а для двухполупериодного выпрямления , где .

При равновесии и, следовательно, для однополупериодных и двухполупериодных приборов соответственно имеем

;

Таким образом, выпрямительные приборы позволяют измерять среднее значение тока.

Преимуществом выпрямительных приборов является высокая чувствительность, позволяющая измерять напряжения 0,2 – 0,3 В и токи 0,25 –
0,3 мА, малое потребление энергии, широкий (до 100 МГц) диапазон частот.

Погрешность выпрямительного прибора определяется погрешностью измерительного механизма, погрешностью, вызванной температурной нестабильностью выпрямительных диодов. Частотная погрешность возникает из-за паразитных емкостей выпрямительных диодов. Классы точности обычно 1,0 – 2,5.

В большинстве случаев выпрямительные приборы выполняют комбинированными и многопредельными. В корпусе прибора помещают измерительный механизм, выпрямительные диоды, наборы шунтов и дополнительных резисторов. Путем коммутации этих элементов создаются схемы для измерения тока, напряжения, сопротивления.

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры…

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? — задался я вопросом…

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все…

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем…

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

1.

7 Выпрямительные приборы. Метрологическое обеспечение и стандартизация измерений напряжения и тока

Метрологическое обеспечение и стандартизация измерений напряжения и тока

курсовая работа

Для измерения тока и напряжения в цепях повышенной частоты широко применяются выпрямительные приборы, состоящие из выпрямительного преобразователя и магнитоэлектрического микро- или миллиамперметра (рис. 1-10а). В качестве выпрямительных элементов используются полупроводниковые (германиевые или кремниевые) диоды, выпрямляющее действие которых определяется коэффициентом выпрямления. Действие приборов основано на преобразовании с помощью диодов измеряемого переменного тока или напряжения в пропорциональный последнему постоянный ток, регистрируемый чувствительным магнитоэлектрическим измерителем, отсчет, по шкале которого производится в значениях измеряемой величины.

Выпрямительные приборы работают по схемам одно- или двухполупериодного выпрямления. измеряемый ток любой формы вызывает отклонение подвижной части выпрямительного прибора, пропорциональное средневыпрямленному значению. Шкалу выпрямительных приборов всегда градуируют в среднеквадратических значениях тока синусоидальной формы.

Рис.1.10 Выпрямительный прибор

Главными источниками погрешностей выпрямительных приборов являются: погрешность градуировки миллиамперметра; емкость диодов; изменение температуры окружающей среды; выход частоты за пределы рабочего диапазона; отклонение формы кривой измеряемого тока от синусоидальной.

Для измерения больших токов применяют приборы со схемой, представленной на рис. 1.11а. Здесь резисторы R являются шунтами для каждого полупериода тока. В многопредельных амперметрах набор таких шунтов помешают внутри корпус прибора и переключают наружным ручным переключателем. Выпрямительный вольтметр состоит из выпрямительного миллиамперметра и добавочного резистора R_д (рис. 1.11б). Добавочные резисторы располагают внутри корпуса многопредельного вольтметра и переключают их при изменении предела измерения.

Рис.1.11. Схемы выпрямительных приборов

Внутреннее сопротивление выпрямительного вольтметра на каждом пределе разное, поэтому его выражают в виде числа Ом, приходящегося на 1 В, например 6000 Ом/В, 10 000 Ом/В и т. д.

Выпрямительные приборы обычно имеют класс точности не выше 2,5. Это объясняется тем, что различные экземпляры полупроводниковых диодов недостаточно однородны по своим характеристикам и параметрам, которые к тому же со временем несколько изменяются. Поэтому расчет выпрямительного прибора может быть произведен лишь приближенно, в процессе его наладки возникает необходимость в подборе диодов и подгонке электрических номиналов других элементов схемы.

Градуировочная характеристика прибора должна систематически проверяться и корректироваться, особенно при замене выпрямительных элементов. Вследствие зависимости прямого и обратного сопротивлений диодов от температуры приборы имеют заметную температурную погрешность, достигающую 3—4% на каждые 10 К отклонения температуры от 20° С. Способами температурной компенсации и теплоизоляции удается получить диапазон рабочих температур от .—30 до +(40—50)° С.

Достоинства: высокая чувствительность; малое потребление энергии.

Недостатки: низкая точность; малая перегрузочная способность; влияние формы тока.

Выпрямительные приборы получили широкое распространение в качестве комбинированных измерителей постоянного и переменного тока и напряжения. Снабженные источником постоянного напряжения (малогабаритный аккумулятор или химический элемент), они могут также использоваться для измерения электрического сопротивления.

Логарифмические вольтметры представляют собой однопредельные приборы, позволяющие оперативно измерять или контролировать уровни напряжений или токов, изменяющиеся в процессе наблюдения в очень широких пределах (в десятки и сотни раз). Они находят применение при электроакустических измерениях, измерении напряженности поля, снятии характеристик фильтров и в ряде других случаев. Эти приборы должны обладать переменной чувствительностью, высокой при слабых входных сигналах и постепенно понижающейся с возрастанием уровня сигнала. Их шкалы при производстве отсчета в единицах измеряемого напряжения имели бы логарифмический характер, однако при выполнении отсчета в относительных единицах — децибелах они получаются почти равномерными.

Требуемый вид градуировочной характеристики прибора обычно достигается посредством логарифмического преобразования тока в цепи измерителя, например в результате шунтирования последнего специально подобранным полупроводниковым диодом, включенным в пропускном направлении.

Логарифмические вольтметры аналогично квадратичным вольтметрам часто выполняются на диодных цепочках. Исследуемый сигнал после его выпрямления подводится к измерительному блоку через делитель напряжения, одно из плеч которого является нелинейным. Это плечо обычно состоит из ряда параллельно включенных ветвей, содержащих по резистору и точечному диоду; к последнему подводится опорное напряжение определенного значения, которое изменяется с некоторым шагом от одной ветви к другой.

По мере роста измеряемого напряжения увеличивается число открытых диодов, что ведет к уменьшению коэффициента деления напряжения. Такие вольтметры имеют динамический диапазон измерений до 50 дБ и используются при снятии частотных и других характеристик радиоцепей.