Схемы, которые используются для вычисления неизвестного сопротивление , индуктивность, емкость, частота и взаимная индуктивность называются мостами переменного тока. Эти схемы работают с сигналом переменного напряжения. Эти мосты работают по принципу сбалансированного соотношения импедансов, который достигается нулевым детектором и дает точные результаты. В некоторых схемах вместо нуль-детектора можно использовать усилитель переменного тока. Уравнения баланса, полученные из схемы, можно использовать для определения неизвестного сопротивления, емкости и индуктивности, а также независимо от частоты. Мосты переменного тока используются в системы связи , сложные электрические и электронные схемы и многое другое. В электронных схемах используются разные типы мостов переменного тока. Это мост Максвелла, мост Максвелла Вейна, мост Андерсона, мост Хэя, мост Оуэна, мост Де Саути, мост Шеринга и мост серии Вайна.
Определение моста Максвелла
Мост Максвелла также известен как мост Максвелла Вайна или модифицированная форма Мост Уитстона или индуктивно-емкостный мост Максвелла, состоит из четырех плеч, используемых для измерения неизвестных индуктивностей в терминах калиброванных емкостей и сопротивлений. Его можно использовать для измерения неизвестного значения индуктивности и сравнения его со стандартным значением. Он работает по принципу сравнения известных и неизвестных значений индуктивности.
Он использует метод нулевого отклонения для расчета индуктивности с параллельной калибровкой резистор и конденсатор. Говорят, что мостовая схема Максвелла находится в резонансе, если положительный фазовый угол индуктивного импеданса компенсируется отрицательным фазовым углом емкостного импеданса (подключенного в противоположном плече). Следовательно, в цепи не будет протекать ток и нет потенциала на детекторе нуля.
Формула моста Максвелла
Если мост Максвелла находится в состоянии баланса, неизвестную индуктивность можно измерить с помощью переменного стандартного конденсатора. Формула моста Максвелла дается как (с точки зрения индуктивности, сопротивления и емкости)
R1 = R2r3 / R4
L1 = R2R3C4
Добротность мостовой схемы Максвелла определяется как
Q = ωL1 / R1 = ωC4R4
Схема моста Максвелла
Мостовая схема Максвелла состоит из 4 плеч, соединенных в форме квадрата или ромба. В этой схеме два плеча содержат один резистор, еще одно плечо содержит последовательно соединенные резистор и индуктивность, а последнее плечо содержит параллельную комбинацию резистора и конденсатора. Базовая мостовая схема Максвелла показана ниже.
Схема моста Максвелла
Источник переменного напряжения и нулевой детектор подключены по диагонали к мостовой схеме для измерения неизвестного значения индуктивности и сравнения с известными значениями.
Уравнение моста Максвелла
На схеме AB, BC, CD и DA - это 4 руки, соединенные в форме ромба.
AB и CD - резисторы R2 и R3,
BC - это последовательная комбинация резистора и катушки индуктивности, обозначенная как Rx и Lx.
DA - это параллельная комбинация резистора и конденсатора, обозначенная как R1 и C1.
Считайте, что Z1, Z2, Z3 и ZX - это импедансы четырех плеч мостовой схемы. Значения этих импедансов представлены как,
Z1 = (R1 + jwL1) [поскольку Z1 = R1 + 1 / jwC1]
Z2 = R2
Z3 = R3
ZX = (R4 + jwLX)
Или же
Z1 = R1 параллельно C1, то есть Y1 = 1 / Z1
Y1 = 1 / R1 + j ωC1
Z2 = R2
Z3 = R3
Zx = Rx последовательно с Lx = Rx + jωLx
Возьмите уравнение баланса базовой мостовой схемы переменного тока следующим образом:
Z1Zx = Z2Z3
Zx = Z2Z3 / Z1
Подставьте значения импедансов мостовой схемы Максвелла в приведенное выше уравнение баланса. Потом,
Rx + jωLx = R2R3 ((1 / R1) + jωC1)
Rx + jωLx = R2R3 / R1 + jωC1R2R3
Теперь приравняйте действительные и мнимые члены из двух приведенных выше уравнений,
Rx = R2R3 / R1 и Lx = C1R2R3
Q = ωLx / Rx = ωC1R2R3x R1 / R2R3 = ωC1R
Где Q = добротность мостовой схемы
Rx = неизвестное сопротивление
Lx = неизвестная индуктивность
R2 и R3 = известные неиндуктивные сопротивления
C1 = конденсатор, подключенный параллельно переменному резистору R1
Диаграмма фазора
Мост Максвелла используется для измерения неизвестной индуктивности цепи с помощью калиброванных резисторов и конденсаторы . Эта мостовая схема сравнивает известное значение индуктивности со стандартным значением. Векторная диаграмма моста Максвелла Схема в состоянии баланса показана ниже.
Диаграмма фазора
Говорят, что мостовая схема Максвелла находится в сбалансированном состоянии, если фазовые сдвиги катушек индуктивности и конденсаторов противоположны друг другу. Это означает, что в мостовой схеме емкостный импеданс и индуктивный импеданс расположены напротив друг друга. Ток I3 и I4 синфазны с I1 и I2. Изменяя импедансы мостовой схемы, ток может отставать от подаваемого сигнала переменного напряжения.
Ошибки измерения можно устранить за счет взаимной индуктивности между двумя индикаторами. Поскольку существенные ошибки могут возникнуть из-за связи между катушками в цепи. Чтобы добиться сбалансированности схемы, переменный конденсатор и резистор подключены параллельно. Измеренные индуктивности в состоянии баланса не зависят от частот.
Типы моста Максвелла
Различные типы мостов
Индуктивный мост Максвелла
Этот тип мостовой схемы используется для измерения неизвестного значения индуктивности цепи путем сравнения его со стандартным значением самоиндукции. Два плеча мостовой схемы известны безындуктивными сопротивлениями, еще одно плечо содержит переменную индуктивность с постоянным резистором, включенным последовательно, а еще одно плечо содержит неизвестную индуктивность последовательно с резистором. Источник переменного напряжения и нулевой детектор подключены к соединениям цепи. Принципиальная схема показана ниже.
Индуктивный мост Максвелла
В состоянии баланса формула для цепи индуктивности Максвелла имеет следующий вид:
Где L1 = неизвестная индуктивность с резистором R1
R2 и R3 - неиндуктивные сопротивления
L2 - переменная индуктивность с фиксированным сопротивлением r2
R2 - переменный резистор, включенный последовательно с L2.
Индуктивно-емкостной мост Максвелла
Этот тип мостовой схемы используется для измерения неизвестного значения индуктивности путем сравнения его с переменным стандартным конденсатором. Сигнал переменного напряжения и нулевой детектор подключены в местах соединения.
Индуктивно-емкостной мост
Из схемы мы можем видеть, что,
Одно плечо содержит переменный стандартный конденсатор C1, включенный параллельно с переменным безындукционным сопротивлением R1.
Два других плеча содержат известные неиндуктивные резисторы R2 и R3.
Другое плечо содержит неизвестную индуктивность Lx с последовательно включенным резистором Rx, значение которого необходимо измерить и сравнить с известным значением.
Выражение для емкости индуктивности Максвелла дается как, (в состоянии баланса
Q = добротность мостовой схемы Максвелла
Преимущества мостов Максвелла
Преимущества
- В состоянии баланса мостовая схема не зависит от частоты
- Он помогает измерять широкий диапазон значений индуктивности на звуковой и промышленной частоте.
- Для непосредственного измерения значения индуктивности используется шкала калиброванного сопротивления.
- Он используется для измерения индуктивностей в большом диапазоне и сравнения со стандартным значением.
Недостатки моста Максвелла
Недостатки:
- Конденсатор постоянной емкости в мостовой схеме Максвелла может создавать взаимодействие между сопротивлением и балансом реактивного сопротивления.
- Не подходит для измерения высокого коэффициента качества (значения Q> = 10)
- Стандартный конденсатор переменного тока, используемый в схеме, очень дорог.
- Он не используется для измерения коэффициента низкой добротности (значения Q) из-за состояния баланса цепи. Следовательно, он используется для катушек среднего качества.
Применение моста Максвелла
Приложения
- Используется в системах связи
- Используется в электронных схемах
- Используется в цепях питания и звуковых частот
- Используется для измерения неизвестных значений индуктивности цепи и сравнения со стандартным значением.
- Используется для измерения катушек среднего качества.
- Используется в схемах фильтров, КИП, линейных и нелинейных схемах.
- Используется в схемах преобразования энергии.
FAQs
1). Что такое мосты постоянного и переменного тока?
Мосты переменного тока и мосты постоянного тока используются для измерения неизвестных компонентов, таких как индуктивность, емкость и сопротивление. Или измерьте неизвестные импедансы цепи.
К различным типам мостов переменного тока относятся мост Максвелла, мост Винса Максвелла, мост Андерсона, мост Хэя, мост Оуэна, мост Де Саути, мост Шеринга и мост серии Вайна.
Мосты постоянного тока используются для измерения неизвестного сопротивления в мостовой цепи. К различным типам мостов постоянного тока относятся мост Уитстона, мост Кельвина и мост с тензодатчиками.
2). Какой мост частотно-чувствительный?
Мост Вина чувствителен к частоте.
3). Для чего нужна мостовая схема?
Назначение мостовой схемы - выпрямить электрический ток в источнике питания, измерить неизвестное полное сопротивление цепи и сравнить его с известным значением.
4). Какая формула самоиндукции?
Когда поток известен, формула для самоиндукции имеет вид,
L = NΦm / I.
Где 'L' - самоиндукция в системе Генри.
‘Φm’ - магнитный поток в катушке
«N» - количество оборотов
«I» - это ток, протекающий через катушку в амперах.
5). Что такое генераторы RC и LC?
Генератор LC использует цепь емкости индуктора-конденсатора и представляет собой тип генератора с положительной обратной связью для создания устойчивых колебаний.
Линейный генератор, в котором используются резисторы и конденсаторы для формирования RC-цепи с положительной обратной связью, называется RC-генератором. Он также известен как синусоидальный генератор.
Таким образом, это все обзор моста Максвелла определение схемы, типы, формулы, уравнения, типы, применения, преимущества и недостатки. Вот вам вопрос: «Какие еще типы мостовых схем?»
