Kretsarna som används för att beräkna det okända motstånd , induktans, kapacitans, frekvens och ömsesidig induktans kallas AC-broar. Dessa kretsar arbetar med en växelspänningssignal. Dessa broar arbetar på principen om balansförhållande mellan impedanser som erhålls av nolldetektorn och ger exakta resultat. I några av kretsarna kan en AC-förstärkare användas istället för nolldetektorn. Balansekvationerna erhållna från kretsen kan användas för att bestämma okänt motstånd, kapacitans och induktans och även oberoende av frekvens. AC-broarna används i kommunikationssystem , komplexa elektriska och elektroniska kretsar och många fler. Det finns olika typer av AC-broar som används i elektroniska kretsar. De är Maxwells bridge, Maxwells Wein bridge, Anderson bridge, Hay's bridge, Owen bridge, De Sauty bridge, Schering bridge och Wein series bridge.
Definition av Maxwells Bridge
Maxwells bro är också känd som Maxwells Wein-bro eller modifierad form av Wheatstone bridge eller Maxwells induktanskapacitansbro, består av fyra armar som används för att mäta okända induktanser i termer av kalibrerade kapacitanser och motstånd. Den kan användas för att mäta okänt induktansvärde och jämför det med standardvärdet. Det fungerar på principen om jämförelse av kända och okända induktansvärden.
Den använder nullböjningsmetoden för att beräkna induktans med en parallellkalibrerad motstånd och kondensator. Maxwells bryggkrets sägs vara i resonans om den positiva fasvinkeln för en induktiv impedans kompenseras med den negativa fasvinkeln för den kapacitiva impedansen (ansluten i motsatt arm). Därför kommer ingen ström att strömma genom kretsen och ingen potential över nolldetektorn.
Maxwells Bridge Formula
Om maxwells brygga är i balansläge kan den okända induktansen mätas med hjälp av en variabel standardkondensator. Maxwells bryggformel ges som (i termer av induktans, motstånd och kapacitans)
R1 = R2r3 / R4
L1 = R2R3C4
Kvalitetsfaktorn för Maxwells bryggkrets ges som,
Q = ωL1 / R1 = ωC4R4
Maxwells Bridge Circuit
Maxwells bryggkrets består av fyra armar kopplade i kvadratisk eller rombform. I denna krets innehåller två armar ett enda motstånd, en annan arm innehåller ett motstånd och induktor i seriekombination, och den sista armen innehåller ett motstånd och kondensator i parallell kombination. Den grundläggande Maxwells bryggkretsen visas nedan.
Maxwells Bridge Circuit
En växelspänningskälla och en nolldetektor är diagonalt anslutna till bryggkretsen för att mäta det okända induktansvärdet och jämföras med de kända värdena.
Maxwells Bridge-ekvation
Från kretsen är AB, BC, CD och DA de fyra armarna som är anslutna i rombform.
AB och CD är motstånden R2 och R3,
BC är en seriekombination av motstånd och induktor ges som Rx och Lx.
DA är en parallell kombination av motstånd och kondensator ges som R1 och C1
Tänk på att Z1, Z2, Z3 och ZX är impedanserna för bryggkretsens fyra armar. Värdena för dessa impedanser ges som,
Z1 = (R1 + jwL1) [eftersom Z1 = R1 + 1 / jwC1]
Z2 = R2
Z3 = R3
ZX = (R4 + jwLX)
Eller
Z1 = R1 parallellt med C1, dvs Y1 = 1 / Z1
Y1 = 1 / R1 + j ωC1
Z2 = R2
Z3 = R3
Zx = Rx i serie med Lx = Rx + jωLx
Ta balansekvationen för en grundläggande växelströmskring enligt följande,
Z1Zx = Z2Z3
Zx = Z2Z3 / Z1
Ersätt impedansvärdena för Maxwells bryggkrets i ovanstående balansekvation. Sedan,
Rx + jωLx = R2R3 ((1 / R1) + jωC1)
Rx + jωLx = R2R3 / R1 + jωC1R2R3
Likställ nu de verkliga och imaginära termerna från ovanstående två ekvationer,
Rx = R2R3 / R1 och Lx = C1R2R3
Q = ωLx / Rx = ωC1R2R3x R1 / R2R3 = ωC1R
Där Q = kvalitetsfaktor för bryggkretsen
Rx = okänt motstånd
Lx = okänd induktans
R2 och R3 = kända icke-induktiva motstånd
C1 = kondensator ansluten parallellt med det variabla motståndet R1
Fasordiagram
Maxwells bro används för att mäta den okända induktansen i kretsen med hjälp av kalibrerade motstånd och kondensatorer . Denna bryggkrets jämför det kända induktansvärdet med ett standardvärde. Maxwells bryggfasordiagram krets i balansläge visas nedan.
Fasordiagram
Maxwells bryggkrets sägs vara i ett balanserat tillstånd om fasförskjutningarna hos induktorer och kondensatorer är motsatta till varandra. Det betyder att kapacitiv impedans och induktiv impedans är placerade mittemot varandra i bryggkretsen. Den nuvarande I3 och I4 är i fas med I1 och I2. Genom att variera bryggkretsens impedanser kan strömmen ligga bakom den applicerade växelspänningssignalen.
Mätfel kan elimineras på grund av den ömsesidiga induktansen mellan de två indikatorerna. Eftersom betydande fel kan uppstå på grund av kopplingen mellan spolarna i kretsen. För att uppnå kretsens balansvillkor är den variabla kondensatorn och motståndet anslutna parallellt. De uppmätta induktanserna i balans är oberoende av frekvenser.
Typer av Maxwells Bridge
De olika typerna av broar är
Maxwells induktansbro
Denna typ av bryggkrets används för att mäta det okända induktansvärdet för kretsen genom att jämföra det med ett standardvärde för självinduktans. Två armar i bryggkretsen kända icke-induktiva motstånd, en annan arm innehåller variabel induktans med ett fast motstånd i serie, och en annan en arm innehåller okänd induktans i serie med ett motstånd. Växelströmskällan och en nolldetektor är anslutna över kretsens korsningar. Kretsschemat visas nedan.
Maxwells induktansbro
Vid balansförhållandet ges formeln för Maxwells induktanskrets som,
Där L1 = Okänd induktans med ett motstånd R1
R2 och R3 är de icke-induktiva motstånden
L2 är den variabla induktansen med ett fast motstånd r2
R2 är det variabla motståndet i serie med L2
Maxwells induktans kapacitans bro
Denna typ av bryggkrets används för att mäta okänt induktansvärde genom att jämföra det med en variabel standardkondensator. Växelspänningssignalen och en nolldetektor är anslutna vid korsningarna.
Induktanskapacitetsbrygga
Från kretsen kan vi observera att
En arm innehåller variabel standardkondensator C1 parallellt med ett variabelt icke-induktivt motstånd R1
De andra två armarna innehåller kända icke-induktiva motstånd R2 och R3
En annan arm innehåller okänd induktans Lx med ett motstånd Rx i serie vars värde ska mätas och jämföras med ett känt värde.
Uttrycket för Maxwells induktanskapacitans ges som, (i balansförhållande
Q = kvalitetsfaktor för Maxwells bryggkrets
Fördelar med Maxwells Bridges
Fördelarna är
- I balansförhållandet är bryggkretsen oberoende av frekvens
- Det hjälper till att mäta ett brett spektrum av induktansvärden vid ljud- och effektfrekvens
- För att mäta induktansvärdet direkt används skalan för kalibrerat motstånd.
- Den används för att mäta det höga induktansområdet och jämförs med ett standardvärde.
Nackdelar med Maxwells Bridge
Nackdelarna är
- Den fasta kondensatorn i Maxwells bryggkrets kan skapa interaktion mellan motstånd och reaktansbalans.
- Det är inte lämpligt att mäta ett högt kvalitetsfaktorintervall (Q-värden> = 10)
- Den variabla standardkondensatorn som används i kretsen är mycket kostsam.
- Det används inte för att mäta lågkvalitetsfaktorn (Q-värde) på grund av kretsbalanstillståndet. Därför används den för spolar av medel kvalitet.
Tillämpningar av Maxwells Bridge
Ansökningarna är
- Används i kommunikationssystem
- Används i elektroniska kretsar
- Används i kraft- och ljudfrekvenskretsar
- Används för att mäta okända induktansvärden i kretsen och jämförs med ett standardvärde.
- Används för att mäta spolar av medelkvalitet.
- Används i filterkretsar, instrumentering, linjära och icke-linjära kretsar
- Används i kraftomvandlingskretsar.
Vanliga frågor
1). Vad är AC- och DC-broar?
AC-broar och DC-broar används för att mäta okända komponenter som induktans, kapacitans och motstånd. Eller mäta okända impedanser i kretsen.
De olika typerna av AC-broar är Maxwells bro, Maxwells Wien-bro, Anderson Bridge, Hay's Bridge, Owen Bridge, De Sauty Bridge, Schering Bridge och Wein Series Bridge.
DC-broarna används för att mäta okänt motstånd i bryggkretsen. De olika typerna av DC-broar är Wheatstones bro, Kelvin-bro och spännviddsbro.
2). Vilken brygga är frekvenskänslig?
Wiens bro är frekvenskänslig.
3). Vad är syftet med en bryggkrets?
Syftet med bryggkretsen är att korrigera den elektriska strömmen i strömförsörjningen och mäta kretsens okända impedans och jämföra den med ett känt värde.
4). Vad är formeln för självinduktans?
När flödet är känt ges formeln för självinduktans som,
L = NΦm / I.
Där 'L' är självinduktansen hos Henry
'Φm' är det magnetiska flödet i spolen
'N' är antalet varv
'I' är strömmen som strömmar genom spolen i Amperes.
5). Vad är RC- och LC-oscillatorer?
LC-oscillator använder kretsen för induktorkondensatortank och det är en typ av positiv återkopplingsoscillator för att producera ihållande svängningar.
Den linjära oscillatorn som använder motstånd och kondensatorer för att bilda RC-nätverket med positiv återkoppling kallas RC-oscillatorn. Det är också känt som en sinusformad oscillator.
Således är detta allt en översikt över Maxwells bro kretsens definition, typer, formel, ekvation, typer, applikationer, fördelar och nackdelar. Här är en fråga till dig, 'vilka är de andra typerna av bryggkretsar?'
