Kas ir Schering Bridge: ķēde, darbs un tā pielietojums

Schering Bridge ir elektriskā ķēde, ko izmanto elektriskā kabeļa un aprīkojuma izolācijas īpašību mērīšanai. Tā ir maiņstrāvas tilta ķēde, kuru izstrādājis Haralds Ernsts Malmstens Šerings (1880. gada 25. novembris - 1959. gada 10. aprīlis). Tam ir vislielākā priekšrocība, ka līdzsvarotais vienādojums nav atkarīgs no frekvences. Sākotnējie strāvas tilti ir maiņstrāvas tilti, tie ir vispopulārākie, ērtākie, pamanāmākie vai precīzākie instrumenti, ko izmanto maiņstrāvas pretestības, kapacitātes un induktivitātes mērīšanai. Ac tilti ir gluži kā DC tilti bet atšķirība starp maiņstrāvas tiltiem un līdzstrāvas tiltiem ir strāvas padeve.

Kas ir Šeringa tilts?

Definīcija: Šeringa tilts ir viena veida maiņstrāvas tilts, ko izmanto, lai izmērītu nezināmu kondensatora kapacitāti, relatīvo caurlaidību, izkliedes koeficientu un dielektriskos zudumus. Augsto spriegumu šajā tiltā iegūst, izmantojot pakāpenisko transformatoru. Šī tilta galvenais mērķis ir atrast kapacitātes vērtību. Galvenie savienošanai nepieciešamie aparāti ir trenažieru komplekts, desmitgades kapacitātes kaste, multimetrs, CRO un plākstera akordi. Formula, ko izmanto, lai iegūtu kapacitātes vērtību, ir CX = C_divi(R₄/ R₃).

Pamata maiņstrāvas tilta shēma

Maiņstrāvas tiltos elektrolīnijas tiek izmantotas kā ierosmes avots zemās frekvencēs, oscilatori tiek izmantoti kā avots augstfrekvences mērījumos. Oscilatora frekvenču diapazons ir no 40 Hz līdz 125 Hz. Maiņstrāvas tilti ne tikai mēra pretestību, kapacitāti un induktivitāti, bet arī mēra jaudas koeficientu un uzglabāšanas koeficientu, un visi maiņstrāvas tilti ir balstīti uz Vītstounas tiltu. Maiņstrāvas tilta ķēdes shēma ir parādīta zemāk.

pamata-maiņstrāvas-tilta-ķēde

Maiņstrāvas tilta shēmas pamata shēmas shēma sastāv no Z1, Z2, Z3 un Z4 četrām pretestībām, detektora un maiņstrāvas sprieguma avota. Detektors ir novietots starp punktiem “b” un “d”, un šo detektoru izmanto, lai līdzsvarotu tiltu. Starp punktiem “a” un “c” tiek novietots maiņstrāvas sprieguma avots, un tas baro tilta tīklu. Punkta “b” potenciāls ir tāds pats kā potenciālā punkta “d” potenciāls. Attiecībā uz amplitūdu un fāzi abi potenciālie punkti, piemēram, b & d, ir vienādi. Gan lielumā, gan fāzē no ‘a’ līdz ‘b’ sprieguma kritums ir vienāds ar sprieguma krituma punktu no a līdz d.

Ja maiņstrāvas tiltus, ko izmanto mērījumiem zemās frekvencēs, elektropārvades līniju izmanto kā barošanas avotu, un, kad mērījumi tiek veikti augstās frekvencēs, strāvas padevei izmanto elektroniskos oscilatorus. Elektroniskais oscilators tiek izmantots kā barošanas avots, oscilatora nodrošinātās frekvences ir fiksētas un elektroniskā oscilatora izejas viļņu formas ir sinusoidālas. Maiņstrāvas tiltos tiek izmantoti trīs veidu detektori, tie ir austiņas, vibrācijas galvanometri un noskaņojami pastiprinātājs ķēdes.

Ir dažādi frekvenču diapazoni, un tajā tiks izmantots konkrēts detektors. Austiņu zemākās frekvences diapazons ir 250Hz, un augstfrekvences diapazons ir virs 3 līdz 4KHz. Vibrācijas galvanometra frekvenču diapazons ir no 5Hz līdz 1000Hz, un tas ir jutīgāks zem 200Hz. Pielāgojamo pastiprinātāju shēmu frekvenču diapazons ir no 10Hz līdz 100KHz.

Augsta sprieguma Scheringa tilta shēmas shēma

Augsta sprieguma Šeringa tilta shēmas shēma ir parādīta zemāk redzamajā attēlā. Tilts sastāv no četrām rokām, pirmajā rokā ir divas nezināmas kapacitātes C1 un C2, kas mums jāatrod un rezistors R1 ir savienots, un otrajā rokā ir savienota mainīgā kapacitāte C4 un rezistori R3 un R4. Tilta centrā ir pievienots ‘D’ detektors.

augstsprieguma-Šeringa tilts

Attēlā 'C1' ir kondensators, kura kapacitāte ir jāattīsta, 'R1' ir virknes pretestība, kas apzīmē zaudējumus kondensatorā C1, C2 ir standarta kondensators, 'R3' ir neinduktīva pretestība, 'C4' 'ir mainīgs kondensators, un' R4 'ir mainīga neinduktīva pretestība paralēli mainīgajam kondensatoram' C4 '.

Izmantojot tilta līdzsvara stāvokli, pretestības ‘Z1 & Z2’ attiecība ir vienāda ar pretestību ‘Z3 & Z4’, to izsaka kā

Z1 / Z2 = Z3 / Z4

Z1 * Z4 = Z3 * Z2 ………………… ekv. (1)

Kur AR_{1 =}R₁+ 1 / jwC₁AR_{2 =}1 / jwC_diviAR_{3 =}R₃AR_{4 =}(R₄+ 1 / jwC₄R₄) / (R₄- 1 / jwC₄R₄)

Tagad aizstājiet pretestības Z1, Z2, Z3 un Z4 vērtības 1. vienādojumā, iegūstot C1 un R1 vērtības.

(R₁+ 1 / jw C.₁) [(R₄+ 1 / jwC₄R₄) / (R₄- 1 / jwC₄R₄)] = R₃(1 / jwC_divi) ……… .. ekvivalents (2)

Vienkāršojot pretestību, Z4 iegūs

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

AR_{4 =}R₄/ jwC₄R₄…………… .eq (3)

Eq (2) aizstājējs eq (2) iegūs

(R₁+ 1 / jw C.₁) (R₄/ jwC₄R₄) = R₃(1 / jwC_divi)

(R₁R₄) + (R₄/ jw C.₁) = (R₃/ jwC_divi) (1+ jwC₄R₄)

Vienkāršojot iepriekšminēto vienādojumu, iegūsiet

(R₁R₄) + (R₄/ jw C.₁) = (R₃/ jwC_divi) + (R₃* R₄C₄/ C_divi) ………… ekv. (4)

Salīdziniet reālās detaļas R1 R4 un R3 * R4C4 / 2 ekvivalentā (4) saņems nezināmu pretestības R1 vērtību

R1 R4 = R3 * R4C4 / C2

R1 = R3 * C4 / C2 ………… ekv. (5)

Līdzīgi salīdziniet iedomātās daļas R₄/ jw C.₁un R₃/ jwC_diviiegūs nezināmu kapacitāti C₁vērtība

R₄/ jw C.₁= R₃/ jwC_divi

R₄/ C₁= R₃/ C_divi

C₁= (R₄/ R3) C_divi………… ekv. (6)

(5) un (6) vienādojums ir nezināma pretestība un nezināma kapacitāte

Tan Delta mērīšana, izmantojot ScheringBridge

Dielektriskais zudums

Efektīvs elektriskais materiāls nodrošina dažādu lādiņu uzkrāšanas daudzumu ar minimālu enerģijas izkliedi siltuma veidā. Šis siltuma zudums, ko faktiski dēvē par dielektrisko zudumu, ir dielektriska raksturīga enerģijas izkliede. To droši parametrizē attiecībā uz zuduma leņķa deltu vai zuduma pieskares iedeguma deltu. Būtībā ir divi galvenie zaudējumu veidi, kas var izkliedēt enerģiju izolatorā, tie ir vadīšanas zudumi un dielektriskie zudumi. Vadīšanas zuduma gadījumā lādiņa plūsma caur materiālu izraisa enerģijas izkliedi. Piemēram, noplūdes strāvas plūsma caur izolatoru. Materiāliem ar augstu dielektrisko konstanti dielektriskie zudumi mēdz būt lielāki

Dielektrikas ekvivalenta shēma

Pieņemsim, ka jebkurš dielektriskais materiāls, kas savienots elektriskajā ķēdē kā dielektrisks starp vadītājiem, darbojas kā praktisks kondensators. Šādas sistēmas elektrisko ekvivalentu var veidot kā tipisku elementu modeli, kas ietver ideālu kondensatoru bez zaudējumiem virknē ar pretestību, kas pazīstams kā ekvivalenta sērijas pretestība vai ESR. ESR jo īpaši atspoguļo kondensatora zudumus, labā kondensatorā ESR vērtība ir ļoti maza, sliktā kondensatorā ESR vērtība ir diezgan liela.

Izkliedes koeficients

Tas ir enerģijas zuduma ātruma mērījums dielektrikā dielektriskā materiāla svārstību dēļ pielietotā maiņstrāvas sprieguma dēļ. Kvalitātes koeficienta abpusējais ir pazīstams kā izkliedes koeficients, ko izsaka kā Q = 1 / D. Kondensatora kvalitāti zina pēc izkliedes koeficienta. Izkliedes koeficienta formula ir

D = wR₄C₄

Schering-bridge-phasor-diagramma

Lai matemātiski interpretētu, skatiet fāzu diagrammu, tā ir ESR un kapacitātes reaktivitātes attiecība. Tas ir arī pazīstams kā zaudējumu leņķa pieskare un parasti tiek izteikts kā

Iedeguma delta = ESR / X_C

Tan Delta testēšana

Iedeguma delta testēšana veic tinumu un kabeļu izolāciju. Šo testu izmanto, lai izmērītu kabeļa pasliktināšanos.

Veicot Tan Delta testēšanu

Lai veiktu iedeguma delta testēšanu, vispirms jāpārbauda kabeļu vai tinumu izolācija, vispirms tā tiek izolēta un atvienota. No zemfrekvences enerģijas avota testa spriegums tiek piemērots un nepieciešamie mērījumi tiek veikti ar iedeguma delta kontrolieri, un līdz kabeļu nominālajam spriegumam testa spriegums tiek palielināts pakāpeniski. No iepriekš minētās Scheringa tilta fāzu diagrammas mēs varam aprēķināt iedeguma delta vērtību, ko sauc arī par D (izkliedes koeficients). Iedeguma delta ir izteikta kā

Iedeguma delta = tualete₁R₁= W * (C_diviR₄/ R3) * (R₃C₄/ C_divi) = WC₄R₄

Relatīvās caurlaidības mērīšana ar Šeringa tiltu

Dielektriskā materiāla zemo caurlaidību mēra, izmantojot Šeringa tiltu. Relatīvās caurlaidības paralēlās plāksnes izvietojumu matemātiski izsaka kā

e_r=C_sd / ε₀TO

Kur 'Cs' ir izmērītā kapacitāte, uzskatot paraugu par dielektrisku vai parauga kapacitāti, 'd' ir atstarpe starp elektrodiem, 'A' ir elektrodu efektīva platība, 'd' ir parauga biezums, 't' ir atstarpe starp elektrodu un paraugu 'x' ir elektroda un parauga atdalījuma samazināšanās, un ε0 ir brīvās telpas caurlaidība.

relatīvās caurlaidības mērīšana

Kapacitāte starp elektrodu un paraugu tiek matemātiski izteikta kā

C = C_SC₀/ C_S+ C₀……… ekvivalents (a)

Kur C_S= ε_re₀A / d C₀= ε₀A / t

C aizstājējs_Sun C₀iegūs vienādojuma (a) vērtības

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

Matemātiskā izteiksme parauga samazināšanai ir parādīta zemāk

e_r= d / d - x

Tas ir skaidrojums relatīvās caurlaidības mērīšanai ar Šeringa tiltu.

Iespējas

Šeringa tilta iezīmes ir

• No potenciālā pastiprinātāja iegūst augstsprieguma padevi.
• Tilta vibrācijai galvanometru izmanto kā detektoru
• Ab un ad rokās ir ievietoti augstsprieguma kondensatori.
• Roku bc un cd pretestība ir zema, un rokas ab un ad pretestība ir augsta.
• Attēla ‘c’ punkts ir iezemēts.
• Roku ‘ab’ un ‘ad’ pretestība tiek turēta augstā līmenī.
• Rokās ‘ab’ un ‘ad’ jaudas zudums ir ļoti mazs, jo ab ab un ad pretestība ir augsta.

Savienojumi

Savienojumi tika piešķirti Šeringa tilta ķēdes komplektam, piemēram, šādi.

• Savienojiet ieejas pozitīvo spaili ar ķēdes pozitīvo spaili
• Savienojiet ieejas negatīvo spaili ar ķēdes negatīvo spaili
• Iestatiet pretestības vērtību R3 nulles stāvoklī un iestatiet kapacitātes vērtību C3 nulles stāvoklī
• Iestatiet pretestību R2 līdz 1000 omiem
• Ieslēdziet strāvas padevi
• Pēc visiem šiem savienojumiem nulles detektorā būs redzams rādījums, tagad pielāgojiet desmitgades pretestību R1, lai iegūtu minimālo rādījumu digitālajā nulles detektorā
• Pierakstiet pretestības R1, R2 un kapacitātes C2 rādījumus un aprēķiniet nezināmā kondensatora vērtību, izmantojot formulu
• Atkārtojiet iepriekš minētās darbības, pielāgojot pretestības R2 vērtību
• Visbeidzot, izmantojot formulu, aprēķiniet kapacitāti un pretestību. Tas ir Scheringa tilta darbības un savienojumu skaidrojums

Piesardzības pasākumi

Daži no piesardzības pasākumiem, kas mums jāievēro, dodot savienojumus ar tiltu, ir

• Pārliecinieties, ka spriegums nedrīkst pārsniegt 5 voltus
• Pirms strāvas padeves ieslēgšanas pārbaudiet savienojumus pareizi

Pieteikumi

Daži no Schering tilta izmantošanas lietojumiem ir

• Ģeneratoru izmantotie šūšanas tilti
• Izmanto spēka dzinēji
• Izmanto mājas rūpniecības tīklos utt

Šeringa tilta priekšrocības

Šeringa tilta priekšrocības ir

• Salīdzinot ar citiem tiltiem, šī tilta izmaksas ir mazākas
• No frekvences līdzsvara vienādojumi ir brīvi
• Pie zema sprieguma tas var izmērīt mazus kondensatorus

Šeringa tilta trūkumi

Zema sprieguma Šeringa tiltam ir vairāki trūkumi, kuru dēļ ir vajadzīgi augstās frekvences un sprieguma Šeringa tiltiņi, lai izmērītu mazo kapacitāti.

Bieži uzdotie jautājumi

1). Kas ir apgriezts Šeringa tilts?

Šeringa tilts ir viena veida maiņstrāvas tilts, ko izmanto kondensatoru kapacitātes mērīšanai.

2). Kāda veida detektorus izmanto maiņstrāvas tiltos?

Maiņstrāvas tiltos izmantojamais detektors ir līdzsvarots detektors.

3). Ko nozīmē tilta ķēde?

Tilta ķēde ir viena veida elektriskā ķēde, kas sastāv no divām atzarām.

4). Kādam mērījumam tiek izmantots Šeringa tilts?

Šeringa tiltu izmanto kondensatoru kapacitātes mērīšanai.

5). Kā jūs līdzsvarojat tilta ķēdi?

Tilta ķēdei jābūt līdzsvarotai, ievērojot divus līdzsvara apstākļus, kas ir lielums un fāzes leņķa stāvoklis.

Šajā rakstā pārskats par Šeringa tilta teorija , priekšrocības, pielietojums, trūkumi, tilta ķēdei piešķirtie savienojumi, relatīvās caurlaidības mērīšana, Schering tilta augstsprieguma ķēde, iedeguma delta mērīšana un maiņstrāvas tilta ķēdes pamati. Šeit ir jautājums jums, kāds ir Šeringa tilta jaudas koeficients?