Прилади термоелектричної і детекторної систем
Прилади термоелектричної системи застосовують для вимірювання струму в колах змінного струму підвищеної і високої частот (від 50 Гц до 50 МГц). їх випускають тільки як амперметри, тому що для вольтметрів при великих частотах важко виготовити безреактивні додаткові опори. Термоелектричні прилади складаються з вимірювального механізму магнітоелектричної системи 1 (рис. 3.14), приєднаного до термоперетворювача, а саме: термопари 2 і нагрівника 3.
Термопару 2 виготовляють із спаю двох сплавів або сплаву і чистого металу, що утворюють значну контактну різницю потенціалів, наприклад, залізо і константан, манганін і константан або золото-паладій-платина і т. ін. Нагрівник З виготовляють з платино-іридієвого або константанового проводу, по якому проходить вимірюваний змінний струм.
Термоперетворювачі бувають контактні (термопара торкається нагрівника) і безконтактні (термопара ізольована від нагрівника шаром повітря). Виконують їх у вигляді скляної колбочки (вакуумні, для зменшення розсіювання тепла) або пластмасової коробочки. Для підвищення чутливості приладу застосовують кілька термопар, з'єднаних послідовно.
Кількість тепла, що виділяється в нагрівнику при проходженні вимірюваного струму, пропорційна квадрату діючого значення цього струму. Температура нагріву гарячого спаю термопари і її е.р.с., а отже, і кут відхилення стрілки приладу пропорційні квадрату діючого значення вимірюваного струму:
Шкала приладу квадратична, дуже стиснуті поділки на її початку, тому робочою частиною шкали вважається від 20 до 100 % номінального значення.
Позитивним у приладі є те, що він має високу чутливість і ним можна вимірювати струми високої частоти.
До недоліків відносять невисоку точність, значну чутливість до перевантажень (10-процентне перевантаження призводить до перегоряння нитки нагрівника), залежність показів приладу від температури середовища (зміна температури на 10°С викликає додаткову похибку до 2 %).
Прилади детекторної системи призначаються для вимірювання струму різних частот. Висока чутливість приладів дає змогу використовувати їх для вимірювання слабких струмів у радіотехніці, у техніці зв'язку.
Прилади складаються з вимірювального механізму магнітоелектричної системи та випрямляючого пристрою — детектора.
Перетворення змінного струму в пульсуючий провадиться за схемами однопівперіодного (рис. 3.15) або двопівперіодного (рис. 3.16) випрямлення з допомогою селенового або кристалічних (германієвих і кремнієвих) вентилів.
За схемою однопівперіодного випрямлення через вентиль В1 і вимірювальний прилад струм проходить тільки протягом однієї половини періоду. Протягом другої половини періоду струм проходить через вентиль В2 і додатковий опір RД (величина RД дорівнює опору вимірювального приладу). Це потрібно для того, щоб не порушити режиму роботи контрольованого кола.
Миттєве значення обертального моменту, який діє на рухому частину вимірювального приладу, буде
де В — магнітна індукція в зазорі; і — миттєве значення змінного струму; S — активна площа рамки; w — число витків рамки.
Кут повороту стрілки пропорційний середньому значенню обертального моменту за період і при однопівперіодному випрямленні дорівнюватиме
якщо протидіючий момент
то при
Отже, кут повороту стрілки приладу при однопівперіодному випрямленні пропорційний половині середнього значення змінного струму. При двопівперіодному випрямленні
тоді кут повороту рухомої частини приладу
пропорційний середньому значенню змінного струму.
Співвідношення між діючим і середнім значенням змінного струму визначається коефіцієнтом форми кривої
для синусоїдного змінного струму К = 1,11; для прямокутної форми струму К = 1,0; для трикутної — К = 1,16.
Шкали детекторних приладів градують за діючими значеннями змінного синусоїдного струму. Якщо форма кривої вимірюваного струму відрізняється від синусоїдної, похибка приладу зростає.
Детекторні прилади мають рівномірну шкалу, високу чутливість, малу власну потужність споживання, їх покази не залежать від часток.
До недоліків відносять: залежність показів від форми кривої вимірюваного струму, невисокий клас точності (1,5 і 2,5).