Det moderna kommunikationssystemet använder AC-broar med komplexa elektriska och elektroniska kretsar och många fler. De olika typerna av AC-broar som används i elektroniska kretsar är Maxwells bro, Maxwells Wein-bro, Anderson bridge , Hay's bridge, Owen bridge, De Sauty bridge, Schering bridge och Wien series bridge. Även om det finns olika typer av AC-broar för att mäta spolens kvalitetsfaktorer, är de begränsade till ett litet intervall. Till exempel, Maxwells bro är begränsad för att mäta kvalitetsfaktorn större än 10. Hay's bridge är lämplig för kvalitetsfaktorintervallet 1 till 10. Anderson bridge används för att mäta induktansvärden varierar från några mikro Henrys. Därför behöver vi en bryggkrets, som bör vara lämplig för att mäta ett brett spektrum av induktorer. Den brokretsen heter Owens bridge.
Owens Bridge Definition
Definition: Owens brokrets definieras som AC-bron som används för att mäta ett brett spektrum av okänd induktans när det gäller motstånd och kapacitans. Det fungerar vanligtvis på jämförelseprincipen. Det betyder den uppmätta okända induktans värdet jämförs med standard eller känd kondensator. Denna typ av bryggkrets använder en standardkondensator och en variabelt motstånd för excitation.
Owens Bridge Circuit
Owens brokrets innehåller fyra armar kopplade i en kvadrat eller i en rombform. En växelspänningssignal och en nolldetektor är anslutna över armarnas korsningar. Kretsschemat för Owens-bron visas nedan.
owens-bridge-krets
- Från ovanstående krets kan vi observera att ab, bc, cd och da är de fyra armarna som är anslutna som en bro.
- Arm 'ab' innehåller okänd självinduktans 'L1' med motstånd 'R1'
- Arm 'bc' innehåller rent motstånd 'R3'
- Den andra armen 'cd' innehåller en fast standard kondensator 'C4'
- De sista armarna 'da' innehåller variabelt icke-induktivt motstånd 'R2' i serie med en variabel standardkondensator 'C2'.
- En nolldetektor är ansluten för att veta balanstillståndet för brokrets .
Den modifierade Owens bro innehåller voltmeter parallellt med motstånd anslutet till en av armarna. En amperemätare är också kopplad i serie till bryggkretsen för att mäta DC-ström medan växelströmmen kan mätas med en voltmeter. Den modifierade kretsen för Owens bridge visas nedan.
modifierad-owens-bro
Teorin om Owens Bridge
Teorin om Owens bridge är inget annat än, den okända induktansen 'L1' jämförs med den kända kondensatorn 'C4' ansluten till arm 'cd' i bryggkretsen. I balansförhållandet kan det icke-induktiva motståndet 'R2' och den variabla standardkondensatorn 'C2' varieras oberoende av varandra. Följaktligen flyter ingen ström genom bryggkretsen och ingen potential kommer att registreras av nolldetektorn.
Från Owens brokrets kan vi observera att
Okänd självinduktans ”L1”
Rent motstånd 'R3' (fast icke-induktivt motstånd)
Fast standardkondensator 'C4'
Variabelt icke-induktivt motstånd 'R2' i serie med en variabel standardkondensator 'C2'.
En nolldetektor är ansluten för att känna till bryggkretsens balansförhållande.
Tänk på den balanserade ekvationen för en grundläggande AC-brytkrets
Z1Z4 = Z2Z3
Ersätt nu impedanserna hos Owens bryggkrets i ovanstående ekvation
Sedan
(R1 + j2L1) (1 / j2C4) = (R2 + 1 / j2C2) R3
Separera nu de verkliga och imaginära termerna från ovanstående ekvation
Vi får,
L1 = R2R3C4
Den okända induktansen kan mätas från ovanstående ekvation
R1 = R3 (C4 / C2)
Värdet på en variabel standard kondensator 'C2' mäts.
Fasordiagram över Owens Bridge
Fasordiagrammet för Owens bridge visas nedan.
fasdiagram
Från fasordiagrammet ovan kan vi observera att
Den horisontella axeln representerar strömmen I1, E3 = I3R3 och E4 = ωI2C4 som är i samma fas. Och även spänningsfallet på 'i1r1' representerar den horisontella axeln.
Spänningsfallet 'e1 representerar summan av induktivt spänningsfall (ωL1L1) och resistivt spänningsfall (I1R1)
Vid bryggkretsens balansvillkor är spänningsfallet 'E1' och 'E2' lika över armarna och representerade på samma axel.
På samma sätt är spänningsfallet 'e3' summan av resistivt spänningsfall (I2R2) och kapacitivt spänningsfall (I2 / wC2). På grund av den fasta kondensatorn blir strömmen i1 vinkelrät (90 grader) spänningsfall 'e4'. Strömmen ”I2” och spänningsfallet I2R2 representerar den vertikala axeln. Matningsspänningen representerar 'E1' och 'E3'.
Fördelar
Fördelarna med Owens bridge är att den okända induktansen som mäts är oberoende av frekvens och inte kräver någon frekvensförsörjning.
- Balansekvationen kan erhållas mycket enkelt och enkelt.
- Den används för att mäta ett brett spektrum av induktans när det gäller kapacitans.
- Det används också för att mäta ett brett spektrum av kapacitansvärden (vi får från den slutliga balansekvationen).
Nackdelar
Nackdelarna med Owens bro inkluderar är
- En variabel standardkondensator som används i denna bryggkrets är mycket kostsam. Så kostnaden för Owens brokrets ökar också.
- Noggrannheten hos den variabla standardkondensatorn som används i kretsen är mycket låg (nästan 1%)
- Användningen av en större variabel standardkondensator skulle öka räckvidden för en kvalitetsfaktor för den uppmätta spolen. Detta kan öka kostnaden för kretsen ytterligare.
Vanliga frågor
1). Vad är en nolldetektor?
Det hjälper till att hitta balansförhållandet för AC-bryggkretsen (när det angivna värdet är noll). Och det jämför det okända värdet (induktans / motstånd / kapacitans / impedans) med ett känt värde (referens- eller standardvärde).
2). Vad menar du med spolens kvalitetsfaktor (q-faktor)?
Det är förhållandet mellan spolens reaktans och dess motstånd vid arbetsfrekvensen.
Q = ωL / R = XL / R
3). Vilka är de typer av fel som inträffade i AC-broar?
Magnetfältläckagefel virvelströmsfel, frekvensfel och vågformsfel.
4). Vilken typ av bro används för att mäta kapacitans?
Wien-bron används för att mäta kapacitans i termer av kalibrerat motstånd och frekvens.
5). Varför använder AC-broar inte galvanometer istället för nolldetektorn?
En galvanometer används inte i växelströmsbryggor eftersom den endast mäter flödet av likström (DC).
Således handlar det här om definitionen, kretsen, teorin, fördelarna och nackdelarna med Owen's bro . Här är en fråga till dig, 'Vilka tillämpningar har Owens bro?'
