Το Schering Bridge είναι ένα ηλεκτρικό κύκλωμα που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση των μονωτικών ιδιοτήτων ενός ηλεκτρικού καλωδίου και εξοπλισμού. Είναι ένα κύκλωμα γέφυρας AC που αναπτύχθηκε από τον Harald Ernst Malmsten Schering (25 Νοεμβρίου 1880 - 10 Απριλίου 1959). Έχει το μεγαλύτερο πλεονέκτημα ότι η ισορροπημένη εξίσωση είναι ανεξάρτητη από τη συχνότητα. Οι γέφυρες ρεύματος προέλευσης είναι οι γέφυρες AC, είναι τα πιο δημοφιλή, βολικά και εμφανή ή ακριβή όργανα, που χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της αντίστασης AC, της χωρητικότητας και της επαγωγής. Οι γέφυρες Ac είναι ακριβώς όπως το DC γέφυρες αλλά η διαφορά μεταξύ των γεφυρών εναλλασσόμενου ρεύματος και των γεφυρών συνεχούς ρεύματος είναι το τροφοδοτικό.

Τι είναι το Schering Bridge;

Ορισμός: Η γέφυρα Schering είναι ένας τύπος γέφυρας AC, ο οποίος χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της άγνωστης χωρητικότητας, της σχετικής διαπερατότητας, του συντελεστή διάχυσης και της διηλεκτρικής απώλειας ενός πυκνωτή. Η υψηλή τάση σε αυτήν τη γέφυρα επιτυγχάνεται με τη χρήση του μετασχηματιστή step-up. Ο κύριος στόχος αυτής της γέφυρας είναι να βρεθεί η τιμή χωρητικότητας. Η κύρια συσκευή που απαιτείται για τη σύνδεση είναι το εκπαιδευτικό κιτ, το κουτί χωρητικότητας δεκαετίας, το πολύμετρο, το CRO και οι χορδές μπαλώματος. Ο τύπος που χρησιμοποιείται για να πάρει την τιμή χωρητικότητας είναι το CX = C_δύο(Ρ₄/ Ρ₃).

Βασικό κύκλωμα AC Bridge

Στις γέφυρες AC, τα ηλεκτροφόρα καλώδια χρησιμοποιούνται ως πηγή διέγερσης σε χαμηλές συχνότητες, ταλαντωτές χρησιμοποιούνται ως πηγή σε μετρήσεις υψηλής συχνότητας. Το εύρος συχνοτήτων ενός ταλαντωτή είναι 40 Hz έως 125 Hz. Οι γέφυρες εναλλασσόμενου ρεύματος όχι μόνο μετρούν την αντίσταση, την χωρητικότητα και την επαγωγικότητα, αλλά επίσης μετρούν τον συντελεστή ισχύος και τον συντελεστή αποθήκευσης και όλες οι γέφυρες AC βασίζονται στη γέφυρα Wheatstone. Το διάγραμμα βασικού κυκλώματος μιας γέφυρας εναλλασσόμενου ρεύματος φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

βασικό κύκλωμα-ac-γέφυρα

Το διάγραμμα βασικού κυκλώματος ενός κυκλώματος γέφυρας AC αποτελείται από τέσσερις σύνθετες αντιστάσεις Z1, Z2, Z3 και Z4, έναν ανιχνευτή και μια πηγή τάσης AC. Ο ανιχνευτής τοποθετείται μεταξύ των σημείων «b» και «d» και αυτός ο ανιχνευτής χρησιμοποιείται για την εξισορρόπηση της γέφυρας. Μια πηγή τάσης εναλλασσόμενου ρεύματος τοποθετείται μεταξύ των σημείων «a» και «c» και τροφοδοτεί το δίκτυο γέφυρας. Το δυναμικό του σημείου «b» είναι το ίδιο με το πιθανό σημείο «d». Όσον αφορά το πλάτος και τη φάση, και τα δύο πιθανά σημεία όπως το b & d είναι ίδια. Τόσο στο μέγεθος όσο και στη φάση, το σημείο «a» έως ‘b’ η πτώση τάσης είναι ίσο με το σημείο πτώσης τάσης a έως d.

Όταν οι γέφυρες AC χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση σε χαμηλές συχνότητες, τότε το καλώδιο τροφοδοσίας χρησιμοποιείται ως πηγή τροφοδοσίας και όταν οι μετρήσεις γίνονται στις υψηλές συχνότητες, τότε οι ηλεκτρονικοί ταλαντωτές χρησιμοποιούνται για την τροφοδοσία. Ένας ηλεκτρονικός ταλαντωτής χρησιμοποιείται ως πηγή τροφοδοσίας, οι συχνότητες που παρέχονται από τον ταλαντωτή είναι σταθερές και οι κυματομορφές εξόδου ενός ηλεκτρονικού ταλαντωτή είναι ημιτονοειδής στη φύση. Υπάρχουν τρεις τύποι ανιχνευτών που χρησιμοποιούνται στις γέφυρες AC, είναι ακουστικά, δονητικά γαλβανόμετρα , και συντονίσιμο ενισχυτής κυκλώματα.

Υπάρχουν διαφορετικά εύρη συχνοτήτων και σε αυτό, θα χρησιμοποιηθεί ένας συγκεκριμένος ανιχνευτής. Το εύρος χαμηλότερης συχνότητας των ακουστικών είναι 250Hz και το εύρος υψηλής συχνότητας είναι πάνω από 3 έως 4KHz. Το εύρος συχνότητας του δονητικού γαλβανόμετρου είναι από 5Hz έως 1000Hz και είναι πιο ευαίσθητο κάτω από 200Hz. Το εύρος συχνότητας των συντονισμένων κυκλωμάτων ενισχυτή είναι από 10Hz έως 100KHz.

Διάγραμμα κυκλώματος γέφυρας Schering υψηλής τάσης

Το διάγραμμα κυκλώματος γέφυρας Schering υψηλής τάσης φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Η γέφυρα αποτελείται από τέσσερις βραχίονες, στον πρώτο βραχίονα, υπάρχουν δύο άγνωστες χωρητικότητες C1 και C2 που πρέπει να βρούμε και η αντίσταση R1 είναι συνδεδεμένη και στον δεύτερο βραχίονα, η μεταβλητή χωρητικότητα C4 και οι αντιστάσεις R3 και R4 είναι συνδεδεμένες. Στο κέντρο της γέφυρας είναι συνδεδεμένος ο ανιχνευτής «D».

“σε τι χρησιμοποιούνται τα πηνία tesla ”

γέφυρα Schering υψηλής τάσης

Στο σχήμα, «C1» είναι ο πυκνωτής του οποίου η χωρητικότητα πρέπει να αναπτυχθεί, το «R1» είναι μια αντίσταση σειράς που αντιπροσωπεύει την απώλεια στον πυκνωτή C1, το C2 είναι ο τυπικός πυκνωτής, το «R3» είναι μια μη επαγωγική αντίσταση, «C4 «είναι ένας μεταβλητός πυκνωτής και το« R4 »είναι μια μεταβλητή μη επαγωγική αντίσταση παράλληλα με τον μεταβλητό πυκνωτή« C4 ».

Χρησιμοποιώντας την κατάσταση ισορροπίας της γέφυρας, η αναλογία σύνθετης αντίστασης «Z1 & Z2» είναι ίση με την σύνθετη αντίσταση «Z3 & Z4», εκφράζεται ως

Z1 / Z2 = Z3 / Z4

Z1 * Z4 = Z3 * Z2 ………………… eq (1)

Που ΜΕ_{1 =}Ρ₁+ 1 / jwC₁ΜΕ_{2 =}1 / jwC_δύοΜΕ_{3 =}Ρ₃ΜΕ_{4 =}(Ρ₄+ 1 / jwC₄Ρ₄) / (R₄- 1 / jwC₄Ρ₄)

Τώρα αντικαταστήστε τις τιμές των σύνθετων αντιστάσεων Z1, Z2, Z3 και Z4 στην εξίσωση 1, θα λάβετε τις τιμές C1 και R1.

(Ρ₁+ 1 / jw C₁) [(R₄+ 1 / jwC₄Ρ₄) / (R₄- 1 / jwC₄Ρ₄)] = R₃(1 / jwC_δύο) ……… .. ισοδ. (2)

Απλοποιώντας την αντίσταση Z4 θα πάρει

ΜΕ_{4 =}(Ρ₄+ 1 / jwC₄Ρ₄) / (R₄- 1 / jwC₄Ρ₄)

ΜΕ_{4 =}Ρ₄/ jwC₄Ρ₄…………… .eq (3)

Θα αντικατασταθεί το υποκατάστατο eq (3) στο eq (2)

(Ρ₁+ 1 / jw C₁) (Ρ₄/ jwC₄Ρ₄) = R₃(1 / jwC_δύο)

(Ρ₁Ρ₄) + (R₄/ jw Γ₁) = (R₃/ jwC_δύο) (1+ jwC₄Ρ₄)

Απλοποιώντας την παραπάνω εξίσωση θα πάρετε

(Ρ₁Ρ₄) + (R₄/ jw Γ₁) = (R₃/ jwC_δύο) + (R₃* Ρ₄ντο₄/ Γ_δύο) ………… ισοδ. (4)

Συγκρίνετε τα πραγματικά μέρη R1 R4 και R3 * R4C4 / 2 σε eq (4) θα λάβουν άγνωστη τιμή αντίστασης R1

“κατασκευή και εργασία led ”

R1 R4 = R3 * R4C4 / C2

R1 = R3 * C4 / C2 ………… eq (5)

Ομοίως συγκρίνετε φανταστικά μέρη R₄/ jw Γ₁και R₃/ jwC_δύοθα πάρει άγνωστη χωρητικότητα Γ₁αξία

Ρ₄/ jw Γ₁= Ρ₃/ jwC_δύο

Ρ₄/ Γ₁= Ρ₃/ Γ_δύο

ντο₁= (R₄/ R3) Γ_δύο………… ισοδ. (6)

Μια εξίσωση (5) και (6) είναι η άγνωστη αντίσταση και η άγνωστη χωρητικότητα

Μέτρηση Tan Delta χρησιμοποιώντας το ScheringBridge

Διηλεκτρική απώλεια

Ένα αποδοτικό ηλεκτρικό υλικό υποστηρίζει ένα ποικίλο ποσό αποθήκευσης φορτίου με ελάχιστη απόσβεση ενέργειας με τη μορφή θερμότητας. Αυτή η απώλεια θερμότητας, που ονομάζεται αποτελεσματικά ως διηλεκτρική απώλεια, είναι η διηλεκτρική εγγενής διάχυση της ενέργειας. Παραμετροποιείται με ασφάλεια σε όρους δέλτα γωνίας απώλειας ή δέλτα εφαπτόμενου μαύρου απώλειας. Υπάρχουν ουσιαστικά δύο κύριες μορφές απώλειας που μπορεί να διαλύσουν την ενέργεια σε έναν μονωτή, είναι η απώλεια αγωγιμότητας και η διηλεκτρική απώλεια. Σε απώλεια αγωγιμότητας, η ροή του φορτίου μέσω του υλικού προκαλεί απαγωγή ενέργειας. Για παράδειγμα, η ροή του ρεύματος διαρροής μέσω του μονωτή. Η διηλεκτρική απώλεια τείνει να είναι υψηλότερη σε υλικά με υψηλή διηλεκτρική σταθερά

Ισοδύναμο κύκλωμα διηλεκτρικού

Ας υποθέσουμε ότι, οποιοδήποτε διηλεκτρικό υλικό συνδεδεμένο σε ηλεκτρικό κύκλωμα ως διηλεκτρικό μεταξύ αγωγών ενεργεί ως πρακτικός πυκνωτής. Το ηλεκτρικό ισοδύναμο ενός τέτοιου συστήματος μπορεί να σχεδιαστεί ως ένα τυπικό μοντέλο σπειροειδούς στοιχείου, το οποίο περιλαμβάνει έναν ιδανικό πυκνωτή χωρίς απώλειες σε σειρά με αντίσταση είναι γνωστό ως ισοδύναμη αντίσταση σειράς ή ESR. Το ESR αντιπροσωπεύει ειδικά απώλειες στον πυκνωτή, η τιμή ESR είναι πολύ μικρή σε έναν καλό πυκνωτή και η τιμή του ESR είναι αρκετά μεγάλη σε έναν κακό πυκνωτή.

Συντελεστής απαλλαγής

Είναι ένα μέτρο του ποσοστού απώλειας της ενέργειας στο διηλεκτρικό, λόγω της ταλάντωσης στο διηλεκτρικό υλικό λόγω της εφαρμοζόμενης τάσης AC. Ο αντίστροφος του ποιοτικού παράγοντα είναι γνωστός ως ο παράγοντας διασκεδασμού που εκφράζεται ως Q = 1 / D. Η ποιότητα του πυκνωτή είναι γνωστή από τον παράγοντα διάχυσης. Ο τύπος του παράγοντα διασκεδασμού είναι

D = wR₄ντο₄

Διάγραμμα Schering-bridge-phasor

Για τη μαθηματική ερμηνεία, κοιτάξτε το διάγραμμα φάσης, είναι ο λόγος του ESR και της αντίδρασης χωρητικότητας. Είναι επίσης γνωστό ως εφαπτομένη της γωνίας απώλειας και συνήθως εκφράζεται ως

Ταν δέλτα = ESR / X_ντο

Δοκιμές Tan Delta

Η δοκιμή μαύρου δέλτα διεξάγεται στη μόνωση περιελίξεων και καλωδίων. Αυτός ο έλεγχος χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της φθοράς του καλωδίου.

Εκτέλεση δοκιμής Tan Delta

Προκειμένου να εκτελεστεί η δοκιμή μαύρου δέλτα, πρέπει να ελεγχθεί η μόνωση των καλωδίων ή των περιελίξεων, πρώτα απομονώνεται και αποσυνδέεται. Από την πηγή ισχύος χαμηλής συχνότητας, εφαρμόζεται η τάση δοκιμής και λαμβάνονται οι απαραίτητες μετρήσεις από τον ελεγκτή tan delta και μέχρι την ονομαστική τάση των καλωδίων, η τάση δοκιμής αυξάνεται σταδιακά. Από το παραπάνω διάγραμμα φάσης της γέφυρας Schering, μπορούμε να υπολογίσουμε την τιμή του δέλτα μαύρου που ονομάζεται επίσης D (Παράγοντας διάχυσης). Το μαύρισμα δέλτα εκφράζεται ως

Ταν δέλτα = τουαλέτα₁Ρ₁= W * (Γ_δύοΡ₄/ R3) * (R₃ντο₄/ Γ_δύο) = WC₄Ρ₄

Μέτρηση σχετικής διαπερατότητας με Schering Bridge

Η διηλεκτρική υλική χαμηλή διαπερατότητα μετράται χρησιμοποιώντας τη γέφυρα Schering. Η διάταξη παράλληλης πλάκας της σχετικής διαπερατότητας εκφράζεται μαθηματικά ως

ε_ρ₌ντο_μικρόd / ε₀ΠΡΟΣ ΤΗΝ

Όπου «Cs» είναι η τιμή που μετράται η χωρητικότητα λαμβάνοντας υπόψη το δείγμα ως διηλεκτρική ή χωρητικότητα δείγματος, το «d» είναι το διάστημα μεταξύ των ηλεκτροδίων, το «Α» είναι η αποτελεσματική περιοχή των ηλεκτροδίων, το «d» είναι το πάχος του δείγματος, το «t» είναι το κενό μεταξύ του ηλεκτροδίου και του δείγματος, το «x» είναι η μείωση του διαχωρισμού μεταξύ του ηλεκτροδίου και του δείγματος και το ε0 είναι η διαπερατότητα του ελεύθερου χώρου.

μέτρηση της σχετικής διαπερατότητας

Η χωρητικότητα μεταξύ του ηλεκτροδίου και του δείγματος εκφράζεται μαθηματικά ως

Γ = Γ_μικρόντο₀/ Γ_μικρό+ Γ₀……… ισοδ. (Α)

Που ντο_μικρό= ε_ρε₀A / d Γ₀= ε₀Α / Τ

Υποκατάστατο Γ_μικρόκαι Γ₀οι τιμές στην εξίσωση (a) θα πάρουν

C = (ε_ρε₀A / d)( ε₀A / t) / (ε_ρε₀A / d)+( ε₀Α / Τ)

Η μαθηματική έκφραση για τη μείωση του δείγματος φαίνεται παρακάτω

ε_ρ= d / d - x

Αυτή είναι η εξήγηση της μέτρησης της σχετικής διαπερατότητας με τη γέφυρα Schering.

Χαρακτηριστικά

Τα χαρακτηριστικά της γέφυρας Schering είναι

Από τον πιθανό ενισχυτή, επιτυγχάνεται παροχή υψηλής τάσης.
Για τη δόνηση της γέφυρας, το γαλβανόμετρο χρησιμοποιείται ως ανιχνευτής
Στους βραχίονες ab και ad, τοποθετούνται οι πυκνωτές υψηλής τάσης.
Η αντίσταση του βραχίονα bc και cd είναι χαμηλή και οι σύνθετες αντιστάσεις ενός βραχίονα ab και ad είναι υψηλές.
Το σημείο «c» στο σχήμα είναι γειωμένο.
Η αντίσταση βραχίονα «ab» και «ad» διατηρείται υψηλή.
Στο μπράτσο 'ab' και 'ad', η απώλεια ισχύος είναι πολύ μικρή επειδή η αντίσταση των βραχιόνων ab και της διαφήμισης είναι υψηλή.

Συνδέσεις

Οι συνδέσεις δόθηκαν στο κιτ κυκλώματος γέφυρας Schering όπως παρακάτω.

“ψηφιακές σε αναλογικές εικόνες μετατροπέα ”

Συνδέστε τον θετικό ακροδέκτη της εισόδου στον θετικό ακροδέκτη του κυκλώματος
Συνδέστε τον αρνητικό ακροδέκτη της εισόδου στον αρνητικό ακροδέκτη του κυκλώματος
Ρυθμίστε την τιμή αντίστασης R3 σε μηδενική θέση και ορίστε την τιμή χωρητικότητας C3 σε μηδενική θέση
Ρυθμίστε την αντίσταση R2 στα 1000 ohms
Ενεργοποιήστε το τροφοδοτικό
Μετά από όλες αυτές τις συνδέσεις θα δείτε μια ένδειξη στον ανιχνευτή null, τώρα προσαρμόστε την αντίσταση δεκαετίας R1 για να λάβετε την ελάχιστη ένδειξη στον ψηφιακό ανιχνευτή null
Σημειώστε τις μετρήσεις της αντίστασης R1, R2 και της χωρητικότητας C2 και υπολογίστε την τιμή του άγνωστου πυκνωτή χρησιμοποιώντας τον τύπο
Επαναλάβετε τα παραπάνω βήματα ρυθμίζοντας την τιμή αντίστασης R2
Τέλος, υπολογίστε την χωρητικότητα και την αντίσταση χρησιμοποιώντας τον τύπο. Αυτή είναι η εξήγηση της εργασίας και των συνδέσεων της γέφυρας Schering

Προφυλάξεις

Μερικές από τις προφυλάξεις που πρέπει να λάβουμε κατά τη σύνδεση με τη γέφυρα είναι

Βεβαιωθείτε ότι η τάση δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 5 βολτ
Ελέγξτε σωστά τις συνδέσεις πριν ενεργοποιήσετε το τροφοδοτικό

Εφαρμογές

Μερικές από τις εφαρμογές της χρήσης Schering Bridge είναι

Schering γέφυρες που χρησιμοποιούνται από γεννήτριες
Χρησιμοποιείται από κινητήρες ισχύος
Χρησιμοποιείται σε εσωτερικά βιομηχανικά δίκτυα κ.λπ.

Πλεονεκτήματα του Schering Bridge

Τα πλεονεκτήματα της γέφυρας Schering είναι

Σε σύγκριση με άλλες γέφυρες, το κόστος αυτής της γέφυρας είναι μικρότερο
Από τη συχνότητα οι εξισώσεις ισορροπίας είναι δωρεάν
Σε χαμηλές τάσεις, μπορεί να μετρήσει μικρούς πυκνωτές

Μειονεκτήματα του Schering Bridge

Υπάρχουν πολλά μειονεκτήματα στη γέφυρα Schering χαμηλής τάσης, λόγω αυτών των μειονεκτημάτων απαιτείται η γέφυρα Schering υψηλής συχνότητας και τάσης για τη μέτρηση της μικρής χωρητικότητας.

Συχνές ερωτήσεις

1). Τι είναι μια ανεστραμμένη γέφυρα Schering;

Η γέφυρα Schering είναι ένας τύπος γέφυρας εναλλασσόμενου ρεύματος που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της χωρητικότητας των πυκνωτών.

2). Ποιος τύπος ανιχνευτή χρησιμοποιείται σε γέφυρες AC;

Ο τύπος του ανιχνευτή που χρησιμοποιείται στις γέφυρες AC είναι ένας ισορροπημένος ανιχνευτής.

3). Τι σημαίνει ένα κύκλωμα γέφυρας;

Το κύκλωμα γέφυρας είναι ένας τύπος ηλεκτρικού κυκλώματος που αποτελείται από δύο κλάδους.

4). Για ποια μέτρηση χρησιμοποιείται η γέφυρα Schering;

Η γέφυρα Schering χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της χωρητικότητας των πυκνωτών.

5). Πώς ισορροπείτε ένα κύκλωμα γέφυρας;

Το κύκλωμα γέφυρας πρέπει να ισορροπεί ακολουθώντας τις δύο συνθήκες ισορροπίας που είναι το μέγεθος και η κατάσταση γωνίας φάσης.

Σε αυτό το άρθρο, η επισκόπηση του Θεωρία γέφυρας Schering , συζητούνται τα πλεονεκτήματα, οι εφαρμογές, τα μειονεκτήματα, οι συνδέσεις που δίνονται στο κύκλωμα γέφυρας, η μέτρηση της σχετικής διαπερατότητας, το κύκλωμα γέφυρας Schering υψηλής τάσης, η μέτρηση του δέλτα μαύρου και τα βασικά στοιχεία του κυκλώματος γέφυρας AC. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, ποιος είναι ο παράγοντας ισχύος της γέφυρας Schering;