Das Brückenschaltungen werden verwendet, um verschiedene Komponentenwerte zu messen wie Widerstand, Kapazität, Induktivität usw. Die einfache Form einer Brückenschaltung besteht aus einem Netzwerk von vier Widerständen / Impedanzarmen, die einen geschlossenen Stromkreis bilden. Eine Stromquelle wird an zwei gegenüberliegende Knoten angelegt und ein Stromdetektor wird an die verbleibenden zwei Knoten angeschlossen. Dieser Artikel beschreibt die Funktionsweise der Andersons-Brückenschaltung und ihre Anwendungen.
Die Brückenschaltungen verwenden das Nullanzeigeprinzip und die Vergleichsmessmethode. Dies wird auch als „Brückengleichgewichtsbedingung bei Nullspannung“ bezeichnet. Die Brückenschaltung vergleicht die Werte einer unbekannten Komponente mit denen einer genau bekannten Standardkomponente. Daher hängt die Genauigkeit hauptsächlich von der Brückenschaltung ab, nicht von der Nullanzeige.
Aus der obigen Brückenschaltung ergibt sich die Ausgleichsgleichung
Verschiedene Arten von Brücken
Zwei Arten von Brücken zur Messung der Komponentenwerte. Sie sind Gleichstrombrücken und Wechselstrombrücken.
Gleichstrombrücken sind
- Wheatstone-Brücke
- Kelvin-Brücke
Die verschiedenen Arten von Wechselstrombrücken sind:
- Induktivitätsvergleichsbrücke
- Kapazitätsvergleichsbrücke
- Maxwells Brücke
- Da ist eine Brücke
- Andersons Brücke
- Schering Brücke
- Wien bridge
A.C. Brücken
Wechselstrombrücken werden häufig verwendet, um den Wert der unbekannten Impedanz (Selbst- / Gegeninduktivität von Induktivitäten oder Kapazität von Kondensatoren genau) zu messen. Eine Wechselstrombrückenschaltung besteht aus vier Impedanzen, einer Wechselstromquelle und einem symmetrischen Detektor. Die im Allgemeinen für Wechselstrombrücken verwendeten Gleichgewichtsdetektoren sind
- Kopfhörer (bei Frequenzen von 250 Hz bis 3 bis 4 kHz)
- Abstimmbare Verstärkerschaltung (für einen Frequenzbereich von 10 Hz bis 100 Hz)
- Schwingungsgalvanometer (für Niederfrequenz von 5 Hz bis 1000 Hz)
Die Nullantwort (Brückenausgleichsbedingung) kann durch Variieren eines der Brückenarme erhalten werden. Die Impedanz einer Komponente hat eine polare Form, die eine Größe und einen Phasenwinkelwert haben kann. Für eine oben gezeigte Wechselstromschaltung kann die Impedanz in Bezug auf Größe und Phasenwinkel geschrieben werden
Wobei Z1, Z2, Z3, Z4 die Größen sind und θ1, θ2, θ3 und θ4 Phasenwinkel sind. Das Produkt aller Impedanzen muss in der polaren Form ausgeführt werden, wobei alle Größen multipliziert werden und Phasenwinkel addiert werden sollten.
Hier muss die Brücke sowohl für die Größe der Bedingungen als auch für die Phasenwinkel ausgeglichen sein. Aus den obigen Gleichungen sind zwei Bedingungen für die Brückenbalance zu erfüllen. Wenn wir die Größen beider Seiten gleichsetzen, erhalten wir die Größenbedingung als:
Z1.Z4 = Z2.Z3
Und die Phasenwinkel sind auch θ1 + θ4 = θ2 + θ3
Der Phasenwinkel beträgt + ve induktive Impedanzen und –ve für die kapazitiven Impedanzen.
Andersons Brückenbau und Arbeiten
Die Anderson-Brücke ist eine Wechselstrombrücke, mit der die Selbstinduktivität der Spule gemessen wird. Es ermöglicht die Messung der Induktivität einer Spule unter Verwendung eines Standardkondensators und Widerstände. Es ist kein wiederholtes Auswuchten der Brücke erforderlich. Es handelt sich um eine Modifikation der Maxwell-Brücke, bei der auch der Wert der Selbstinduktivität durch Vergleich mit einem Standardkondensator ermittelt wird. Die Verbindungen sind unten gezeigt.
Andersons Brückenbau und Arbeiten
Ein Arm der Brücke besteht aus dem unbekannten Induktor Lx mit bekanntem Widerstand in Reihe mit Lx. Dieser Widerstand R1 enthält den Widerstand von der Induktor . Die Kapazität C ist der Standardkondensator, wobei r, R2, R3 und R4 nicht induktiv sind.
Die Brückenbilanzgleichungen sind:
i1 = i3 und i2 = i4 + ic,
V2 = i2.R3 und V3 = i3.R3
V1 = V2 + ic.r und V4 = V3 + ich c r
V1 = i1.R1 + i1.ω.L1 und V4 = i4.R4
Nun ist die Spannung V gegeben durch,
Aus der obigen Schaltung werden R2, R4 und selten in Sternform in ihre äquivalente Delta-Form umgewandelt, um die Brückengleichungen zu finden, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.
Die Elemente im äquivalenten Delta sind gegeben durch:
R5 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / R4
R6 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / R2
R7 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / r
Jetzt überbrückt der R7 die Quelle und hat daher keinen Einfluss auf den Gleichgewichtszustand. Wenn wir also R7 vernachlässigen und ein Netzwerk wie in Abb. (B) neu anordnen, erhalten wir eine Maxwell-Induktivitätsbrücke.
Somit ist die Bilanzgleichung gegeben durch
Lx = CR3R5 und
R1 = R3. (R5 / R6)
Wenn wir die Werte von R5 und R6 einsetzen, erhalten wir
Wenn der verwendete Kondensator nicht perfekt ist, bleibt der Induktivitätswert unverändert, aber der Wert von R1 ändert sich. Die Anderson-Brückenmethode kann auch zur Messung des Kondensators C verwendet werden, wenn eine kalibrierte Selbstinduktivität verfügbar ist.
Die obige Gleichung, die wir erhalten haben, ist komplexer als die, die wir in der Maxwell-Brücke erhalten haben. Wenn wir die obigen Gleichungen beobachten, können wir leicht sagen, dass man, um die Konvergenz des Gleichgewichts leichter zu erreichen, alternative Anpassungen von R1 und r in Andersons Brücke vornehmen sollte.
Lassen Sie uns nun schauen, wie wir den Wert des unbekannten Induktors experimentell erhalten können. Stellen Sie zuerst die Frequenz des Signalgenerators auf den hörbaren Bereich ein. Stellen Sie nun R1 und r so ein, dass die Kopfhörer (Nulldetektor) einen minimalen Ton abgeben. Messen Sie die Werte von R1 und r (erhalten nach diesen Einstellungen) mit Hilfe des Multimeters. Verwenden Sie die oben abgeleitete Formel, um den Wert der unbekannten Induktivität zu ermitteln. Das Experiment kann mit dem unterschiedlichen Wert des Standardkondensators wiederholt werden.
Vorteile der Andersons Bridge
- Der feste Kondensator wird verwendet, während andere Brücken einen variablen Kondensator verwenden.
- Die Brücke dient zur genauen Bestimmung der Induktivität im Millimeterbereich.
- Diese Brücke liefert auch ein genaues Ergebnis für die Bestimmung der Kapazität in Bezug auf die Induktivität.
- Die Brücke ist unter dem Gesichtspunkt der Konvergenz im Vergleich zur Maxwell-Brücke bei niedrigen Werten von Q leicht auszugleichen.
Nachteile der Andersons Bridge
- Es ist sehr kompliziert als andere Brücken in Bezug auf die Anzahl der verwendeten Komponenten.
- Die Ableitung von Gleichungen ist ebenfalls kompliziert.
- Die Brücke kann aufgrund des zusätzlichen Verbindungspunkts nicht leicht abgeschirmt werden, um die Auswirkungen von Streukapazitäten zu vermeiden.
Anwendungen von Andersons Bridge
- Es wird verwendet, um die Selbstinduktivität der Spule (L) zu messen.
- Ermittlung des Wertes der induktiven Reaktanz (XL) der Spule bei einer bestimmten Frequenz
Aus den obigen Informationen können wir schließlich schließen, dass eine Andersons-Brücke für ihre Anwendung bekannt ist, bei der die Selbstinduktivität von einigen Mikro-Henry bis zu mehreren Henry genau gemessen wird. Wir hoffen, dass Sie dieses Konzept besser verstehen. Darüber hinaus bestehen Zweifel an diesem Konzept oder an elektrische und elektronische Projekte umsetzen Bitte geben Sie Ihre wertvollen Vorschläge, indem Sie im Kommentarbereich unten einen Kommentar abgeben. Hier ist eine Frage an Sie, Was sind die Anwendungen von Wechselstrombrücken?
