Преобразованием постоянного

Цифровой электроизмерительный вольтметр с промежуточным преобразованием напряжения во временной интервал выполняют по структурной схеме 15.27. Временная диаграмма работы этого вольтметра показана на 15.28.

15.27. Структурная схема цифрового электроизмерительного вольтметра с промежуточным преобразованием напряжения во временной интервал

Регулировка источников питания. Большинство электронных измерительных приборов имеет встроенные источники постоянного напряжения. Его получают преобразованием напряжения промышленной частоты. Регулировка простейшего нестабилизированного источника питания не представляет особой сложности и заключается в проверке выходного напряжения при заданной силе тока потребления. При этом источник питания нагружается на эквивалент реальной нагрузки.

УПТ с преобразованием напряжения. Третий способ снижения дрейфа основан на двойном преобразовании усиливаемого напряжения. Структурная схема такого усилителя приведена на 6.20.

Как отмечалось, дрейф усилителя с преобразованием напряжения целиком определяется дрейфом модулятора, который может быть значительно снижен. Это основное преимущество такого усилителя постоянного тока. Недостатком является плохая амплитудно-частотная характеристика в области высоких частот.

— — — с преобразованием напряжения 133

Если у конвертора D = 1,то/г, == 1/Л; ?/, = U2/k}; /, = /2. Такой конвертор называют идеальным конвертором с преобразованием напряжения.

Сравним возможности измерения сигналов с различными видами модуляции по быстродействию. Большим быстродействием (порядка 104—105 переключений в секунду) обладают коммутаторы на интегральных прерывателях, полевых транзисторах и интегральных схемах с МОП-структурой. Однако относительно высокие по сравнению с контактными коммутаторами остаточные напряжения и внутреннее сопротивление открытого ключа затрудняют получение малой погрешности в передаче АИМ-сигналов (погрешность, вносимая коммутаторами, составляет примерно 0,2— 0,5% и зависит от уровня сигнала) [Л. 6-11]. Значительйо большее быстродействие (время переключения 20—100 не) имеют коммутаторы с предварительным преобразованием напряжения в ток и последующей коммутацией на диодных переключателях тока при погрешности порядка 5—10 мкА. Таким образом, современные быстродействующие измерительные коммутаторы (см. гл. 12) позволяют коммутировать AM, ЧМ и ФМ-сигналы, осуществляя при этом импульсную амплитудную модуляцию, либо ЧИМ и ШИМ-сигналы со скоростью до 106 переключений в секунду. Однако в последнем случае должна быть согласована работа модуляторов и коммутатора.

Лучшими метрологическими характеристиками обладают электронные счетчики электрической энергии (ЭС). В основу работы ЭС положено использование статического преобразователя мощности в постоянное напряжение. При этом применяется двойная модуляция с преобразованием напряжения в частоту электрических импульсов и последующим интегрированием. Структурная схема ЭС активной энергии переменного тока ( 3.46) содержит преобразователь мощности в напряжение (ПМН), преобразователь напряжения в частоту (ПНЧ) и счетчик импульсов (СИ).

В настоящее время наибольшее применение получили вольтметры с промежуточным преобразованием напряжения переменного тока в постоянное напряжение, измеряемое цифровым вольтметром постоянного тока. В этих вольтметрах измеряемое напряжение преобразуется в постоянное напряжение, пропорциональное либо среднему, либо амплитудному, либо действующему значению, в зависимости от типа используемого преобразователя. Основные характеристики таких вольтметров практически определяются свойствами преобразователей. Известны преобразователи с погрешностью не более ±0,01%, а также преобразователи с верхним частотным диапазоном 30 МГц, но с большей погрешностью.

Если у конвертора Z> = 1, то ki = \/A, Ui = ilzlk-i, /i = /2- Такой конвертор называют идеальным конвертором с преобразованием напряжения.

При усилении малых сигналов постоянного тока или напряжения иногда применяют усилители с преобразованием постоянного тока в переменный. Такие

УПТ имеют малый дрейф нуля, большой коэффициент усиления на низких частотах и не нуждаются в подстройке нулевого уровня. На 3.39 приведена структурная схема усилителя с преобразованием постоянного тока в переменный, где М—модулятор, У—усилитель переменного тока, ДМ—демодулятор. Такой УПТ часто называют усилителем с модуляцией и демодуляцией (МДМ).

Еще большее уменьшение дрейфа достигается в усилителях постоянного тока с преобразованием постоянного тока в переменный. Усилители переменного тока не имеют дрейфа, поэтому целесообразно преобразовать усиливаемый постоянный ток в переменный, затем усилить его как переменный ток и на выходе усилителя снова преобразовать его в постоянный ток. Структурная схема такого усилителя показана на 6.50.

6.50. Усилитель постоянного тока с преобразованием постоянного тока в переменный

обычно используют фотогальванометрические усилители или полупроводниковые усилители с преобразованием постоянного тока в переменный. С помощью усилителей можно измерять токи до Ю-10 А.

Существует два принципиально различных способа усиления медленно меняющихся сигналов: непосредственно по постоянному току с помощью усилителей прямого усиления и с предварительным преобразованием постоянного тока в переменный с помощью усилителей с преобразованием.

водят специальный подбор деталей и элементов схемы УПТ. Наиболее эффективным методом борьбы с дрейфом в УПТ является применение балансных схем УПТ и схем с преобразованием постоянного напряжения в переменное.

Для достаточно большой индуктивности в цепи якоря при а > я/2 должен был бы измениться знак выпрямленного напряжения, как это следует из выражения (18-13). Но это невозможно при данной схеме включения ( 18-22, а). Выпрямитель может пропускать токи только прежнего направления в ветви двигателя — от е к f. Если при работе в режиме двигателя ток в ветви ef протекает в направлении, обратном действию ЭДС, то при а > я/2 ток должен протекать в том же направлении, что и при а < я/2, а направление ?дв должно быть другим, т. е. совпадающим с направлением протекания тока. Это характерно для торможения с возвратом энергии в сеть, когда, ток якоря двигателя протекает в направлении действия его ЭДС и энергия, запасенная двигателем, возвращается в сеть. Следовательно, если бы двигатель вращался в сторону, обратную по отношению к направлению для схемы 18-22, а, то при а> > я/2 имело бы место торможение с возвратом энергии в сеть. Этот режим называется зависимым инвертированием, т. е. зависимым обратным преобразованием постоянного тока в переменный. Из предыдущих выводов следует, что для осуществления реверсирования привода, а также и для торможения с возвратом энергии в сеть требуется иметь двойное число тиристоров, как это показано для схемы двухполупериодного выпрямления с трансформатором ( 18-23). В случае вращения двигателя в одну сторону работают тиристоры / и 3 при 0 < < а < я/2, торможение с возвратом энергии производится путем переключения на тиристоры 2 и 4 при я/2 < а < я. Для дру того направления вращения работают тиристоры 2 и 4, торможение происходит при переключении на тиристоры 1 и 3.

Усиление постоянных напряжений и токов можно осуществлять двумя принципиально различными методами: непосредственно по постоянному току и с предварительным преобразованием постоянного тока в переменный. В соответствии с этим усилители постоянного тока делятся на два основных типа: усилители прямого усиления и усилители с преобразованием.

Усилитель с преобразованием. В усилителях постоянного или медленно изменяющегося сигнала (УПТ) основной проблемой является устранение присущего им дрейфа нуля, -поэтому для усиления малых сигналов, где особенно существенно влияние дрейфа, применяются усилители с преобразованием постоянного или медленно изменяющегося сигнала в переменное напряжение. Структурная схема УПТ с преобразованием приведена на 81.

Слабое влияние тяговой сети постоянного тока на смежные линии, являющееся существенным преимуществом этой системы, заставило искать решения по повышению напряжения в контактной сети. Но это определяло необходимость преобразования постоянного тока одного напряжения в постоянный ток другого более низкого напряжения. Велись различные исследования в этом направлении. Создание управляемых полупроводниковых преобразователей открыло возможность для разработок и экспериментальных исследований по внедрению системы импульсного преобразования постоянного тока на электровозе, что может позволить повысить напряжение в контактной сети до 6 кВ. Разрабатываются также системы с преобразованием постоянного тока контактной сети в трехфазный ток регулируемой частоты при асинхронных двигателях на электровозах.