Τα κυκλώματα που χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό του άγνωστου αντίσταση , επαγωγή, χωρητικότητα, συχνότητα και αμοιβαία αυτεπαγωγή ονομάζονται γέφυρες AC. Αυτά τα κυκλώματα λειτουργούν με σήμα τάσης AC. Αυτές οι γέφυρες λειτουργούν βάσει της αρχής του λόγου ισορροπίας των εμπέδησης που λαμβάνεται από τον μηδενικό ανιχνευτή και παράγει ακριβή αποτελέσματα. Σε ορισμένα από τα κυκλώματα, ένας ενισχυτής AC μπορεί να χρησιμοποιηθεί αντί για τον ανιχνευτή null. Οι εξισώσεις ισορροπίας που λαμβάνονται από το κύκλωμα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον προσδιορισμό της άγνωστης αντίστασης, της χωρητικότητας και της επαγωγής και επίσης ανεξάρτητα από τη συχνότητα. Οι γέφυρες AC χρησιμοποιούνται στο συστήματα επικοινωνίας , σύνθετα ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά κυκλώματα και πολλά άλλα. Υπάρχουν διαφορετικοί τύποι γεφυρών AC που χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρονικά κυκλώματα. Είναι γέφυρα Maxwells, γέφυρα Maxwells Wein, γέφυρα Anderson, γέφυρα Hay, γέφυρα Owen, γέφυρα De Sauty, γέφυρα Schering και γέφυρα σειράς Wein.
Ορισμός Maxwells Bridge
Η γέφυρα του Maxwell είναι επίσης γνωστή ως γέφυρα Wein του Maxwell ή τροποποιημένη μορφή Γέφυρα Wheatstone ή η γέφυρα χωρητικότητας επαγωγής Maxwell, αποτελείται από τέσσερις βραχίονες που χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση άγνωστων επαγωγών από την άποψη των βαθμονομημένων χωρητικοτήτων και των αντιστάσεων. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση της άγνωστης τιμής επαγωγής και τη συγκρίνει με την τυπική τιμή. Λειτουργεί με την αρχή της σύγκρισης γνωστών και άγνωστων τιμών επαγωγικότητας.
Χρησιμοποιεί τη μέθοδο μηδενικής εκτροπής για τον υπολογισμό της επαγωγής με παράλληλη βαθμονόμηση αντίσταση και πυκνωτής. Το κύκλωμα γέφυρας του Maxwell λέγεται ότι συντονίζεται εάν η θετική γωνία φάσης μιας επαγωγικής σύνθετης αντίστασης αντισταθμίζεται με την αρνητική γωνία φάσης της χωρητικής σύνθετης αντίστασης (συνδεδεμένη στον αντίθετο βραχίονα). Ως εκ τούτου, δεν θα υπάρχει ρεύμα που ρέει μέσω του κυκλώματος και δεν υπάρχει δυνατότητα διαμέσου του μηδενικού ανιχνευτή.
Φόρμουλα Maxwells Bridge
Εάν η γέφυρα του maxwell είναι σε κατάσταση ισορροπίας, η άγνωστη αυτεπαγωγή μπορεί να μετρηθεί χρησιμοποιώντας έναν μεταβλητό τυπικό πυκνωτή. Η φόρμουλα γέφυρας του Maxwell δίνεται ως (όσον αφορά την αυτεπαγωγή, την αντίσταση και την χωρητικότητα)
R1 = R2r3 / R4
L1 = R2R3C4
Ο συντελεστής ποιότητας του κυκλώματος γέφυρας του Maxwell δίνεται ως,
Q = ωL1 / R1 = ωC4R4
Κύκλωμα Maxwells Bridge
Το κύκλωμα γέφυρας του Maxwell αποτελείται από 4 βραχίονες συνδεδεμένους σε σχήμα τετράγωνου ή ρόμβου. Σε αυτό το κύκλωμα, δύο βραχίονες περιέχουν μία αντίσταση, ένας άλλος βραχίονας περιέχει μια αντίσταση και έναν πηνίο σε συνδυασμό σειράς, και ο τελευταίος βραχίονας περιέχει μια αντίσταση και έναν πυκνωτή σε παράλληλο συνδυασμό. Το βασικό κύκλωμα γέφυρας του Maxwell φαίνεται παρακάτω.
Κύκλωμα Bridge Maxwell
Μια πηγή τάσης AC και ένας μηδενικός ανιχνευτής συνδέονται διαγώνια στο κύκλωμα γέφυρας για τη μέτρηση της άγνωστης τιμής επαγωγής και συγκρίνονται με τις γνωστές τιμές.
Maxwells Bridge Εξίσωση
Από το κύκλωμα, οι AB, BC, CD και DA είναι οι 4 βραχίονες που συνδέονται σε σχήμα ρόμβου.
Τα AB και CD είναι οι αντιστάσεις R2 και R3,
Το BC είναι ένας συνδυασμός σειράς αντίστασης και επαγωγέα που δίδονται ως Rx και Lx.
Το DA είναι ένας παράλληλος συνδυασμός αντίστασης και πυκνωτή που δίνεται ως R1 και C1
Εξετάστε τα Z1, Z2, Z3 και ZX είναι οι σύνθετες αντίσταση των 4 βραχιόνων του κυκλώματος γέφυρας. Οι τιμές για αυτές τις σύνθετες αντιστάσεις δίνονται ως,
Z1 = (R1 + jwL1) [από Z1 = R1 + 1 / jwC1]
Z2 = R2
Z3 = R3
ZX = (R4 + jwLX)
Ή
Z1 = R1 παράλληλα με το C1, Y1 = 1 / Z1
Y1 = 1 / R1 + j ωC1
Z2 = R2
Z3 = R3
Zx = Rx σε σειρά με Lx = Rx + jωLx
Πάρτε την εξίσωση ισορροπίας ενός βασικού κυκλώματος γέφυρας AC ως εξής,
Z1Zx = Z2Z3
Zx = Z2Z3 / Z1
Αντικαταστήστε τις τιμές των αντιστάσεων του κυκλώματος γέφυρας του Maxwell στην παραπάνω εξίσωση ισορροπίας. Επειτα,
Rx + jωLx = R2R3 ((1 / R1) + jωC1)
Rx + jωLx = R2R3 / R1 + jωC1R2R3
Τώρα εξισώστε τους πραγματικούς και φανταστικούς όρους από τις δύο παραπάνω εξισώσεις,
Rx = R2R3 / R1 και Lx = C1R2R3
Q = ωLx / Rx = ωC1R2R3x R1 / R2R3 = ωC1R
Όπου Q = συντελεστής ποιότητας του κυκλώματος γέφυρας
Rx = άγνωστη αντίσταση
Lx = άγνωστη αυτεπαγωγή
R2 και R3 = γνωστές μη επαγωγικές αντιστάσεις
C1 = πυκνωτής συνδεδεμένος παράλληλα με τη μεταβλητή αντίσταση R1
Διάγραμμα Phasor
Η γέφυρα του Maxwell χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της άγνωστης επαγωγής του κυκλώματος χρησιμοποιώντας βαθμονομημένες αντιστάσεις και πυκνωτές . Αυτό το κύκλωμα γέφυρας συγκρίνει τη γνωστή τιμή επαγωγής με μια τυπική τιμή. Διάγραμμα φάσης γέφυρας του Maxwell Το κύκλωμα στην κατάσταση ισορροπίας φαίνεται παρακάτω.
Διάγραμμα Phasor
Το κύκλωμα γέφυρας του Maxwell λέγεται ότι είναι σε ισορροπημένη κατάσταση εάν οι μετατοπίσεις φάσης των επαγωγέων και των πυκνωτών είναι αντίθετες μεταξύ τους. Αυτό σημαίνει ότι η χωρητική αντίσταση και η επαγωγική σύνθετη αντίσταση τοποθετούνται το ένα απέναντι στο άλλο στο κύκλωμα γέφυρας. Τα τρέχοντα I3 και I4 βρίσκονται σε φάση με τα I1 και I2. Μεταβάλλοντας τις σύνθετες αντιστάσεις του κυκλώματος γέφυρας, το ρεύμα μπορεί να υστερεί πίσω από το σήμα τάσης AC που εφαρμόζεται.
Τα σφάλματα μέτρησης μπορούν να εξαλειφθούν λόγω της αμοιβαίας αυτεπαγωγής μεταξύ των δύο δεικτών. Δεδομένου ότι μπορούν να προκύψουν σημαντικά σφάλματα λόγω της σύζευξης μεταξύ των πηνίων στο κύκλωμα. Για να επιτευχθεί η κατάσταση ισορροπίας του κυκλώματος, ο μεταβλητός πυκνωτής και η αντίσταση συνδέονται παράλληλα. Οι μετρημένες επαγωγές σε κατάσταση ισορροπίας είναι ανεξάρτητες από τις συχνότητες.
Τύποι της γέφυρας Maxwells
Οι διαφορετικοί τύποι γεφυρών είναι
Maxwells Inductance Bridge
Αυτός ο τύπος κυκλώματος γέφυρας χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της άγνωστης τιμής επαγωγής του κυκλώματος συγκρίνοντάς το με μια τυπική τιμή αυτοεπαγωγής. Δύο βραχίονες του κυκλώματος γέφυρας είναι γνωστές μη επαγωγικές αντιστάσεις, ένας άλλος βραχίονας περιέχει μεταβλητή επαγωγή με μια σταθερή αντίσταση σε σειρά, και ένας άλλος βραχίονας περιέχει άγνωστη επαγωγή σε σειρά με μια αντίσταση. Η πηγή τάσης AC και ένας μηδενικός ανιχνευτής συνδέονται στις διασταυρώσεις του κυκλώματος. Το διάγραμμα κυκλώματος φαίνεται παρακάτω.
Γέφυρα επαγωγής του Maxwell
Στην κατάσταση ισορροπίας, ο τύπος για το κύκλωμα επαγωγιμότητας του Maxwell δίνεται ως,
Όπου L1 = Άγνωστη επαγωγή με αντίσταση R1
Τα R2 και R3 είναι οι μη επαγωγικές αντιστάσεις
Το L2 είναι η μεταβλητή επαγωγή με σταθερή αντίσταση r2
Το R2 είναι η μεταβλητή αντίσταση σε σειρά με L2
Maxwells Inductance Capacitance Bridge
Αυτός ο τύπος κυκλώματος γέφυρας χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της άγνωστης τιμής αυτεπαγωγής συγκρίνοντάς το με έναν μεταβλητό τυπικό πυκνωτή. Το σήμα τάσης AC και ένας μηδενικός ανιχνευτής συνδέονται στις διασταυρώσεις.
Γέφυρα Ικανότητας Ικανότητας
Από το κύκλωμα, μπορούμε να παρατηρήσουμε ότι,
Ένας βραχίονας περιέχει μεταβλητό τυπικό πυκνωτή C1 παράλληλα με μεταβλητή μη επαγωγική αντίσταση R1
Οι άλλοι δύο βραχίονες περιέχουν γνωστές μη επαγωγικές αντιστάσεις R2 και R3
Ένας άλλος βραχίονας περιέχει άγνωστη επαγωγή Lx με αντίσταση Rx σε σειρά της οποίας η τιμή πρέπει να μετρηθεί και να συγκριθεί με μια γνωστή τιμή.
Η έκφραση για την ικανότητα αυτεπαγωγής του Maxwell δίνεται ως, (σε κατάσταση ισορροπίας
Q = συντελεστής ποιότητας του κυκλώματος γέφυρας του Maxwell
Πλεονεκτήματα των Maxwells Bridges
Τα πλεονεκτήματα είναι
- Στην κατάσταση ισορροπίας, το κύκλωμα γέφυρας είναι ανεξάρτητο από τη συχνότητα
- Βοηθά στη μέτρηση ενός ευρέος φάσματος τιμών αυτεπαγωγής στη συχνότητα ήχου και ισχύος
- Για να μετρήσετε άμεσα την τιμή επαγωγής, χρησιμοποιείται η κλίμακα βαθμονομημένης αντίστασης.
- Χρησιμοποιείται για τη μέτρηση του υψηλού εύρους επαγωγών και σε σύγκριση με μια τυπική τιμή.
Μειονεκτήματα του Maxwells Bridge
Τα μειονεκτήματα είναι
- Ο σταθερός πυκνωτής στο κύκλωμα γέφυρας του Maxwell μπορεί να δημιουργήσει αλληλεπίδραση μεταξύ αντίστασης και ισορροπίας αντίστασης.
- Δεν είναι κατάλληλο να μετρηθεί ένα υψηλό εύρος συντελεστή ποιότητας (τιμές Q> = 10)
- Ο μεταβλητός τυπικός πυκνωτής που χρησιμοποιείται στο κύκλωμα είναι πολύ δαπανηρός.
- Δεν χρησιμοποιείται για τη μέτρηση του συντελεστή χαμηλής ποιότητας (τιμή Q) λόγω της κατάστασης ισορροπίας κυκλώματος. Ως εκ τούτου, χρησιμοποιείται για πηνία μεσαίας ποιότητας.
Εφαρμογές του Maxwells Bridge
Οι εφαρμογές είναι
- Χρησιμοποιείται σε συστήματα επικοινωνίας
- Χρησιμοποιείται σε ηλεκτρονικά κυκλώματα
- Χρησιμοποιείται σε κυκλώματα ισχύος και ήχου
- Χρησιμοποιείται για τη μέτρηση άγνωστων τιμών επαγωγής του κυκλώματος και συγκρίνεται με μια τυπική τιμή.
- Χρησιμοποιείται για τη μέτρηση πηνίων μέσης ποιότητας.
- Χρησιμοποιείται σε κυκλώματα φίλτρου, όργανα, γραμμικά και μη γραμμικά κυκλώματα
- Χρησιμοποιείται σε κυκλώματα μετατροπής ισχύος.
Συχνές ερωτήσεις
1). Τι είναι οι γέφυρες AC και DC;
Οι γέφυρες AC και οι γέφυρες DC χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση άγνωστων εξαρτημάτων όπως η επαγωγή, η χωρητικότητα και η αντίσταση. Ή μετρήστε άγνωστες σύνθετες αντιστάσεις του κυκλώματος.
Οι διαφορετικοί τύποι γεφυρών εναλλασσόμενου ρεύματος είναι η γέφυρα του Maxwell, η γέφυρα Maxwell Wien, η γέφυρα Anderson, η γέφυρα Hay, η γέφυρα Owen, η γέφυρα De Sauty, η γέφυρα Schering και η γέφυρα σειράς Wein.
Οι γέφυρες DC χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση άγνωστης αντίστασης στο κύκλωμα γέφυρας. Οι διαφορετικοί τύποι γεφυρών DC είναι η γέφυρα Wheatstone, η γέφυρα Kelvin και η γέφυρα καταπόνησης.
2). Ποια γέφυρα είναι ευαίσθητη στη συχνότητα;
Η γέφυρα του Wien είναι ευαίσθητη στη συχνότητα.
3). Ποιος είναι ο σκοπός ενός κυκλώματος γέφυρας;
Ο σκοπός του κυκλώματος γέφυρας είναι να διορθώσει το ηλεκτρικό ρεύμα στην παροχή ρεύματος και να μετρήσει την άγνωστη σύνθετη αντίσταση του κυκλώματος και να το συγκρίνει με μια γνωστή τιμή.
4). Ποιος είναι ο τύπος της αυτεπαγωγής;
Όταν η ροή είναι γνωστή, ο τύπος για την αυτεπαγωγή δίνεται ως,
L = NΦm / I.
Όπου το «L» είναι η αυτεπαγωγή στο Henry's
Το «Φm» είναι η μαγνητική ροή στο πηνίο
«N» είναι ο αριθμός στροφών
«I» είναι το ρεύμα που ρέει μέσα από το πηνίο στο Amperes.
5). Τι είναι οι ταλαντωτές RC και LC;
Ο ταλαντωτής LC χρησιμοποιεί το κύκλωμα δεξαμενής επαγωγέα-πυκνωτή και είναι ένας τύπος ταλαντωτή θετικής ανάδρασης για την παραγωγή παρατεταμένων ταλαντώσεων.
Ο γραμμικός ταλαντωτής που χρησιμοποιεί αντιστάσεις και πυκνωτές για να σχηματίσει το δίκτυο RC με θετική ανάδραση ονομάζεται ταλαντωτής RC. Είναι επίσης γνωστό ως ημιτονοειδής ταλαντωτής.
Αυτό είναι όλο μια επισκόπηση της γέφυρας του Maxwell ορισμός, τύποι, τύπος, εξίσωση, τύποι, εφαρμογές, πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα του κυκλώματος. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, 'ποιοι είναι οι άλλοι τύποι κυκλωμάτων γέφυρας;'
