Το Wha είναι μια γέφυρα Owens: Κύκλωμα, Θεωρία και το διάγραμμα φάσης του

Το Wha είναι μια γέφυρα Owens: Κύκλωμα, Θεωρία και το διάγραμμα φάσης του

Το σύγχρονο σύστημα επικοινωνίας χρησιμοποιεί γέφυρες AC με πολύπλοκα ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά κυκλώματα και πολλά άλλα. Οι διαφορετικοί τύποι AC γέφυρες που χρησιμοποιούνται στο ηλεκτρονικά κυκλώματα είναι η γέφυρα του Maxwell, η γέφυρα Wein του Maxwell, Γέφυρα Άντερσον , Γέφυρα Hay, γέφυρα Owen, γέφυρα De Sauty, γέφυρα Schering και γέφυρα σειράς Wien. Αν και υπάρχουν διαφορετικοί τύποι γεφυρών AC για τη μέτρηση των ποιοτικών παραγόντων του πηνίου, περιορίζονται σε ένα μικρό εύρος. Για παράδειγμα, Η γέφυρα του Μάξγουελ περιορίζεται για τη μέτρηση του συντελεστή ποιότητας μεγαλύτερο από 10. Η γέφυρα του Hay είναι κατάλληλη για το εύρος συντελεστών ποιότητας από 1 έως 10. Η γέφυρα Anderson χρησιμοποιείται για τη μέτρηση των τιμών επαγωγικότητας που κυμαίνονται από μερικά micro Henry. Ως εκ τούτου, χρειαζόμαστε ένα κύκλωμα γέφυρας, που θα πρέπει να είναι κατάλληλο για τη μέτρηση ενός ευρέος φάσματος επαγωγέων. Αυτό το κύκλωμα γέφυρας ονομάζεται γέφυρα Owens.



Ορισμός Owens Bridge

Ορισμός: Το κύκλωμα γέφυρας Owens ορίζεται ως, η γέφυρα AC που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση ενός ευρέος φάσματος άγνωστης επαγωγής όσον αφορά την αντίσταση και την χωρητικότητα. Λειτουργεί συνήθως με βάση την αρχή της σύγκρισης. Αυτό σημαίνει ότι το μετρούμενο άγνωστο επαγωγή Η τιμή συγκρίνεται με τον τυπικό ή γνωστό πυκνωτή. Αυτός ο τύπος κυκλώματος γέφυρας χρησιμοποιεί έναν τυπικό πυκνωτή και ένα μεταβλητή αντίσταση για διέγερση.


Κύκλωμα Γέφυρας Owens

Το κύκλωμα γέφυρας Owens περιέχει τέσσερις βραχίονες συνδεδεμένους σε τετράγωνο ή σε σχήμα ρόμβου. Ένα σήμα τάσης AC και ένας μηδενικός ανιχνευτής συνδέονται στις διασταυρώσεις των βραχιόνων. Το διάγραμμα κυκλώματος της γέφυρας Owens φαίνεται παρακάτω.





Κύκλωμα Owens-Bridge-Circuit

κύκλωμα Oens-γέφυρας

  • Από το παραπάνω κύκλωμα, μπορούμε να παρατηρήσουμε ότι τα ab, bc, cd και da είναι οι τέσσερις βραχίονες που συνδέονται ως γέφυρα.
  • Ο βραχίονας «ab» περιέχει άγνωστη αυτεπαγωγή «L1» με αντίσταση «R1»
  • Ο βραχίονας «bc» περιέχει καθαρή αντίσταση «R3»
  • Ο άλλος βραχίονας «cd» περιέχει έναν σταθερό τυπικό πυκνωτή «C4»
  • Ο τελευταίος βραχίονας «da» περιέχει μεταβλητή μη επαγωγική αντίσταση «R2» σε σειρά με μεταβλητό τυπικό πυκνωτή «C2».
  • Ένας μηδενικός ανιχνευτής συνδέεται για να γνωρίζει την κατάσταση ισορροπίας του κύκλωμα γέφυρας .

Η τροποποιημένη γέφυρα Owen περιέχει βολτόμετρο παράλληλα με αντίσταση συνδεδεμένη σε έναν από τους βραχίονες. Ένα αμπερόμετρο συνδέεται επίσης εν σειρά στο κύκλωμα γέφυρας για μέτρηση DC ρεύμα ενώ το ρεύμα AC μπορεί να μετρηθεί χρησιμοποιώντας ένα βολτόμετρο. Το τροποποιημένο κύκλωμα της γέφυρας Owens φαίνεται παρακάτω.



Τροποποιημένο-Owens-Bridge

τροποποιημένη-Oens-γέφυρα

Θεωρία της Γέφυρας του Όουενς

Η θεωρία της γέφυρας Owens δεν είναι τίποτα άλλο, η άγνωστη αυτεπαγωγή «L1» συγκρίνεται με τον γνωστό πυκνωτή «C4» που συνδέεται με το βραχίονα «cd» του κυκλώματος γέφυρας. Στην κατάσταση ισορροπίας, η μη επαγωγική αντίσταση «R2» και ο μεταβλητός τυπικός πυκνωτής «C2» μπορούν να μεταβληθούν ανεξάρτητα. Ως εκ τούτου, κανένα ρεύμα δεν ρέει μέσω του κυκλώματος γέφυρας και κανένα δυναμικό δεν θα καταγράφεται από τον μηδενικό ανιχνευτή.

Από το κύκλωμα γέφυρας Owens μπορούμε να παρατηρήσουμε ότι,


Άγνωστη αυτεπαγωγή 'L1'

Καθαρή αντίσταση «R3» (σταθερή μη επαγωγική αντίσταση)

Σταθερός τυπικός πυκνωτής «C4»

Μεταβλητή μη επαγωγική αντίσταση «R2» σε σειρά με μεταβλητό τυπικό πυκνωτή «C2».

Ένας μηδενικός ανιχνευτής συνδέεται για να γνωρίζει την κατάσταση ισορροπίας του κυκλώματος γέφυρας.

Εξετάστε την ισορροπημένη εξίσωση ενός βασικού κυκλώματος γέφυρας AC,

Z1Z4 = Z2Z3

Τώρα αντικαταστήστε τις σύνθετες αντίσταση του κυκλώματος γέφυρας Owens στην παραπάνω εξίσωση

Τότε

(R1 + jωL1) (1 / jωC4) = (R2 + 1 / jωC2) R3

Τώρα διαχωρίστε τους πραγματικούς και φανταστικούς όρους από την παραπάνω εξίσωση

Παίρνουμε,

L1 = R2R3C4

Η άγνωστη επαγωγή μπορεί να μετρηθεί από την παραπάνω εξίσωση

R1 = R3 (C4 / C2)

Η τιμή ενός μεταβλητού προτύπου πυκνωτής Μετρείται το «C2».

Διάγραμμα φάσης της γέφυρας Owens

Το διάγραμμα φάσης της γέφυρας Owens φαίνεται παρακάτω.

Διάγραμμα Phasor

διάγραμμα φάσης

Από το παραπάνω διάγραμμα φάσης, μπορούμε να παρατηρήσουμε ότι,

Ο οριζόντιος άξονας αντιπροσωπεύει τα τρέχοντα I1, E3 = I3R3 και E4 = ωI2C4 που βρίσκονται στην ίδια φάση. Επίσης, η πτώση τάσης του «i1r1» αντιπροσωπεύει επίσης τον οριζόντιο άξονα.

Η πτώση τάσης «e1» αντιπροσωπεύει το άθροισμα της επαγωγικής πτώσης τάσης (ωL1L1) και της αντίστασης πτώσης τάσης (I1R1)

Στην κατάσταση ισορροπίας του κυκλώματος γέφυρας, οι πτώσεις τάσης «E1» και «E2» είναι ίσες στους βραχίονες και αντιπροσωπεύονται στον ίδιο άξονα.

Ομοίως, η πτώση τάσης «e3» είναι το άθροισμα της πτώσης αντίστασης τάσης (I2R2) και της χωρητικής πτώσης τάσης (I2 / wC2). Λόγω του σταθερού πυκνωτή, το ρεύμα i1 γίνεται κάθετη (90degrees) πτώση τάσης «e4». Το ρεύμα «I2» και η πτώση τάσης I2R2 αντιπροσωπεύουν τον κατακόρυφο άξονα. Η τάση τροφοδοσίας αντιπροσωπεύει «E1» και «E3».

Πλεονεκτήματα

Τα πλεονεκτήματα της γέφυρας Owens είναι ότι η άγνωστη αυτεπαγωγή που μετριέται είναι ανεξάρτητη από τη συχνότητα και δεν απαιτεί παροχή συχνότητας.

  • Η εξίσωση ισορροπίας μπορεί να επιτευχθεί πολύ εύκολα και απλά.
  • Χρησιμοποιείται για τη μέτρηση ενός ευρέος φάσματος αυτεπαγωγής όσον αφορά τη χωρητικότητα.
  • Χρησιμοποιείται επίσης για τη μέτρηση ενός ευρέος φάσματος τιμών χωρητικότητας (παίρνουμε από την τελική εξίσωση ισορροπίας).

Μειονεκτήματα

Τα μειονεκτήματα της γέφυρας Owen περιλαμβάνουν είναι

  • Ένας μεταβλητός τυπικός πυκνωτής που χρησιμοποιείται σε αυτό το κύκλωμα γέφυρας είναι πολύ δαπανηρός. Έτσι, αυξάνεται επίσης το κόστος του κυκλώματος γέφυρας του Owen.
  • Η ακρίβεια του μεταβλητού τυπικού πυκνωτή που χρησιμοποιείται στο κύκλωμα είναι πολύ χαμηλή (σχεδόν 1%)
  • Η χρήση ενός μεγαλύτερου μεταβλητού τυπικού πυκνωτή θα αυξήσει το εύρος ενός συντελεστή ποιότητας του πηνίου που μετράται. Αυτό μπορεί να αυξήσει περαιτέρω το κόστος του κυκλώματος.

Συχνές ερωτήσεις

1). Τι είναι ένας μηδενικός ανιχνευτής;

Βοηθά στον εντοπισμό της κατάστασης ισορροπίας του κυκλώματος γέφυρας AC (όταν η δεδομένη τιμή είναι μηδέν). Επίσης, συγκρίνει την άγνωστη τιμή (επαγωγή / αντίσταση / χωρητικότητα / σύνθετη αντίσταση) με μια γνωστή τιμή (τιμή αναφοράς ή τυπική τιμή).

2). Τι εννοείς με τον ποιοτικό παράγοντα (συντελεστής q) του πηνίου;

Είναι ο λόγος της αντίδρασης του πηνίου προς την αντίστασή του στη συχνότητα λειτουργίας.

Q = ωL / R = XL / R

3). Ποιοι είναι οι τύποι σφαλμάτων που προέκυψαν στις γέφυρες AC;

Σφάλματα διαρροής μαγνητικού πεδίου, σφάλματα τρέχοντος ρεύματος, σφάλματα συχνότητας και σφάλματα κυματομορφής.

4). Τι είδους γέφυρα χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της χωρητικότητας;

Η γέφυρα Wien χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της χωρητικότητας όσον αφορά τη βαθμονομημένη αντίσταση και τη συχνότητα.

5). Γιατί οι γέφυρες AC δεν χρησιμοποιούν γαλβανόμετρο αντί για ανιχνευτή null;

Ένα γαλβανόμετρο δεν χρησιμοποιείται σε γέφυρες εναλλασσόμενου ρεύματος επειδή μετρά μόνο τη ροή συνεχούς ρεύματος (DC).

Επομένως, αυτό αφορά τον ορισμό, το κύκλωμα, τη θεωρία, τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα του Owen's γέφυρα . Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, 'Ποιες είναι οι εφαρμογές της γέφυρας του Owen;'