Приборы выпрямительной системы

Из выражения для вращающего момента М следует, что при­боры МЭ системы непосредственно могут быть использованы толь­ко для работы с постоянными напряжениями и токами, а для рабо­ты в цепях переменного тока им требуются преобразователи пере­менного тока в постоянный – выпрямители (детекторы). Могут при­меняться разные типы детекторов: амплитудного значения, средне­го выпрямленного значения, среднего квадратического (действую­щего) значения. Наиболее распространены в простых аналоговых электромеханических приборах детекторы среднего выпрямленного значения как самые простые и дешевые.

а б в

Рис. 3.4. Схемы (а, в) вольтметра среднего выпрямленного значения, вре­менные диаграммы б

На рис. 3.4, а показан вариант схемы вольтметра переменного напряжения с двухполупериодным выпрямителем, а на рис.3.4, б – временные диаграммы входного напряжения u(t) и выпрямленного тока i_в(t) через магнитоэлектрический ИМ.

Выпрямитель образован мостом из четырех полупроводни­­ковых диодов VD1, VD2, VD3, VD4, включенных таким образом, что выпрямленный ток i_в(t) через ИМ всегда течет в одну сто­рону, независимо от полярности входного напряжения. Если на каком-то интервале времени на верхнем входном зажиме (см. рис. 3.4, а) положительный потенциал, то открываются диоды VD1 и VD3, а диоды VD2 и VD4 закрыты, и ток через ИМ течет справа налево. Если положительный потенциал на нижнем вход­ном зажиме, то открываются диоды VD2 и VD4 (при этом диоды VD1 и VD3 закрыты), и ток через ИМ также течет справа налево. И хотя вращающий момент является меняющейся функцией выпрямленного тока, но вследствие значительной механической инерционности подвижной части ИМ показания прибора при частотах выше 10 Гц равны среднему значению текущего в рам­ке тока i_в(t), т.е. равны среднему выпрямленному значению I_св. Добавочный резистор R_Д, во-первых, устанавливает связь между входным напряжением и номинальным током МЭ механизма и, во-вторых, обеспечивает достаточно высокое входное сопротив­ление вольтметра. Таким образом, показания вольтметра про­порциональны среднему выпрямленному значению входного на­пряжения u(t). Помимо рассмотренной схемы, применяются и бо­лее дешевые решения двухполупериодного выпрямления, на­пример такие, как на рис. 3.4, в (сопротивления резисторов R1 и R2 равны).

В некоторых простых приборах применяется и однополупериодное выпрямление (рис.3.5,а). При этом значение сопротивления резистора R выбирают равным сопротивлению рамки ИМ.

Правда, в этом случае чувствительность прибора заметно ниже, поскольку среднее выпрямленное значение тока в этой схеме вдвое меньше, чем при двухполупериодном выпрямлении (рис.3.5,б).

Рис. 3.5. Схема вольтметра с однополупериодным выпрямителем (а), вре­менные диаграммы (б)

Схемы, показанные на рис. 3.4 и 3.5, лежат в основе боль­шинства аналоговых многофункциональных измерительных при­боров – тестеров. Расширение диапазонов измерения вольтметров реализуется подключением (переключением) различных добавоч­ных резисторов.

Важно не забывать, что такие вольтметры и амперметры реаги­руют именно на среднее выпрямленное значение переменного сиг­нала, а не на действующее (которое чаще всего требуется). Градуи­руются же они обычно в действующих значениях для частного (хоть и распространенного) случая синусоидального сигнала. Поэтому при работе с заметно несинусоидальными сигналами возможны боль­шие погрешности измерения. Например, при форме сигнала, близ­кой к прямоугольной, погрешность может достигать 10 %.

Обозначение приборов выпрямительной системы на шкалах: