MASURAREA MARIMILOR ACTIVE

.

    3.3 Masurari de puteri folosind multiplicatoare statice
    Masurarea puterilor se poate realiza si cu multiplicatoare cu dispozitive semiconductoare, care prezinta urmatoarele avantaje fata de wattmetrele clasice:
- sensibilitate mai mare;
- rezistenta la suprasarcini;
- consum propriu mai redus;
- posibilitatea de utilizare la iesire a unui instrument magnetoelectric.
Se pot folosi: efectul Hall, Gauss si diodele semiconductoare.

    3.3.1. Multiplicatoare pe baza efectului Hall
O sonda Hall, pe baza caracteristicilor sale, poate fi utilizata ca multiplicator, in masurarea statica a puterii. Tensiunea sa de iesire este:

(3.142)

    Cāmpul magnetic B este produs de o bobina parcursa de curentul de sarcina i, iar curentul prin sonda i_u este proportional cu tensiunea de alimentare u. Daca exista o relatie liniara intre curentul de sarcina i si inductia B, si intre tensiunea u si curentul de comanda i_u, se obtine:

(3.143)

    Pentru obtinerea unei tensiuni Hall de valoare suficient de ridicata este necesara o grosime mica a placutei (1.5 ?m) si o inductie B foarte mare. In acest scop liniile de cāmp magnetic trebuie sa se inchida printr-un miez de otel sau ferita, ceea ce permite ridicarea frecventei de lucru de la circa 10 kHz la 10 Mhz. Totusi, peste frecvente de 100 kHz, curentii turbionari care apar in placuta Hall pot influenta faza si amplitudinea tensiunii Hall.
    Circuitul este relativ simplu si se poate folosi pentru multiplicare in toate cele patru cadrane. Schema necesita insa amplificarea tensiunii Hall foarte mica (200 mV) si compensarea neechipotentialitatii electrozilor, ca si liniarizarea si compensarea cu temperatura.

    3.3.2 Multiplicatoare cu divizor de tensiune variabila
Se foloseste o rezistenta electrica liniar variabila dupa relatia:

(3.144)

si cele doua tensiuni de multiplicat U₁ si U₂, iar variatia ?R este:

(3.145)

Se considera un divizor de tensiune variabila ca in fig. 3.57, pentru care se poate scrie:

(3.146)

(3.147)

unde: R₃=R₁₀ si R₄=R₂₀ .
Se poate scrie deci:

(3.148)

    Aceasta relatie poate fi realizata pe baza efectului Gauss, folosind placute de arseniura de indiu, a caror rezistenta se modifica in cāmp magnetic dupa o caracteristica ca cea din fig. 3.58,a. In absenta cāmpului magnetic, valoarea rezistentei este R₀. La cāmpuri magnetice slabe rezistenta creste in functie de B dupa o lege patratica, iar pentru valori mari (kGs), dependenta este liniara. Punctul R₀ este determinat de o inductie constanta B₀, obtinuta cu un curent constant sau un magnet permanent (fig.3.58,b). Daca I₂ este proportional cu U₂, iar B cu I₂, rezulta ?R = kU₂. Metoda functioneaza in toate cele patru cadrane, insa are si dezavantaje: constanta k depinde de temperatura, sunt necesare inductii puternice, un cāmp omogen si caracteristici identice ale celor doua magnetorezistente.

    3.3.3 Multiplicatoare cu diode semiconductoare
    La functionarea ca multiplicatoare, diodele semiconductoare se folosesc intr-o regiune limitata a caracteristicilor, in care exista o dependenta patratica i_D=f(u_D):

(3.149)

    Daca diodele folosite sunt identice, se aplica suma, respectiv diferenta tensiunilor care trebuie inmultite, incāt rezulta curentii:

(3.150)
(3.151)

Se calculeaza diferenta i₁ - i₂:

(3.152)

    Se masoara valoarea medie a curentului ce trece printr-un instrument magnetoelectric. Daca tensiunea are componenta medie nula, acest curent este:

(3.153)

unde T este perioada celor doua tensiuni presupuse de aceeasi frecventa.
    In fig. 3.59, a, este necesar ca aparatul indicator sa aiba o rezistenta interna neglijabila, pentru ca relatiile scrise sa fie valabile.
    In fig. 3.59, c, se foloseste un modulator in inel, cu diode identice, la care raspunsul este proportional cu produsul u₁u₂, nu numai cu media in timp a acestui produs. Eroarea la schemele cu diode este de circa 10 %, datorita pe de o parte abaterii caracteristicii diodelor de la forma de parabola, iar pe de alta parte datorita dependentei caracteristicii de temperatura. Eroarea poate fi micsorata la 2.3 %, introducānd rezistente in serie cu diodele folosite. Erori mai mici (0,1 %) se pot obtine cu scheme folosind tranzistoare cu efect de cāmp.