35.Выпрямительные приборы.

Выпрямительные приборы представляют комбинацию выпрямителя, магнитоэлектрического измерительного механизма и отсчетного устройства. В выпрямителях применяют полупроводниковые диоды. Сопротивление полупроводникового диода зависит от полярности приложенного напряжения. При положительной полярности оно мало, а при отрицательной резко возрастает. Поэтому, диод пропускает ток только в одном направлении. Схемы соединения диодов с измерительным механизмом разделяют на две группы: однополупериодные и двухполупериодные. Схема амперметра с однополупериодным выпрямителем приведена на рис. Измерительный механизм включен последовательно с диодом D1. Если на вход схемы поступает синусоидальный ток, то через измерительный механизм проходят полуволны положительной полярности i_а. Полуволны отрицательной полярности проходят через диод D2 и резистор R. Значение R равно сопротивлению измерительного механизма. Благодаря этому сопротивление прибора одинаково для любого направления тока. Большее распространение получили приборы с двухполупериодным выпрямителем (рис. 11.2). В схеме рис. 11.2 четыре диода образуют плечи мостовой симметричной цепи, в диагональ которой включен измерительный механизм. Диоды включены так, что ток через измерительный механизм проходит в течение двух полупериодов в одном направлении. Среднее значение выпрямленного тока в мостовой схеме в два раза больше, чем в схеме рис. 11.1. Мгновенное значение вращающего момента измерительного механизма, при протекании через него пульсирующего тока определяется выражением М(t)=BS_Kwi_a При двухполупериодном выпрямлении M_СР=BS_KwI_0. Угол поворота подвижной части при однополупериодном выпрямлении равен α₁=I₀BS_Kw/2W, а при двухполупериодном α₁=I₀BS_Kw/W. Диоды – нелинейные элементы. Прямая ветвь их вольтамперной характеристики изменяется по экспоненциальному закону. Поэтому шкала у выпрямительного прибора несколько сжата, в пределах 10:15% её длины.Сопротивление диодов зависит от температуры. Оно уменьшается с ростом температуры. В результате возникает температурная погрешность. В выпрямительных миллиамперметрах почти весь ток протекает через выпрямительную цепь. Шунтирующая цепь используется для температурной и частотной компенсации. Достоинства: высокая чувствительность, малое потребление мощности, широкий частотный диапазон (до 10-20 кГц). Наименьшие пределы измерения переменных токов 0,25:0,3 мА, напряжений 0,25:0,3 В. Недостатки: невысокая точность (класс точности 1,0:2,5), зависимость показаний от формы измеряемой величины. Промышленностью выпускаются многопредельные ампервольтметры, показывающие и самопишущие, выпрямительные фазометры, самопишущие частотомеры, использующие магнитоэлектрический измерительный механизм.

33.Электромагнитные приборы.

Электромагнитные приборы применяются для измерения постоянных и переменных токов и напряжений, частоты и фазового сдвига между переменными током и напряжением. Низкая стоимость, удовлетворительные характеристики способствуют широкому применению приборов.Измерительный механизм с плоской катушкой (рис.) состоит из катушки1 с обмоткой из медного провода, имеющей воздушный зазор; сердечника 2 из ферромагнитного материала (пермалоя); оси с опорами 3 (или растяжки). Противодействующий момент создается спиральной пружиной или растяжками. Успокоение магнитоиндукционное или жидкостное. При протекании тока I через катушку возникает магнитное поле. Оно воздействует на сердечник 2, то есть стремится расположить его так, чтобы энергия магнитного поля была наибольшей W_M1/2·I²L где L – индуктивность катушки. При перемещении сердечника меняется L, поэтому M=dW_M/dα=1/2·I²·dL/dα. Если через катушку протекает переменный ток i(t)=I_msinwt, то подвижная часть вследствие инерционности, реагирует только на среднее значение вращающего момента, причем M_СР=1/2·dL/dt·I², где I – действующее значение тока. При статическом равновесии M=

-M_ПР, или 1/2·dL/dt·I²=Wα , откуда α=1/2W·dL/dt·I². Таким образом, видим, что шкала электроизмерительного прибора неравномерная. Выбором формы сердечника удается приблизить её к равномерной, начиная с 15:20% конечного значения. Достоинства механизмов: пригодность к работе в цепях постоянного и переменного тока, устойчивость к токовым перегрузкам, простота конструкции, повышенная чувствительность у механизма с замкнутым магнитопроводом. Недостатки: неравномерная шкала, влияние внешних магнитных полей, большое потребление мощности. При использовании в цепях постоянного тока возникает погрешность от гистерезиса намагничивания сердечника. Промышленность выпускает переносные амперметры и вольтметры с классом точности 0,5 с верхними пределами от 0,5 мА до 10 А, и от 1,5 до 600 В соответственно, на частоты от 45 до 10000 Гц. Класс точности однопредельных щитовых приборов 1,0; 1,5; 2,5.