Kontūras, kuras izmanto nezināmā aprēķināšanai pretestība , induktivitāti, kapacitāti, frekvenci un savstarpējo induktivitāti sauc par maiņstrāvas tiltiem. Šīs ķēdes darbojas ar maiņstrāvas sprieguma signālu. Šie tilti darbojas pēc impedances līdzsvara attiecības principa, ko iegūst nulles detektors un nodrošina precīzus rezultātus. Dažās ķēdēs nulles detektora vietā var izmantot maiņstrāvas pastiprinātāju. No ķēdes iegūtos līdzsvara vienādojumus var izmantot, lai noteiktu nezināmo pretestību, kapacitāti un induktivitāti, kā arī neatkarīgi no frekvences. Maiņstrāvas tilti tiek izmantoti sakaru sistēmas , sarežģītas elektriskās un elektroniskās shēmas un vēl daudz vairāk. Elektroniskajās ķēdēs tiek izmantoti dažāda veida maiņstrāvas tilti. Tie ir Maksvela tilts, Maksvela Veina tilts, Andersona tilts, Heja tilts, Ouena tilts, De Sauty tilts, Šeringa tilts un Veina sērijas tilts.
Maksvela tilta definīcija
Maksvela tilts ir pazīstams arī kā Maksvela Veina tilts vai tā modificēta forma Wheatstone tilts vai Maksvela induktivitātes kapacitātes tilts sastāv no četrām rokām, ko izmanto, lai izmērītu nezināmas induktivitātes pēc kalibrētās kapacitātes un pretestības. To var izmantot, lai izmērītu nezināmu induktivitātes vērtību un salīdzinātu to ar standarta vērtību. Tas darbojas pēc zināmu un nezināmu induktivitātes vērtību salīdzināšanas principa.
Tas izmanto nulles novirzes metodi, lai aprēķinātu induktivitāti ar paralēli kalibrētu rezistors un kondensators. Tiek teikts, ka Maksvela tilta ķēde ir rezonansē, ja induktīvās pretestības pozitīvo fāzes leņķi kompensē ar kapacitatīvās pretestības negatīvo fāzes leņķi (savienots pretējā rokā). Tādējādi nebūs strāvas, kas plūst caur ķēdi, un potenciāls pāri nulles detektoram.
Maksvela tilta formula
Ja maksvela tilts ir līdzsvara stāvoklī, nezināmo induktivitāti var izmērīt, izmantojot mainīgu standarta kondensatoru. Maksvela tilta formula ir norādīta kā (attiecībā uz induktivitāti, pretestību un kapacitāti)
R1 = R2r3 / R4
L1 = R2R3C4
Maksvela tilta ķēdes kvalitātes koeficients ir norādīts kā
Q = ωL1 / R1 = ωC4R4
Maksvela tilta ķēde
Maksvela tilta ķēde sastāv no četrām rokām, kas savienotas kvadrātveida vai rombveida formā. Šajā ķēdē divās rokās ir viens rezistors, citā vienā rokā ir rezistors un induktors virknē, un pēdējā rokā paralēli atrodas rezistors un kondensators. Maksvela pamata tilta ķēde ir parādīta zemāk.
Maksvela tilta trase
Maiņstrāvas sprieguma avots un nulles detektors ir savienoti pa diagonāli ar tilta ķēdi, lai izmērītu nezināmo induktivitātes vērtību un salīdzinātu ar zināmajām vērtībām.
Maksvela tilta vienādojums
No ķēdes AB, BC, CD un DA ir 4 rokas, kas savienotas ar rombu.
AB un CD ir rezistori R2 un R3,
BC ir virkne rezistora un induktora kombinācijas, kas norādītas kā Rx un Lx.
DA ir paralēla rezistora un kondensatora kombinācija, kas norādīta kā R1 un C1
Apsveriet, vai Z1, Z2, Z3 un ZX ir tilta ķēdes 4 roku pretestības. Šo pretestību vērtības ir norādītas kā
Z1 = (R1 + jwL1) [kopš Z1 = R1 + 1 / jwC1]
Z2 = R2
Z3 = R3
ZX = (R4 + jwLX)
Or
Z1 = R1 paralēli C1, tas ir, Y1 = 1 / Z1
Y1 = 1 / R1 + j ωC1
Z2 = R2
Z3 = R3
Zx = Rx virknē ar Lx = Rx + jωLx
Veikt līdzstrāvas maiņstrāvas tilta ķēdes bilances vienādojumu šādi:
Z1Zx = Z2Z3
Zx = Z2Z3 / Z1
Iepriekš minētajā bilances vienādojumā aizstājiet Maksvela tilta ķēdes pretestību vērtības. Tad,
Rx + jωLx = R2R3 ((1 / R1) + jωC1)
Rx + jωLx = R2R3 / R1 + jωC1R2R3
Tagad pielīdziniet reālos un iedomātos nosacījumus no iepriekš minētajiem diviem vienādojumiem,
Rx = R2R3 / R1 un Lx = C1R2R3
Q = ωLx / Rx = ωC1R2R3x R1 / R2R3 = ωC1R
Kur Q = tilta ķēdes kvalitātes koeficients
Rx = nezināma pretestība
Lx = nezināma induktivitāte
R2 un R3 = zināmās neinduktīvās pretestības
C1 = kondensators, kas savienots paralēli mainīgajam rezistoram R1
Phasor diagramma
Maksvela tiltu izmanto, lai izmērītu nezināmo ķēdes induktivitāti, izmantojot kalibrētus rezistorus un kondensatori . Šī tilta ķēde salīdzina zināmo induktivitātes vērtību ar standarta vērtību. Maksvela tilta fāzes diagramma ķēde līdzsvara stāvoklī ir parādīta zemāk.
Phasor diagramma
Tiek uzskatīts, ka Maksvela tilta ķēde ir līdzsvarotā stāvoklī, ja induktoru un kondensatoru fāžu nobīdes ir pretējas viena otrai. Tas nozīmē, ka tilpuma ķēdē kapacitatīvā pretestība un induktīvā pretestība ir novietota pretēji viens otram. Pašreizējie I3 un I4 ir fāzē ar I1 un I2. Mainot tilta ķēdes pretestības, strāva var atpalikt no pielietotā maiņstrāvas sprieguma signāla.
Mērījumu kļūdas var novērst abu rādītāju savstarpējās induktivitātes dēļ. Tā kā savienojums starp spolēm ķēdē var notikt būtiskas kļūdas. Lai sasniegtu ķēdes līdzsvara stāvokli, mainīgais kondensators un rezistors ir savienoti paralēli. Izmērītās induktivitātes līdzsvara apstākļos nav atkarīgas no frekvencēm.
Maksvelsa tilta veidi
Dažādi tiltu veidi ir
Maksvelsa induktivitātes tilts
Šāda veida tilta ķēde tiek izmantota, lai izmērītu nezināmo ķēdes induktivitātes vērtību, salīdzinot to ar pašinduktivitātes standarta vērtību. Divas tilta ķēdes rokas pazīstamas ar neinduktīvām pretestībām, vēl viena - ar mainīgu induktivitāti ar fiksētu rezistoru virknē, bet vēl viena - ar nezināmu induktivitāti virknē ar rezistoru. Maiņstrāvas sprieguma avots un nulles detektors ir savienoti visā ķēdes krustojumos. Ķēdes shēma ir parādīta zemāk.
Maksvela induktivitātes tilts
Līdzsvara stāvoklī Maksvela induktivitātes ķēdes formula ir norādīta kā
Kur L1 = nezināma induktivitāte ar rezistoru R1
R2 un R3 ir neinduktīvās pretestības
L2 ir mainīga induktivitāte ar fiksētu pretestību r2
R2 ir mainīgais rezistors virknē ar L2
Maksvelsa induktivitātes tilpums
Šāda veida tilta ķēdi izmanto, lai izmērītu nezināmu induktivitātes vērtību, salīdzinot to ar mainīga standarta kondensatoru. Krustojumos ir pievienots maiņstrāvas sprieguma signāls un nulles detektors.
Induktivitātes kapacitātes tilts
No ķēdes mēs varam novērot, ka
Vienā rokā paralēli mainīgai induktīvai pretestībai R1 ir mainīgs standarta kondensators C1
Divās pārējās rokās ir zināmi neinduktīvie rezistori R2 un R3
Citā rokā ir nezināma induktivitāte Lx ar rezistoru Rx virknē, kura vērtība jāmēra un jāsalīdzina ar zināmu vērtību.
Maksvela induktivitātes kapacitātes izteiksme tiek dota kā (līdzsvara stāvoklī
Q = Maksvela tilta ķēdes kvalitātes koeficients
Maxwells Bridges priekšrocības
Priekšrocības ir
- Līdzsvara stāvoklī tilta ķēde nav atkarīga no frekvences
- Tas palīdz izmērīt plašu induktivitātes vērtību diapazonu audio un strāvas frekvencē
- Lai tieši izmērītu induktivitātes vērtību, tiek izmantota kalibrētās pretestības skala.
- To izmanto, lai izmērītu augsto induktivitātes diapazonu un salīdzinātu ar standarta vērtību.
Maxwells tilta trūkumi
Trūkumi ir
- Fiksētais kondensators Maksvela tilta ķēdē var radīt mijiedarbību starp pretestību un reaktivitātes līdzsvaru.
- Nav piemērots mērīt augstu kvalitātes koeficienta diapazonu (Q vērtības> = 10)
- Ķēdē izmantotais mainīgā standarta kondensators ir ļoti dārgs.
- To neizmanto zemas kvalitātes koeficienta (Q vērtības) mērīšanai ķēdes līdzsvara stāvokļa dēļ. Tāpēc to izmanto vidējas kvalitātes spolēm.
Maksvela tilta pielietojums
Pieteikumi ir
- Izmanto sakaru sistēmās
- Izmanto elektroniskajās shēmās
- Izmanto strāvas un audio frekvences ķēdēs
- Izmanto, lai izmērītu nezināmas ķēdes induktivitātes vērtības un salīdzinātu ar standarta vērtību.
- Izmanto vidējas kvalitātes spoles mērīšanai.
- Izmanto filtru shēmās, instrumentos, lineārajās un nelineārajās ķēdēs
- Izmanto jaudas pārveidošanas ķēdēs.
Bieži uzdotie jautājumi
1). Kas ir maiņstrāvas un līdzstrāvas tilti?
Maiņstrāvas tiltus un līdzstrāvas tiltus izmanto, lai mērītu nezināmus komponentus, piemēram, induktivitāti, kapacitāti un pretestību. Vai arī izmēra nezināmas ķēdes pretestības.
Dažādi maiņstrāvas tiltu veidi ir Maksvela tilts, Maksvela Vīnes tilts, Andersona tilts, Heja tilts, Ouena tilts, De Sauty tilts, Scheringas tilts un Wein sērijas tilts.
Līdzstrāvas tiltus izmanto, lai izmērītu nezināmu pretestību tilta ķēdē. Dažādi līdzstrāvas tiltu veidi ir Vītstouna tilts, Kelvina tilts un deformācijas mērītāja tilts.
2). Kurš tilts ir jutīgs pret frekvenci?
Vīnes tilts ir jutīgs pret frekvenci.
3). Kāds ir tilta ķēdes mērķis?
Tilta ķēdes mērķis ir izlīdzināt strāvas padeves elektrisko strāvu un izmērīt ķēdes nezināmo pretestību un salīdzināt to ar zināmu vērtību.
4). Kāda ir pašinduktivitātes formula?
Kad plūsma ir zināma, pašinduktivitātes formula tiek dota kā
L = NΦm / I.
Kur ‘L’ ir pašinduktivitāte Henrijā
‘Φm’ ir magnētiskā plūsma spolē
‘N’ ir pagriezienu skaits
‘I’ ir strāva, kas plūst caur spoli Amperes.
5). Kas ir RC un LC oscilatori?
LC oscilators izmanto induktora-kondensatora tvertnes ķēdi, un tas ir pozitīvas atgriezeniskās saites oscilatora veids, lai radītu ilgstošas svārstības.
Lineāro oscilatoru, kas izmanto rezistorus un kondensatorus, lai izveidotu RC tīklu ar pozitīvu atgriezenisko saiti, sauc par RC oscilatoru. Tas ir pazīstams arī kā sinusoidāls oscilators.
Tādējādi tas ir viss pārskats par Maksvela tiltu ķēdes definīcija, veidi, formula, vienādojums, veidi, pielietojums, priekšrocības un trūkumi. Šeit ir jautājums jums: 'Kādi ir citi tilta ķēžu veidi?'
