Токоизправителни устройства
Магнитоелектричните устройства са подходящи за измервания в постоянни вериги. Разширяването на техните възможности се постига чрез преобразуване на променлив ток в постоянен ток. В този случай е възможно да се използват техните свойства като висока чувствителност и точност, ниска консумация на енергия. Токоизправителните устройства могат да бъдат изградени върху използването на пасивни и активни елементи. Този раздел разглежда устройства, базирани на използването на пасивни елементи (диоди).
Ориз. 5.13. Текуща корекция
За преобразуване на AC в DC се използват токоизправители с една и две половин вълни. Във веригата на полувълнов токоизправител (фиг. 5.13,a) през устройството преминава само положителна полувълна от ток (фиг. 5.13,b,c), което се определя чрез включване на диода VD1 в подходящата полярност. Диодът VD2 образува верига за преминаване на отрицателна полувълна на тока. Веригата VD2, R1 осигурява защита на VDI диода от повреда, като го шунтира с отрицателна полувълна на тока. Съпротивлението на резистора се избира равно на съпротивлението на измервателния механизъм. В този случай съпротивлението на устройството ще бъде еднакво за всяка посока на тока.
Веригата за изправяне на две половин вълни, различни варианти на която са показани на фиг. 5.14,a - d. В схема на пълновълнов токоизправител, токът преминава през измервателния механизъм в двете половини на периода (фиг. 5.14,e). В трансформаторната верига (фиг. 5.14,a) във вторичната намотка на трансформатора са включени диоди, така че токът протича през устройството в една посока. През първия полупериод протича ток (през веригата на диода VD1), през втория полупериод протича ток (през диода VD2). Те работят по подобен начинмостови вериги, показани на фиг. 5.14,b, c, d. Измервателният механизъм е включен в диагонала на моста. Токът протича през него в една посока, както е показано на фиг. 5.14,a - dстрелки. Предимството на пълновълновия токоизправител е два пъти по-голям от тока, което е лесно да се види от сравнение на фиг. 5.13,inи 5.14,e.
Ориз. 5.14. Токоизправителни вериги
В мостови схеми (фиг. 5.14,c, d) два диода се заменят с резистори. Това позволява да се намали температурната грешка на устройството, тъй като директното и обратното съпротивление на диодите силно зависят от температурата. Намаляването на грешката се дължи на намаляването на броя на диодите, както и на стабилизиращия ефект на резисторите. Схемата на фиг. 5.14,gе удобно за измерване на големи токове, тъй като резисторите R1 и R2 действат като шунтове. Недостатъкът на схемите (фиг. 5.14,c, d) е необходимостта от използване на по-чувствителен механизъм.
Зависимостта на показанията на инструмента от тока може да се определи от следните съображения. Съгласно (5.1), моментната стойност на въртящия момент , къдетоiе моментната стойност на тока, протичащ през измервателния механизъм. Поради инерцията на движещата се част, нейното отклонение ще бъде пропорционално на средната стойност на въртящия момент. Ако токътi(t),тогава за веригата на полувълнов токоизправител имаме
,
и за пълновълново изправяне , където .
В равновесие и, следователно, съответно за устройства с половин вълна и две половин вълни, имаме
;
По този начин токоизправителните устройства ви позволяват да измервате средната стойност на тока.
Предимството на токоизправителните устройства е тяхната висока чувствителност, която позволява измерване на напрежения от 0,2 - 0,3 V и токове от 0,25 - 0,3 mA, нискаконсумация на енергия, широк (до 100 MHz) честотен диапазон.
Грешката на токоизправителя се определя от грешката на измервателния механизъм, грешката, причинена от температурната нестабилност на токоизправителните диоди. Честотната грешка се дължи на паразитните капацитети на токоизправителните диоди. Класовете на точност обикновено са 1,0 - 2,5.
В повечето случаи токоизправителните устройства са комбинирани и многообхватни. В корпуса на инструмента са поставени измервателен механизъм, токоизправителни диоди, комплекти шунтове и допълнителни резистори. Чрез превключване на тези елементи се създават вериги за измерване на ток, напрежение, съпротивление.