В мостовые схемы используются для измерения различных значений компонентов например, сопротивление, емкость, индуктивность и т. д. Простая форма мостовой схемы состоит из сети из четырех плеч сопротивления / импеданса, образующих замкнутую цепь. Источник тока подается на два противоположных узла, а датчик тока подключается к двум оставшимся узлам. В этой статье обсуждается работа схемы моста Андерсона и ее приложения.
В мостовых схемах используется принцип нулевой индикации и метод сравнения, это также известно как «состояние балансировки моста при нулевом напряжении». Мостовая схема сравнивает значения неизвестного компонента со значением точно известного стандартного компонента. Таким образом, точность в большей степени зависит от мостовой схемы, а не от нулевого индикатора.
Из вышеприведенной мостовой схемы уравнение балансировки выглядит следующим образом:
Различные типы мостов
Два типа мостов, используемых для измерения значений компонентов. Это мосты постоянного тока и мосты переменного тока.
D.C Bridges - это
- Мост Уитстона
- Кельвин мост
Различные типы мостов переменного тока:
- Мост сравнения индуктивности
- Мост сравнения емкостей
- Мост Максвелла
- Есть мост
- Мост Андерсона
- Мост Шеринга
- Венский мост
A.C Bridges
Мосты переменного тока часто используются для измерения значения неизвестного импеданса (собственная / взаимная индуктивность катушек индуктивности или емкость конденсаторов). Мостовая схема переменного тока состоит из четырех сопротивлений, источника питания переменного тока и симметричного детектора. Детекторы баланса, обычно используемые для мостов переменного тока:
- Наушники (на частотах от 250 Гц до 3-4 кГц)
- Схема настраиваемого усилителя (для диапазона частот от 10 Гц до 100 Гц)
- Вибрационные гальванометры (для низких частот от 5 Гц до 1000 Гц)
Нулевой отклик (состояние баланса моста) можно получить, изменяя одно из плеч моста. Импеданс компонента имеет полярную форму, которая может иметь величину и значение фазового угла. Для схемы переменного тока, показанной выше, импеданс можно записать через величину и фазовый угол.
Где Z1, Z2, Z3, Z4 - величины, а θ1, θ2, θ3 и θ4 - фазовые углы. Произведение всех импедансов должно быть выполнено в полярной форме, где все величины умножаются и фазовые углы должны быть добавлены.
Здесь мост должен быть сбалансирован как по величине условий, так и по фазовым углам. Из приведенных выше уравнений необходимо выполнить два условия для баланса моста. Приравнивая величины обеих сторон, мы получим условие величины как,
Z1.Z4 = Z2.Z3
И фазовые углы также, θ1 + θ4 = θ2 + θ3
Фазовый угол равен + ve для индуктивных сопротивлений и –ve для емкостных сопротивлений.
Строительство и работа моста Андерсона
Мост Андерсона - это мост переменного тока, используемый для измерения самоиндукции катушки. Позволяет измерить индуктивность катушки. с использованием стандартного конденсатора и резисторы. Не требует повторной балансировки моста. Это модификация моста Максвелла, в которой значение собственной индуктивности также получается путем сравнения ее со стандартным конденсатором. Подключения показаны ниже.
Строительство и работа моста Андерсона
Одно плечо моста состоит из неизвестного индуктора Lx с известным сопротивлением, соединенного последовательно с Lx. Это сопротивление R1 включает сопротивление индуктор . Емкость C - это стандартный конденсатор с r, R2, R3 и R4 неиндуктивны по своей природе.
Уравнения баланса моста:
i1 = i3 и i2 = i4 + ic,
V2 = i2.R3 и V3 = i3.R3
V1 = V2 + ic.r и V4 = V3 + я c р
V1 = i1.R1 + i1.ω.L1 и V4 = i4.R4
Теперь напряжение V определяется как
Из приведенной выше схемы R2, R4 и редко в звездообразной форме, которая преобразуется в эквивалентную дельта-форму, чтобы найти уравнения баланса моста, как показано на рисунке ниже.
Элементы в эквивалентной дельте задаются следующим образом:
R5 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / R4
R6 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / R2
R7 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / r
Теперь R7 шунтирует источник и, следовательно, не влияет на состояние баланса. Таким образом, пренебрегая R7 и перестраивая сеть, как показано на рисунке (b), мы получаем мост индуктивности Максвелла.
Таким образом, уравнение баланса имеет вид
Lx = CR3R5 и
R1 = R3. (R5 / R6)
Подставляя значения R5 и R6, получим
Если используемый конденсатор не идеален, значение индуктивности остается неизменным, но значение R1 изменяется. Метод моста Андерсона также может использоваться для измерения конденсатора C, если доступна калиброванная самоиндукция.
Полученное выше уравнение является более сложным, чем мы получили в мосту Максвелла. Наблюдая за приведенными выше уравнениями, мы можем легко сказать, что для более легкого достижения сходимости баланса необходимо поочередно регулировать R1 и r в мосте Андерсона.
Теперь давайте посмотрим, как мы можем экспериментально получить значение неизвестной индуктивности. Сначала установите частоту генератора сигналов на слышимый диапазон. Теперь настройте R1 и r так, чтобы наушники (нулевой детектор) давали минимальный звук. Измерьте значения R1 и r (полученные после этих регулировок) с помощью мультиметра. Используйте формулу, которую мы вывели выше, чтобы узнать значение неизвестной индуктивности. Эксперимент можно повторить с другим номиналом стандартного конденсатора.
Преимущества моста Андерсона
- Используется постоянный конденсатор, тогда как в других мостах используется переменный конденсатор.
- Мост используется для точного определения индуктивности в миллиметровом диапазоне.
- Этот мост также дает точный результат для определения емкости по индуктивности.
- Мостик легко сбалансировать с точки зрения конвергенции по сравнению с мостом Максвелла в случае низких значений Q.
Недостатки моста Андерсона
- Он очень сложен по сравнению с другими мостами с точки зрения количества используемых компонентов.
- Уравнения баланса также сложно вывести.
- Мост нельзя легко экранировать из-за дополнительной точки соединения, чтобы избежать влияния паразитных емкостей.
Применение моста Андерсона
- Он используется для измерения самоиндукции катушки (L)
- Чтобы найти значение индуктивного реактивного сопротивления (XL) катушки на определенной частоте
Из приведенной выше информации, наконец, мы можем сделать вывод, что мост Андерсона хорошо известен своим применением для измерения самоиндукции от нескольких микро Генри до нескольких точных значений Генри. Мы надеемся, что вы лучше понимаете эту концепцию. Кроме того, любые сомнения относительно этой концепции или реализовать электрические и электронные проекты пожалуйста, дайте свои ценные предложения, комментируя в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос, Каковы применения мостов переменного тока?
