De bryggkretsar används för att mäta olika komponentvärden som motstånd, kapacitans, induktans, etc. Den enkla formen av en bryggkrets består av ett nätverk av fyra motstånd / impedansarmar som bildar en sluten krets. En strömkälla appliceras på två motsatta noder och en strömdetektor är ansluten till de återstående två noder. Den här artikeln diskuterar arbetet med Andersons bryggkrets och dess tillämpningar.
Bryggkretsarna använder nollindikeringsprincipen och jämförelsemätmetoden, detta kallas även ”Bridge Balance-tillstånd vid nollspänning. Bryggkretsen jämför värdena för en okänd komponent med värdena för en exakt känd standardkomponent. Således beror noggrannheten mest på bryggkretsen, inte på nollindikatorn.
Från ovanstående bryggkrets är balanseringsekvationen
Olika typer av broar
Två typer av broar som används för att mäta komponentvärdena. De är DC-broar och A.C-broar.
D.C-broar är
- Wheatstone bridge
- Kelvin-bron
De olika typerna av A.C-broar är,
- Induktansjämförelse bro
- Kapacitansjämförelsebrygga
- Maxwells bro
- Det finns bro
- Andersons bro
- Schering-bron
- Wien bro
A.C-broar
AC-broar används ofta för att mäta värdet på den okända impedansen (själv / ömsesidig induktans av induktorer eller kondensatorernas kapacitans exakt). En A.C-bryggkrets består av fyra impedanser, en källa för AC-matning och en balanserad detektor. Balansdetektorerna som vanligtvis används för A.C-broar är
- Hörlurar (vid frekvenserna 250 Hz till 3 till 4 kHz)
- Avstämbar förstärkarkrets (för ett frekvensområde 10Hz till 100Hz)
- Vibrationsgalvanometrar (för lågfrekvens från 5Hz till 1000 Hz)
Nollsvaret (bryggbalansvillkor) kan erhållas genom att variera en av bryggarmarna. Impedansen hos en komponent är i en form av polär som kan ha ett magnitud och ett fasvinkelvärde. För en AC-krets som visas ovan kan impedansen skrivas i termer av storlek och fasvinkel
Där Z1, Z2, Z3, Z4 är storheterna och θ1, θ2, θ3 och θ4 är fasvinklar. Produkten av alla impedanser måste utföras i polär form där alla storheter multipliceras och fasvinklar bör läggas till.
Här måste bryggan balanseras både för förhållandena och fasvinklarna. Från ovanstående ekvationer är två villkor uppfyllda för bryggbalansen. Jämförande magnituder på båda sidor, vi får storleksförhållandet som,
Z1.Z4 = Z2.Z3
Och fasvinklarna också, θ1 + θ4 = θ2 + θ3
Fasvinkeln är + ve induktiva impedanser och –ve för de kapacitiva impedanserna.
Andersons Bridge Construction and Working
Anderson's Bridge är en A.C-bro som används för att mäta spolens självinduktans. Det gör det möjligt att mäta en spoles induktans med en vanlig kondensator och motstånd. Det kräver inte en upprepad balansering av bron. Det är en modifiering av Maxwells Bridge där också värdet av självinduktans erhålls genom att jämföra den med en standardkondensator. Anslutningarna visas nedan.
Andersons Bridge Construction and Working
En arm på bron består av den okända induktorn Lx med känt motstånd i serie med Lx. Detta motstånd R1 inkluderar motståndet hos induktorn . Kapacitans C är standardkondensatorn med r, R2, R3 och R4 är icke-induktiva.
Bryggbalansekvationerna är,
i1 = i3 och i2 = i4 + ic,
V2 = i2.R3 och V3 = i3.R3
V1 = V2 + ic.r och V4 = V3 + i c r
V1 = i1.R1 + i1.ω.L1 och V4 = i4.R4
Nu ges spänningen V av,
Från ovanstående krets, R2, R4 och sällsynt i stjärnform, som omvandlas till sin ekvivalenta deltaform för att hitta bryggbalansekvationerna som visas i figuren nedan.
Elementen i motsvarande delta ges av,
R5 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / R4
R6 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / R2
R7 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / r
Nu shuntar R7 källan och därför påverkar den inte balansförhållandet. Således, genom att försumma R7 och omorganisera ett nätverk som ovan fig (b), får vi en Maxwell-induktansbro.
Således ges balansekvationen av
Lx = CR3R5 och
R1 = R3. (R5 / R6)
Genom att ersätta värdena R5 och R6 får vi
Om kondensatorn som används inte är perfekt förblir induktansvärdet oförändrat, men värdet på R1 ändras. Andersons bryggmetod kan också användas för att mäta kondensatorn C om en kalibrerad självinduktans är tillgänglig.
Ovanstående ekvation som vi erhöll är mer komplex än vi har fått i Maxwell-bron. När vi observerar ovanstående ekvationer kan vi enkelt säga att man för att få en konvergens av balans lättare bör göra alternativa justeringar av R1 och r i Andersons bro.
Låt oss nu se hur vi kan få värdet av den okända induktorn experimentellt. Först ställer du in signalgeneratorns frekvens på det hörbara området. Justera nu R1 och r så att hörlurarna (nolldetektor) ger ett minimalt ljud. Mät värdena på R1 och r (erhållna efter dessa justeringar) med hjälp av multimetern. Använd formeln som vi har härledt ovan för att ta reda på värdet av okänd induktans. Experimentet kan upprepas med det olika värdet på standardkondensatorn.
Fördelar med Andersons Bridge
- Den fasta kondensatorn används, medan andra broar använder en variabel kondensator.
- Bron används för noggrann bestämning av induktans i millimeterområdet.
- Denna brygga ger också ett exakt resultat för bestämning av kapacitans när det gäller induktans.
- Bron är lätt att balansera ur konvergenssynpunkt jämfört med Maxwells bro vid låga Q-värden.
Nackdelar med Andersons Bridge
- Det är mycket komplicerat än andra broar när det gäller antalet komponenter som används.
- Balansekvationer är också komplicerade att härleda.
- Bron kan inte enkelt skyddas på grund av den extra korsningspunkten för att undvika effekterna av avvikande kapacitanser.
Tillämpningar av Andersons Bridge
- Den används för att mäta spolens självinduktans (L)
- För att hitta värdet på induktiv reaktans (XL) hos spolen vid en specifik frekvens
Av ovanstående information kan vi slutligen dra slutsatsen att en Andersons-bro är välkänd för sin applikation som mäter självinduktans från några mikro Henry till flera Henry exakt. Vi hoppas att du har fått en bättre förståelse för detta koncept. Dessutom är alla tvivel angående detta koncept eller till genomföra elektriska och elektroniska projekt snälla, ge dina värdefulla förslag genom att kommentera i kommentarsektionen nedan. Här är en fråga till dig, Vilka tillämpningar har AC-broar?
