Schering Bridge är en elektrisk krets som används för att mäta de isolerande egenskaperna hos en elektrisk kabel och utrustning. Det är en AC-bryggkrets utvecklad av Harald Ernst Malmsten Schering (25 november 1880 - 10 april 1959). Det har den största fördelen att den balanserade ekvationen är oberoende av frekvensen. De ursprungliga strömbryggorna är AC-broarna, de är de mest populära, bekväma och framstående eller exakta instrumenten, som används för att mäta växelströmsmotstånd, kapacitans och induktans. Ac-broarna är precis som DC broar men skillnaden mellan växelströmsbryggorna och likströmsbryggorna är strömförsörjningen.

Vad är Schering Bridge?

Definition: Schering-bron är en typ av AC-brygga, som används för att mäta en okänd kapacitans, relativ permeabilitet, avledningsfaktor och dielektrisk förlust av en kondensator. Högspänningen i denna brygga erhålls med hjälp av steg-upp-transformatorn. Huvudsyftet med denna bro är att hitta kapacitansvärde. Huvudapparaten som krävs för anslutning är tränarsats, årtionskapacitanslåda, multimeter, CRO och patchackord. Formeln som används för att få kapacitansvärdet är CX = C_två(R₄/ R₃).

Grundläggande AC Bridge Circuit

I AC-broar används kraftledningarna som en källa till excitation vid låga frekvenser, oscillatorer används som källa vid högfrekventa mätningar. Frekvensområdet för en oscillator är 40 Hz till 125 Hz. AC-bryggorna mäter inte bara motståndet, kapacitansen och induktansen utan mäter också effektfaktorn och lagringsfaktorn och alla AC-broar är baserade på Wheatstone-bron. Grundkretsschemat för en växelströmsbro visas i figuren nedan.

basic-ac-bridge-krets

Det grundläggande kretsschemat för en AC-bryggkrets består av Z1, Z2, Z3 och Z4 fyra impedanser, en detektor och en växelspänningskälla. Detektorn är placerad mellan punkten 'b' och 'd' och denna detektor används för att balansera bron. En växelströmskälla är placerad mellan punkten 'a' och 'c' och den levererar ström till bryggnätet. Potentialen för punkt 'b' är densamma som den potentiella punkten 'd'. När det gäller amplitud och fas är båda de potentiella punkterna som b & d lika. Både i storlek och fas är punkten 'a' till 'b' spänningsfallet lika med spänningsfallpunkten a till d.

När AC-bryggorna används för mätning vid låga frekvenser används kraftledningen som en försörjningskälla och när mätningarna utförs vid de höga frekvenserna används de elektroniska oscillatorerna för strömförsörjningen. En elektronisk oscillator används som en källa för strömförsörjning, frekvenserna som tillhandahålls av oscillatorn är fasta och utgångsvågformerna från en elektronisk oscillator är sinusformad. Det finns tre typer av detektorer som används i AC-broar, de är hörlurar, vibrerande galvanometrar och avstämbar förstärkare kretsar.

Det finns olika frekvensområden och i det kommer en viss detektor att användas. Hörlurarnas lägre frekvensområde är 250Hz och högfrekvensområdet ligger över upp till 3 till 4KHz. Vibrationsfrekvensområdet för galvanometer är från 5Hz till 1000Hz och det är känsligare under 200Hz. Det avstämbara förstärkarkretsens frekvensområde är från 10Hz till 100KHz.

Högspänning Schering Bridge Circuit Diagram

Schering-bryggans högspänningsdiagram visas i figuren nedan. Bron består av fyra armar, i den första armen finns det två okända kapacitanser C1 och C2 som vi måste hitta och motstånd R1 är anslutet och i den andra armen är den variabla kapacitansen C4 och motstånden R3 och R4 anslutna. I mitten av bron är D-detektorn ansluten.

“vad betyder elektronisk kommunikation ”

högspännings-Schering-bron

I figuren är 'C1' kondensatorn vars kapacitans måste utvecklas, 'R1' är ett seriemotstånd som representerar förlusten i kondensatorn C1, C2 är s standardkondensator, 'R3' är ett icke-induktivt motstånd, 'C4 'är en variabel kondensator och' R4 'är ett variabelt icke-induktivt motstånd parallellt med den variabla kondensatorn' C4 '.

Genom att använda bryggans balansvillkor är förhållandet mellan impedans 'Z1 och Z2' lika med impedansen 'Z3 & Z4', det uttrycks som

Z1 / Z2 = Z3 / Z4

Z1 * Z4 = Z3 * Z2 ………………… ekvivalenter (1)

Var MED_{1 =}R₁+ 1 / jwC₁MED_{2 =}1 / jwC_tvåMED_{3 =}R₃MED_{4 =}(R₄+ 1 / jwC₄R₄) / (R₄- 1 / jwC₄R₄)

Ersätt nu värdena för impedanserna Z1, Z2, Z3 och Z4 i ekvation 1, får värdena C1 och R1.

(R₁+ 1 / jw C₁) [(R₄+ 1 / jwC₄R₄) / (R₄- 1 / jwC₄R₄)] = R₃(1 / jwC_två) ……… .. ekv. (2)

Genom att förenkla impedansen får Z4

MED_{4 =}(R₄+ 1 / jwC₄R₄) / (R₄- 1 / jwC₄R₄)

MED_{4 =}R₄/ jwC₄R₄…………… .eq (3)

Ersättare ekv (3) i ekv (2) får

(R₁+ 1 / jw C₁) (R₄/ jwC₄R₄) = R₃(1 / jwC_två)

(R₁R₄) + (R.₄/ jw C₁) = (R.₃/ jwC_två) (1+ jwC₄R₄)

Genom att förenkla ovanstående ekvation kommer att få

(R₁R₄) + (R.₄/ jw C₁) = (R.₃/ jwC_två) + (R.₃* R₄C₄/ C_två) ………… ekvivalenter (4)

Jämför verkliga delar R1 R4 och R3 * R4C4 / 2 i ekv (4) får okänt motstånd R1-värde

“hur man gör en elektronisk hastighetsregulator ”

R1 R4 = R3 * R4C4 / C2

R1 = R3 * C4 / C2 ………… ekv. (5)

Jämför också imaginära delar R₄/ jw C₁och R₃/ jwC_tvåfår okänd kapacitans C₁värde

R₄/ jw C₁= R₃/ jwC_två

R₄/ C₁= R₃/ C_två

C₁= (R₄/ R3) C_två………… ekvivalenter (6)

En ekvation (5) och (6) är okänt motstånd och okänd kapacitans

Tan Delta-mätning med ScheringBridge

Dielektrisk förlust

Ett effektivt elektriskt material stöder en varierande mängd laddningslager med minimal energiförlust i form av värme. Denna värmeförlust, effektivt benämnd dielektrisk förlust, är den dielektriska inneboende energiförlusten. Det parametreras säkert när det gäller förlustvinkel delta eller förlust tangent tan delta. Det finns i huvudsak två huvudformer av förlust som kan sprida energi i en isolator, de är ledningsförlust och dielektrisk förlust. Vid ledningsförlust orsakar laddningsflödet genom materialet energiförlust. Till exempel flödet av läckström genom isolatorn. Den dielektriska förlusten tenderar att vara högre i material med hög dielektrisk konstant

Motsvarande krets för dielektrisk

Låt oss anta att allt dielektriskt material som är anslutet i en elektrisk krets som ett dielektriskt mellan ledare fungerar som en praktisk kondensator. Den elektriska ekvivalenten för ett sådant system kan utformas som en typisk klumpig elementmodell, som inkluderar en förlustfri idealkondensator i serie med motstånd är känd som en ekvivalent seriemotstånd eller ESR. ESR representerar speciellt förluster i kondensatorn, ESR-värdet är mycket litet i en bra kondensator och värdet på ESR är ganska stort i en dålig kondensator.

Dissipationsfaktor

Det är ett mått på förlusthastigheten för energin i dielektrikumet på grund av svängningen i dielektriskt material på grund av applicerad växelspänning. Den ömsesidiga kvalitetsfaktorn är känd som avledningsfaktorn som uttrycks som Q = 1 / D. Kondensatorns kvalitet är känd av avledningsfaktorn. Avledningsfaktorformeln är

D = wR₄C₄

Schering-bro-fasordiagram

För matematisk tolkning, titta på fasordiagrammet, det är förhållandet mellan ESR och kapacitansreaktansen. Det är också känt som en tangent för förlustvinkel och uttrycks vanligtvis som

Tan delta = ESR / X_C

Tan Delta Testing

Solbränd delta-testning utför isolering av lindningar och kablar. Denna testning används för att mäta kabelns försämring.

Utföra Tan Delta Testing

För att utföra tan-delta-testningen ska isolering av kablarna eller lindningarna testas, först isoleras och kopplas bort. Från lågfrekvent strömkälla appliceras testspänningen och nödvändiga mätningar utförs av tan delta-styrenheten, och upp till kablarnas märkspänning ökar testspänningen stegvis. Från ovanstående fasdiagram över Schering-bron kan vi beräkna värdet på tan delta som också kallas D (Dissipation Factor). Det solbruna deltaet uttrycks som

Tan delta = toalett₁R₁= W * (C_tvåR₄/ R3) * (R₃C₄/ C_två) = WC₄R₄

Mätning av relativ permeabilitet med Schering Bridge

Det dielektriska materialets låga permeabilitet mäts med hjälp av Schering-bron. Det parallella plattarrangemanget för den relativa permeabiliteten uttrycks matematiskt som

e_r₌C_sd / e₀TILL

Där 'Cs' är det uppmätta värdet på kapacitansen genom att betrakta provet som dielektrikum eller provkapacitans, 'd' är utrymmet mellan elektroderna, 'A' är elektrodernas effektiva område, 'd' är provtjockleken, 't' är gapet mellan elektroden och provet är 'x' minskningen av separationen mellan elektroden och provet, och ε0 är permittiviteten för fritt utrymme.

Mätning av relativ relativ permeabilitet

mätning av relativ permeabilitet

Kapacitansen mellan elektroden och provet uttrycks matematiskt som

C = C_SC₀/ C_S+ C₀……… ekv (a)

Var C_S= ε_re₀A / d C₀= ε₀A / t

Ersättare C_Soch C₀värden i ekvation (a) får

C = (e_re₀A / d) (e₀A / t) / (e_re₀A / d) + (e₀A / t)

Det matematiska uttrycket för att minska provet visas nedan

e_r= d / d - x

Detta är förklaringen till mätningen av relativ permeabilitet med Schering-bron.

Funktioner

Funktionerna i Schering-bron är

Från den potentiella förstärkaren erhålls en högspänningsförsörjning.
För bryggvibrationer används galvanometern som detektor
I armarna ab och ad är högspänningskondensatorerna placerade.
Impedansen för armen bc och cd är låg och impedanserna för en arm ab och ad är höga.
C-punkten i figuren är jordad.
Arm 'ab' och 'ad' impedans hålls hög.
I armen 'ab' och 'ad' är strömförlusten väldigt liten eftersom impedansen för armar ab och ad är hög.

Anslutningar

Anslutningarna gavs till Schering Bridge-kretssatsen enligt följande.

Anslut ingångens positiva terminal till kretsens positiva terminal
Anslut ingångens minuspol till kretsens minuspol
Ställ resistansvärdet R3 till nollposition och ställ in kapacitansvärdet C3 till nollposition
Ställ in motståndet R2 på 1000 ohm
Slå på strömförsörjningen
Efter alla dessa anslutningar ser du en avläsning i nolldetektorn, justera nu decenniets motstånd R1 för att få minsta avläsning i den digitala nolldetektorn
Anteckna avläsningarna av motstånd R1, R2 och kapacitans C2 och beräkna värdet på okänd kondensator med formeln
Upprepa ovanstående steg genom att justera motståndets R2-värde
Slutligen, beräkna kapacitansen och motståndet med hjälp av formeln. Detta är förklaringen av arbete och anslutningar av Schering Bridge

Försiktighetsåtgärder

Några av de försiktighetsåtgärder som vi bör vidta när vi ansluter till bron är

Se till att spänningen inte får överstiga 5 volt
Kontrollera anslutningarna ordentligt innan du slår på strömförsörjningen

Applikationer

Några av applikationerna för att använda Schering bridge är

“enpolig omkopplare vs dubbelpolig ”

Schering-broar som används av generatorer
Används av motorer
Används i husindustrinätverk etc.

Fördelar med Schering Bridge

Fördelarna med Schering-bron är

Jämfört med andra broar är kostnaden för denna bro mindre
Från frekvens är balansekvationerna fria
Vid låga spänningar kan den mäta små kondensatorer

Nackdelar med Schering Bridge

Det finns flera nackdelar i Schering-bryggan med låg spänning, på grund av dessa nackdelar krävs högfrekvens- och spännings-Schering-bron för att mäta den lilla kapacitansen.

Vanliga frågor

1). Vad är en inverterad Schering-bro?

Schering-bron är en typ av en växelströmsbro som används för att mäta kondensatorernas kapacitans.

2). Vilken typ av detektor används i AC-broar?

Den typ av detektor som används i AC-broar är en balanserad detektor.

3). Vad menas med en bryggkrets?

Brokretsen är en typ av en elektrisk krets som består av två grenar.

4). För vilken mätning används Schering bridge?

Schering-bron används för att mäta kondensatorernas kapacitans.

5). Hur balanserar du en bryggkrets?

Bryggkretsen bör balanseras genom att följa de två balansförhållandena, de är i storlek och fasvinkel.

I denna artikel, översikten över Teori om Schering-bron , fördelar, tillämpningar, nackdelar, anslutningar som ges till bryggkretsen, mätning av relativ permeabilitet, högspänning Schering-bryggkrets, tan delta-mätning och grunderna för AC-bryggkrets diskuteras. Här är en fråga till dig, vad är effektfaktorn för Schering-bron?