Instrument de type redresseur | Principe de construction

Instrument de type redresseur mesure la tension et le courant alternatifs avecl’aide d’éléments de redressement et d’instruments à bobine mobile à aimants permanents. Cependant, la fonction principale des instruments de type redresseur fonctionne en tant que voltmètre. Nous devons maintenant nous demander pourquoi nous utilisons des instruments de type redresseur dans le monde industriel, alors que nous disposons de divers autres voltmètres alternatifs, tels que des instruments de type électrodynamomètre, des instruments de type thermocouple, etc. La réponse à cette question est très simple et s’écrit comme suit.

1. Le coût des instruments de type électrodynamomètre estassez élevé que les instruments de type redresseur. Cependant, les instruments de type redresseur sont aussi précis que ceux de type électrodynamomètre. Ainsi, les instruments de type redresseur sont préférés aux instruments de type électrodynamomètre.
2. Les instruments à thermocouple sont plus délicats que les instruments à redresseur. Cependant, les instruments de type thermocouple sont plus largement utilisés aux très hautes fréquences.

Avant de regarder le principe de construction et fonctionnement des instruments de type redresseur, il est nécessaire de discuter en détail des caractéristiques de courant de tension de l’élément de redresseur idéal et pratique appelé diode.
Parlons d’abord des caractéristiques idéales deélément de rectification. Maintenant, quel est un élément de redressement idéal? Un élément de redressement est un élément offrant une résistance nulle s'il est polarisé en direct et une résistance infinie s'il est inversé.

Cette propriété est utilisée pour rectifier les tensions (un moyen de rectification pour convertir une quantité alternative en une quantité directe, c.-à-d. AC en DC). Considérez le schéma de circuit ci-dessous.

Dans le schéma de circuit donné, la diode idéale estconnecté en série avec la source de tension et la résistance de charge. Maintenant, lorsque nous faisons que la diode soit polarisée en direct, elle conduit parfaitement en offrant un chemin de résistance électrique nul. Ainsi, se comporte comme court-circuit. Nous pouvons rendre la diode polarisée en direct en connectant la borne positive de la batterie avec l'anode et la borne négative avec la cathode. La caractéristique directe de l'élément de redressement ou de la diode est indiquée dans la caractéristique du courant de tension.

Maintenant, lorsque nous appliquons une tension négative, c’est-à-dire connecter la borne négative de la batterie avec la borne anodique de la diode et la borne positive de la batterie à la borne cathodique de la diode. En raison de sa polarisation inverse, il offre une résistance électrique infinie et se comporte donc comme un circuit ouvert. Les caractéristiques complètes du courant de tension sont indiquées ci-dessous.

Reprenons le même circuit mais leLa différence est que nous utilisons l'élément de rectification pratique au lieu de l'élément idéal. L'élément de redressement pratique est d'avoir une tension de blocage direct finie et une tension de blocage inverse élevée. Nous appliquerons la même procédure afin d’obtenir les caractéristiques de courant de tension d’un élément de redressement pratique. Maintenant, lorsque nous faisons en sorte que l'élément de redressement soit polarisé en direct, il n'est pas conducteur tant que la tension appliquée n'est pas supérieure à la tension de claquage avant ou que nous pouvons parler de tension au coude. Lorsque la tension appliquée devient supérieure à la tension de coude, la diode ou l'élément de redressement passe en mode de conduction. Ainsi, il se comporte comme étant en court-circuit, mais en raison d'une certaine résistance électrique, il y a une chute de tension à travers cette diode pratique. Nous pouvons rendre l'élément de redressement polarisé en direct en reliant la borne positive de la batterie à l'anode et la borne négative à la cathode. La caractéristique directe de l'élément de redressement ou de la diode utilisé est indiquée dans la caractéristique du courant de tension. Maintenant, lorsque nous appliquons une tension négative, c'est-à-dire en connectant la borne négative de la batterie avec la borne d'anode de la diode et la borne positive de la batterie à la borne de cathode de l'élément redresseur. En raison de la polarisation inverse, il offre une résistance finie et la tension négative jusqu'à ce que la tension appliquée devienne égale à la tension de freinage inverse et se comporte ainsi comme un circuit ouvert. Les caractéristiques complètes sont indiquées ci-dessous

Maintenant, les instruments de type redresseur utilisent deux types de circuits redresseurs:

Circuits de redressement à demi-onde d'instruments de type redresseur

Considérons un circuit donné ci-dessous dans lequel l'élément de redressement est connecté en série avec une source de tension sinusoïdale, un instrument à bobine mobile à aimant permanent et la résistance multiplicatrice.

La fonction de ce multiplicateur électriqueLa résistance consiste à limiter le courant consommé par le type d'instrument à bobine mobile à aimants permanents. Il est essentiel de limiter le courant consommé par l’instrument à bobine mobile à aimant permanent, car si le courant dépasse le courant nominal du PMMC, il détruit l’instrument. Maintenant, nous divisons notre opération en deux parties. Dans la première partie, nous appliquons une tension continue constante au circuit ci-dessus. Dans le schéma de circuit, nous supposons que l’élément de redressement est idéal. Marquons que la résistance du multiplicateur soit R et celle de l’instrument à bobine mobile à aimants permanents soit R₁. La tension continue produit une déviation totalede magnitude I = V / (R + R1) où V est la valeur quadratique moyenne de la tension. Considérons maintenant le deuxième cas. Dans ce cas, nous appliquerons une tension alternative sinusoïdale au circuit v = Vm × sin (wt) et nous obtiendrons le signal de sortie comme indiqué. Dans le demi-cycle positif, l’élément redresseur conduira et dans le demi-cycle négatif, il ne conduit pas. Nous aurons donc une impulsion de tension au niveau de l’instrument à bobine mobile qui produit un courant pulsé, le courant pulsé produisant un couple pulsé. La flèche produite correspondra à la valeur moyenne de la tension. Calculons donc la valeur moyenne du courant électrique, afin de calculer la valeur moyenne de la tension, nous intégrons l'expression instantanée de la tension de 0 à 2 pi. La valeur moyenne de la tension calculée est donc de 0,45V. Encore une fois, nous avons V est la valeur moyenne quadratique du courant. Nous concluons donc que la sensibilité de l'entrée alternative est 0,45 fois la sensibilité de l'entrée continue dans le cas d'un redresseur demi-onde.

Circuits de redressement à double alternance des instruments de type redresseur

Considérons un circuit donné ci-dessous.

Nous avons utilisé ici un circuit redresseur en pontmontré. Encore une fois, nous divisons notre opération en deux parties. Dans le premier cas, nous analysons la sortie en appliquant la tension continue et dans un autre cas, nous appliquerons une tension alternative au circuit. Une résistance de multiplicateur en série est connectée en série avec la source de tension qui remplit la même fonction que celle décrite ci-dessus. Prenons le premier cas où nous appliquons une source de tension continue au circuit. Maintenant, la valeur du courant de déviation à pleine échelle dans ce cas est encore V / (R + R₁), où V est la valeur quadratique moyenne de la tension appliquée, R est la résistance du multiplicateur de résistance et R₁ qui est la résistance électrique de l'instrument. Le R et R₁ sont marqués dans le schéma de circuit. Considérons maintenant le deuxième cas. Dans ce cas, nous appliquerons une tension alternative sinusoïdale au circuit auquel on donne v = Vmsin (wt), où Vm est à nouveau la valeur crête de la tension appliquée si nous calculons la valeur du courant de déviation à pleine échelle dans Dans ce cas, en appliquant la même procédure, nous obtiendrons une expression du courant à pleine échelle sous la forme 0,9V / (R + R1). Rappelez-vous que pour obtenir la valeur moyenne de la tension, nous devons intégrer l'expression instantanée de la tension de zéro à pi. Ainsi, en comparant la sortie CC, nous concluons que la sensibilité avec la source de tension d’entrée CA est de 0,9 fois celle des sources de tension d’entrée CC.

L'onde de sortie est indiquée ci-dessous. Nous allons maintenant discuter des facteurs qui affectent les performances des instruments de type redresseur:

1. Le type de redresseur des instruments est calibré entermes de valeur quadratique moyenne de l’onde sinusoïdale de tensions et de courant. Le problème est que la forme d'onde d'entrée peut avoir ou non le même facteur de forme que celui sur lequel l'échelle de ces compteurs est calibrée.
2. Il peut y avoir une erreur due au redresseurcircuit comme nous n'avons pas inclus la résistance des circuits de pont redresseur dans les deux cas. Les caractéristiques non linéaires du pont peuvent fausser la forme d'onde du courant et de la tension.
3. Il peut y avoir des variations de température dues àpour que la résistance électrique du pont change, nous devons donc appliquer une résistance multiplicatrice à coefficient de température élevé afin de compenser ce type d'erreur.
4. Effet de la capacité du pont redresseur: Le pont redresseur a une capacité imparfaite, ce qui lui permet de détecter les courants à haute fréquence. Il y a donc décrémentation dans la lecture.
5. La sensibilité des instruments de type redresseur est faible en cas de tension d'entrée alternative.

Avantages des instruments de type redresseur

Vous trouverez ci-dessous les avantages des instruments de type redresseur:

• La précision d'un instrument de type redresseur est d'environ 5% dans des conditions de fonctionnement normales.
• La plage de fréquence de fonctionnement peut être étendue à une valeur élevée.
• Ils ont une échelle uniforme sur le compteur.
• Ils ont une faible valeur de fonctionnement du courant et des tensions.

L'effet de charge d'un voltmètre à redresseur CAdans les deux cas (c'est-à-dire un redresseur demi-onde et un redresseur diode pleine) est élevé par rapport aux effets de charge des voltmètres à courant continu, car la sensibilité du voltmètre soit en utilisant un redressement par demi-onde ou par alternance est inférieure à la sensibilité des voltmètres à courant continu .