Компаратори електричних величин
Компараторами електричних величин (надалі - компараторами) називають вимірювальні прилади, призначені для порівняння однорідних електричних величин: напруг, струмів, опорів та потужностей. Зокрема, компаратори широко використовують для порівняння невідомої величини змінного струму X з величиною постійного струму Х0, яка еквівалентна до X за ефектом дії і може бути виміряна з високою точністю. Слід мати на увазі, що термін "компаратор" може бути застосований і до інших вимірювальних приладів и мостів, компенсаторів, ваг тощо, принцип дії яких оснований на методі порівняння, а також як вимірювальний пристрій.
Узагальнена структурна схема компаратора, в якому здійснюється порівняння величини змінного струму Х (струму, напруги, потужності) з відповідною величиною постійного струму Х0, зображена на рис. 16. Основним елементом компаратора є вимірювальний (компаруючий) перетворювач ВП, який однаково реагує на величини змінного Х тa постійного Х0 струму, тобто його вихідний сигнал У не залежить від роду вхідної величини. Принцип дії компараторів здебільшошго оснований на нульовому методі порівняння, коли різниця вихідних значені вимірюваного перетворювача компаратора при подачі на його вхід значень змінного та постійного струмів зводиться під час вимірювання до нуля.
Вимірювана величина змінного струму Х у положенні 1 двопозиційного перемикача S подається на вхід вимірювального перетворювача ВП, де перетворюється в сигнал Y1, який надходить на запам'ятовувальний пристрій ЗП. Потім в положенні 2 перемикача S на вхід вимірюваного перетворювача ВП подається постійний струм Х0(струм або напруга), що перетворюється в сигнал У2, що також надходить на запам'ятовувальний пристрій ЗП. Значення постійної струму Х0 плавно змінюють до отримання рівності сигналів Y1 = Y2. Внаслідок цього значення змінного струму X дорівнює значенню постійного cтруму X0 (X = X0), яке вимірюють високоточним приладом постійного струму ВП0.
Рис.16. Узагальнена структурна схема компаратора електричних величин: ВП - вимірювальний (компаруючий) перетворювач ; ЗП - запам 'ятовувальний пристрій; ВП0 - вимірювальний прилад постійного струму; - двопозіційний перемикач.
Похибка вимірювання δХ змінної величини Х за допомогою компаратора складається із похибки δ0 вимірюнаїнія величини Х0 та похибки компарування (порівняння) δК і при застосуванні сучасних компараторів становить соті частки відсотка і менше.
Компаратори електричних величин класифікують за такими ознаками: за видом вимірюваної величини; за способом порівняння значень змінного і постійного струму; за значенням вимірюваної величини; за видом компенсуючого перетворювача (рис. 17).
За видом вимірюваної величини всі компаратори поділяються на компаратори напруг, струмів, потужностей та електричних опорів.
За способом порівняння значення змінного та постійного струму компаратори поділяються на дві групи:
компаратори різночасного порівняння, в яких на один і той самий вимірювальний перетворювач почергово подають вимірювану величину змінного струму X і регульовану величину постійного струму Х0, а рівність Х= Х0 фіксують за рівністю значень вихідної величини перетворювача Y(Y1 = Y2);
компаратори одночасного порівняння, в яких використовуються два вимірювальні перетворювачі, причому на один із них подають вимірювану величину змінного струму X, а на інший - регульовану величину постійного струму Х0. Характеристики таких перетворювачів повинні бути ідентичними, щоб за рівності значень вхідних величин X та Х0, виконувалась рівність Y = Y0 вхідних величин перетворювачів ВП1 та ВП2.
За значенням вимірюваної нсчнчппн компаратори поділяються на такі групи: компаратори миттєвих значень х(t); амплітудних значень Xm , середньоквадратичних (діючих) значень X ти середньовипрямлених значень ХСB змінного струму X.
Найпоширенішими є компаратори середньоквадратичних (діючих) значені, величин змінного струму. Це пояснюється тим, що більшість вимірювальних приладів, для метрологічної перевірки яких передовсім і були створені компаратори, градуйовані саме в діючих значеннях струму і напруги. Крім цього, оскільки середні значення потужності змінного струму визначається діючими значеннями струму і напруги, то принципи, покладені в основу побудови компараторів діючих значень струмів і напруги, можуть бути застосовані для побудови компараторів потужності.
За видом компаруючого перетворювача компаратори поділяються на електромеханічні, термоелектричні та електронні. Електромеханічні компаратори, побудовані на основі вимірювальних механізмів електродинамічної ти електростатичної систем, у сучасній вимірювальній техніці практично не використовуються. Найпоширеніші термоелектричні компаратори, вимірювальні перетворювачі яких побудовані на основі термоелектричних елементів (див лекц. 9) та електронні компаратори, для побудови яких використано індуктивні подільники напруги.
