2.2 Выпрямительные и термоэлектрические приборы кратко

Привет, Вы узнаете о том , что такое выпрямительные, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое выпрямительные, термоэлектрические приборы , настоятельно рекомендую прочитать все из категории МЕТРОЛОГИЯ И ЭЛЕКТРОРАДИОИЗМЕРЕНИЯ.

2.2.1 Магнитоэлектрические приборы с преобразователями переменного тока в постоянный

Описанные выше приборы не решают многих проблем, возникающих при измерении разных величин на переменном токе: электромагнитный и электродинамический - низкочастотны, электростатический обладает низкой чувствительностью.  

Применение магнитоэлектрического        механизма в       сочетании с преобразователем переменного тока в постоянный позволяет существенно расширить возможности измерений на переменном токе.  

По типу преобразователя данные приборы делят на: выпрямительные и термоэлектрические (см. табл. 2.2).

Выпрямительные приборы состоят из полупроводникового диодного преобразователя переменного тока в постоянный.  

Вследствие нелинейности вольтамперной характеристики диода, спектр протекающего через него тока содержит составляющие частот, кратные частоте измеряемого напряжения, а также постоянную составляющую, отражающую информацию о значении измеряемой величины.

Технически удобнее выделить постоянную составляющую выходного тока        (или напряжения),      если ее      значение       связано      определенной функциональной зависимостью с измеряемым напряжением, и которая может служить сигналом измерительной информации.  

В этом случае основные операции, выполняемые электрической схемой вольтметра: преобразование измеряемого напряжения с помощью нелинейного устройства, выделение постоянной составляющей и ее измерение показывающим измерительным прибором.

 

 

Таблица 2.2 Магнитоэлектрическая система с преобразователями

 

 

Схему преобразователя можно строить разными способами, но в результате через измерительный механизм должен протекать однополярный пульсирующий ток (двухполупериодный или однополупериодный).

В табл. 2.2 показан простейший двухполупериодный (двухтактный) диодный выпрямитель.  

В силу того, что магнитоэлектрическая измерительная система реагирует на постоянный ток, показания прибора будут пропорциональны средневыпрямленному значению переменного тока или напряжения.  

Данное обстоятельство является очень существенным, так как часто приборы         проградуированы       в        средних       квадратических значениях синусоидального тока.  

Это значит, что на шкале прибора представлено не то значение, на которое реагирует прибор (т.е. средневыпрямленное), а величина, умноженная на Кф = 1,11.

 

 

Рисунок 2.2 Напряжение меандровой формы 

При измерении параметров переменного негармонического сигнала, практически всегда возникает методическая погрешность. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Например, при градуировке измерительного прибора на синусоидальном токе точке шкалы в 100 В соответствовало средневыпрямленное значение напряжения 90 В. Если на этот измерительный прибор подать напряжение, имеющее форму меандра с параметрами, изображенными на рис.2.2 (напомним, что у такого сигнала Ка = Кф = 1, т.е. Um = U = Uср в ≈ 90 В), то его показания также будут около 100 В (1,11 Uсрв) и абсолютная погрешность составит: Δ = 100 - 90 = 10 В.

Выпрямительные   приборы    применяют          как       комбинированные измерители постоянного и переменного тока и напряжения с пределами измерения тока от 1 мА до 600 А, напряжения - от 0,1 до 600 В.

Достоинствами выпрямительных приборов являются высокая чувствительность, малое собственное потребление энергии и возможность измерения в широком диапазоне частот. Частотный диапазон выпрямительных приборов определяется применяемыми диодами. Так, использование точечных кремниевых диодов обеспечивает измерение переменных токов и напряжений на частотах 50…105 Гц. Выпрямительные приборы выполняют в виде многопредельных и многоцелевых лабораторных измерительных приборов. К этому типу измерительных приборов относится так называемый тестер.

Приборы термоэлектрической системы состоят из термоэлектрического преобразователя (проще, термопреобразователя) и магнитоэлектрического микроамперметра. Термопреобразователь содержит нагреватель с протекающим по нему измеряемым током, и термопару, на концах которой возникает термоЭДС. Для измерения термотока в цепь термопары включен микроамперметр. Рабочий спай термопары находится в тепловом контакте с нагревателем, который представляет собой тонкую проволоку из металлического сплава с высоким удельным сопротивлением (нихром, манганин). Еще более тонкие проволочки из термоэлектродных материалов применяют для изготовления термопары. При прохождении измеряемого тока через нагреватель, место его контакта с термопарой нагревается до требуемой температуры, а холодный спай остается при температуре окружающей среды. Функционирование прибора основано на тепловом действии тока, и поэтому магнитоэлектрический прибор с термоэлектрическим преобразователем измеряет среднее квадратическое значение переменного тока любой формы.

термоэлектрические приборы применяют в основном для измерения токов. В качестве вольтметров практически не используют, так как их входное сопротивление      чрезвычайно       мало.       Достоинством     термоэлектрических приборов является широкий частотный диапазон (до 10 МГц). Недостатки:

невысокая чувствительность, низкий класс точности (1,5...4,0).

 

2.2.2 Компенсаторы постоянного тока

Наиболее точные измерения можно выполнить методом сравнения с мерой. Приборы, в которых измерение производится методом сравнения измеряемой величины с эталонной, называют компенсаторами. Принцип действия компенсатора основан на уравновешивании  (компенсации) измеряемого напряжения известным падением напряжения на образцовом резисторе. Момент полной компенсации фиксирует нуль-индикатор (НИ), реагирующий на очень маленькие постоянные токи. Разработаны компенсаторы переменного и постоянного тока.

Упрощенная схема компенсатора постоянного тока для измерения напряжения Ux показана на рис. 2.3. Источник постоянного напряжения Еосоздает рабочий ток Iр в цепи, состоящей из последовательно включенных измерительного RИ, установочного (образцового) Ry и регулировочного Rрегрезисторов. В качестве источника образцовой ЭДС (меры ЭДС) используется нормальный элемент Ен.э - изготавливаемый по специальной технологии, гальванический элемент, среднее значение ЭДС которого при температуре 20 °С равно 1,0186 В. Установочный резистор Ry представляет собой катушку сопротивления специальной конструкции с точно известным и стабильным сопротивлением.

 

 

Рисунок 2.3 Упрощенная схема компенсатора постоянного тока

 

С помощью переключателя нуль-индикатор вначале включается в цепь установочного сопротивления Ry (положение переключателя 1). При этом регулировочным сопротивлением R рег добиваются отсутствия тока в цепи нуль-индикатора. Это означает, что I p R y = Eн.э, откуда значение рабочего тока определяется как Iр = Ен.э/Rу = 10 -n А (для каждого типа компенсатора величина n - число индивидуальное и неизменное, что обеспечивается постоянством параметров источника напряжения Eн.э и установочного сопротивления R у). Затем нуль-индикатор включается в измерительную цепь (положение переключателя 2) и изменением измерительного сопротивления R и добиваются нулевого тока, а значит, равенства Ux= IpR = Eн.э R/Rу. Итак, измеряемое напряжение определяется с достаточно высокой точностью и без нарушения работы измерительной цепи, так как в момент измерения ток через индикатор не протекает.

С помощью компенсатора можно также определять ток в исследуемом устройстве, преобразовав его предварительно в напряжение согласно формуле IХ = Ux/R0, где Ra - некоторое образцовое расчетное сопротивление.

При      измерениях         напряжений        на      производстве       применяют автоматические компенсаторы,    в        которых       поддерживается разностное значение ∆UX = IрRнач - IpRкон -> 0 с помощью следящей системы (Rнач и Rкон части измерительного сопротивления Rи в начале и конце цикла слежения).

Погрешность компенсатора определяется погрешностями резисторов RИ, Rr ЭДС нормального элемента Енэ, а также чувствительностью нульиндикатора. Современные потенциометры постоянного тока имеют класс точности от 0,0005 до 0,2. Верхний предел измерения составляет 1...2,5 В. Нижний предел измерения может составлять единицы нановольт.

 

Контрольные вопросы:

1.     Объясните работу двухполупериодной схемы выпрямления.

2.     Каковы достоинства компенсационного метода измерения?

3.     Поясните работу прибора термоэлектрической системы.

4.     Как         перевести   средневыпрямленное   значение      напряжения        в среднеквадратическое?

Информация, изложенная в данной статье про выпрямительные , подчеркивают роль современных технологий в обеспечении масштабируемости и доступности. Надеюсь, что теперь ты понял что такое выпрямительные, термоэлектрические приборы и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории МЕТРОЛОГИЯ И ЭЛЕКТРОРАДИОИЗМЕРЕНИЯ

Из статьи мы узнали кратко, но содержательно про выпрямительные

Ответы на вопросы для самопроверки пишите в комментариях, мы проверим, или же задавайте свой вопрос по данной теме.