Магнитоелектрически устройства с преобразуватели
От анализа на характеристиките на разглежданите електромеханични устройства следва, че устройствата на магнитоелектрическата система в сравнение с други устройства имат редица значителни предимства, но за тяхното използване в променливи вериги е необходимо да се преобразува променлив ток в постоянен ток.
Следното може да се използва като AC към DC преобразуватели:
1 - термични преобразуватели, такива устройства се наричат термоелектрически;
2 - полупроводникови диоди, такива устройства се наричат токоизправители.
Термоелектричните волтметри са комбинация от магнитоелектрически измервателен механизъм с една или повече термодвойки. Термопреобразувателят включва нагревател, през който протича измерваният сигнал, и термодвойка, в краищата на която възниква термоЕМП. Веригата на термодвойката включва микроамперметър, който измерва топлинния ток. Под действието на измерения токi(t)в нагревателя се отделя топлинна енергия Q, чиято стойност е пропорционална на квадрата на измерения ток. Генерираната топлина осигурява нагряване на термодвойката, което води до възникване на термоЕМП и съответно топлинен токiT(t), протичащ през микроамперметъраipr(t). Тъй като променливият ток се преобразува в постоянен чрез преобразуване на електрическа енергия в топлинна енергия, устройството ще реагира на ефективната стойност на измереното напрежение и ще бъде калибрирано и в тези стойности, т.е. c = 1.
i(t) → Q = k i(t) → ET → iT(t) = ipr(t)
(7.12)
1) C=1 означава, че показанията на такова устройство не зависят от формата на измерените напрежения;
2) възможно е калибриране при постоянен ток;
3) широк работен честотен диапазон (до 10 MHz).
1) дори кратък експлоатационен живот на термодвойкатапри нормални условия на работа;
2) чувствителност на термодвойката към електромагнитни, механични и други влияния;
3) необходимостта от използване на измервателен механизъм с повишена чувствителност.
Най-често на базата на термоелектрическа система се проектират високочестотни амперметри, които измерват токове в доста широк честотен диапазон.
Токоизправителите са комбинация от магнитоелектрически измервателен механизъм с един или повече полупроводникови преобразуватели. Основните операции, извършвани от веригата на такова устройство, са следните: преобразуване на измереното напрежение с помощта на полупроводников диод, извличане на постоянния компонент и измерването му с помощта на магнитоелектрическо устройство.
В зависимост от схемата на схемата се разграничават токоизправителните устройства:
а) с полувълнова корекция;
б) с пълновълново изправяне.
Магнитоелектрическото устройство реагира на постоянен (средно изправен) ток, т.е.
Токоизправителят ще реагира на средната коригирана стойност и ще бъде калибриран в средните стойности на синусоидалния сигнал. Тези количества, в съответствие с (4.6), са свързани помежду си с коефициент на усредняване, който в тези устройства ще бъде коефициентът на калибриране. Това означава, че коефициентът на калибриране ще се различава от 1 (в схема с полувълнова корекция c = 2,22, с пълна вълна c = 1,11) и индикацията на такова устройство ще съдържа методологична грешка в зависимост от формата на измереното напрежение.
Опростени схеми на токоизправителни устройства с полувълнова (фиг. 7.4) и пълна вълна (фиг. 7.6) корекция, както и формата на токовете в измервателното устройство са показани на фигури 7.5 и 7.7.съответно.