Выпрямительные вольтметры

В зависимости от схемы и режима работы вольтметры переменного тока дают показания, пропорциональные амплитудному (пиковому) Uм, среднеквадратическому U или средневыпрямленному U0 значению измеряемого напряжения (при симметричной форме последнего). Однако независимо от принципа действия отсчёт по шкалам большей части вольтметров производится в среднеквадратических значениях синусоидального напряжения. Тогда при измерении несинусоидальных напряжений отсчёт по шкалам вольтметров амплитудных и средневыпрямленных значений оказывается несправедливым, но их показания могут быть преобразованы в правильные амплитудные или средневыпрямленные значения соответственно, при условии умножения для первых - на коэффициент 1,41, а для вторых - на коэффициент 0,45 (при однополупериодном выпрямлении) или 0,9 (при двухполупериодном выпрямлении).

Рис. 6. Схема простейшего выпрямительного вольтметра.

Простейший вольтметр средневыпрямленных значений, схема которого приведена на рис. 6, содержит последовательно соединённые полупроводниковый диод Д, магнитоэлектрический измеритель И, добавочный резистор Rд. Если Rд >> r, где r - прямое сопротивление диода, то в положительный полупериод входного напряжения их зависимость между током и входным напряжением окажется практически линейной и показания измерителя будут определяться средним значением I0 выпрямленного тока (рис 1, б), пропорциональным среднему значению U0 одной полуволны измеряемого напряжения их за период. Необходимое сопротивление резистора Rд находится в зависимости от предельного среднеквадратического значения Uп измеряемого синусоидального напряжения и параметров измерителя И по формуле: Rд ≈ 0,45(Uп/Iи)-Rи.

Недостатком вольтметра является непостоянство его входного сопротивления, которое приближается к значению Rд + Rи в положительный полупериод измеряемого напряжения и многократно возрастает в отрицательный полупериод. Для увеличения входного сопротивления и улучшения линейности шкалы сопротивление Rд желательно иметь возможно большим. Этого можно достигнуть как выбором измерителя И высокой чувствительности, так и повышением предельного значения Uп измеряемых напряжений. Последнее, однако, не должно превышать максимально допустимого для диода напряжения Uобр.макс; это объясняется опасностью пробоя диода в отрицательный полупериод напряжения их, когда его сопротивление очень велико и значительная доля входного напряжения оказывается приложенной к диоду.

Выпрямительные миллиамперметры и амперметры

Для расширения верхнего предела измерений по току до требуемого значения: Iп=N/Iи.б, параллельно измерительному блоку (ИБ) (рис. 2) включают шунт сопротивлением:

Rш=Rи.б/(N-1).

С изменением тока сопротивление ИБ меняется, тогда как сопротивление шунта остаётся практически неизменным, а это приводит к зависимости отношения токов в цепях ИБ и шунта от значения измеряемого тока. В результате шкалу ИБ, выполненную при отсутствии шунта, не всегда удаётся использовать (с помощью кратного множителя N) при работе с шунтом. Более того, поскольку характер указанной выше зависимости становится несколько иным при различных сопротивлениях шунта, то многопредельный выпрямительный миллиамперметр (амперметр) с переключаемыми шунтами на каждом пределе измерений должен иметь отдельную шкалу.

Задача использования общей шкалы (с кратными множителями к ней) на различных пределах может быть решена двумя способами.

Рис. 3. Схемы многопредельных выпрямительных миллиамперметров с переключаемыми шунтами.