68. Выпрямительные амперметры.

Сочетание магнитоэлектрического ИМ с какой-либо выпрямительной схемой, как правило полупроводниковой, преобразующей переменный ток в постоянный, образует выпрямительный измерительный прибор. В зависимости от схемы самого выпрямителя и его соединения с ИМ различают приборы с однополупериодным и двухполупериодным выпрямлением, схемы амперметров которых, соответственно, имеют следующий вид (рисунок 2.9, а, б):

Рисунок 2.9 - Выпрямительный амперметр а – с однополупериодным выпрямителем б – с двухполупериодным выпрямителем

В схемах с однополупериодным выпрямителем в течение одного полупериода переменного тока открыт диод V₁ и ток протекает через ИМ, а во время второго полупериода ток протекает через открытый диод V₂ и резистор . Этот резистор предназначен для выравнивания входных сопротивлений прибора в оба полупериода и его сопротивление равно сопротивлению . Второй диод также снимает с первого диода обратное напряжение, равное полному напряжению исследуемой цепи, т.е. защищает V₁ от пробоя при обратном для него полупериоде.

В схемах с двухполупериодным выпрямлением ток через ИМ протекает во время обоих полупериодов в одном и том же направлении, в результате чего чувствительность прибора возрастает вдвое, но они имеют и наибольшую температурную погрешность. На практике двухполупериодные мостовые выпрямительные схемы выполняют лишь на двух диодах, например, V₁, V₂ или V₁, V₃, а два других заменяют резисторами. Это уменьшает температурную погрешность, вызванную нестабильностью характеристик диодов из-за влияния температуры. Однако в этом случае уменьшается чувствительность прибора из-за шунтирования ИМ сопротивлениями этих резисторов.

Получим уравнение преобразования выпрямительного амперметра.

При измерении амперметром переменного тока на подвижную часть ИМ будет действовать , определяемый мгновенными значениями пульсирующего тока , протекающего через его рабочую катушку

(2.25)

Однако вследствие инерции подвижная часть ИМ не успевает следовать за изменениями мгновенного значения вращающего момента М_вр(t) и отклонение ее будет определяться величиной среднего значения вращающего момента.

(2.26)

При равновесии системы ( ) показания амперметра с однополупериодным выпрямителем будут определяться выражением

, (2.27)

где - чувствительность выпрямительного амперметра.

Для амперметров с двухполупериодным выпрямлением показания запишутся в виде:

(2.28)

Из этих выражений следует, что выпрямительные амперметры измеряют среднее значение переменного тока , а не действующее значение , как термоэлектрические.

Основными источниками погрешностей выпрямительных амперметров являются: зависимость коэффициента выпрямления диодов от температуры; нелинейность характеристик диодов; влияние формы кривой измеряемого тока. Для снижения погрешностей используются различные компенсирующие цепи. С учетом этого погрешность амперметра, однако, не удается сделать меньше 1,5%. Диапазон рабочих частот выпрямительных амперметров не широк, и для приборов без специальной частотной коррекции составляет (500 – 2000) Гц. Верхний предел диапазона ограничен из-за увеличения частотной погрешности вследствие влияния собственной емкости диода, паразитной емкости всей измерительной цепи и индуктивности цепи катушки ИМ. Для приборов с частотной коррекцией он расширяется до десятков килогерц, но при этом погрешность возрастает до ±4%.

Основными достоинствами выпрямительных амперметров являются их высокая чувствительность и малое собственное потребление мощности ( ) Вт. Расширение пределов измерения осуществляется с помощью шунтов или измерительных трансформаторов тока (при измерении больших токов).