De circuits die worden gebruikt om het onbekende te berekenen weerstand , inductie, capaciteit, frequentie en wederzijdse inductie worden AC-bruggen genoemd. Deze circuits werken met een wisselspanningssignaal. Deze bruggen werken volgens het principe van de balansverhouding van impedanties die wordt verkregen door de nuldetector en levert nauwkeurige resultaten op. In sommige circuits kan een AC-versterker worden gebruikt in plaats van de nuldetector. De balansvergelijkingen die uit het circuit zijn verkregen, kunnen worden gebruikt om de onbekende weerstand, capaciteit en inductie te bepalen en ook onafhankelijk van de frequentie. De AC-bruggen worden gebruikt in communicatie systemen , complexe elektrische en elektronische schakelingen en nog veel meer. Er zijn verschillende soorten AC-bruggen die in elektronische schakelingen worden gebruikt. Het zijn de Maxwells-brug, de Maxwells Wein-brug, de Anderson-brug, de Hay’s-brug, de Owen-brug, de De Sauty-brug, de Schering-brug en de Wein-serie.
Maxwells Bridge-definitie
De brug van Maxwell is ook bekend als de Weinbrug van Maxwell of de gewijzigde vorm van Wheatstone-brug of Maxwell's inductantiecapaciteitsbrug, bestaat uit vier armen die worden gebruikt om onbekende inductanties te meten in termen van gekalibreerde capaciteiten en weerstanden. Het kan worden gebruikt om onbekende inductantiewaarde te meten en te vergelijken met de standaardwaarde. Het werkt volgens het principe van vergelijking van bekende en onbekende inductantiewaarden.
Het gebruikt de nulafbuigingsmethode om de inductantie te berekenen met een parallel gekalibreerde weerstand en condensator. Er wordt gezegd dat het brugcircuit van de Maxwell in resonantie is als de positieve fasehoek van een inductieve impedantie wordt gecompenseerd met de negatieve fasehoek van de capacitieve impedantie (verbonden in de tegenoverliggende arm). Daarom zal er geen stroom door het circuit vloeien en geen potentiaal over de nuldetector.
Maxwells Bridge-formule
Als de brug van de maxwell in evenwicht is, kan de onbekende inductantie worden gemeten met behulp van een variabele standaardcondensator. De brugformule van de maxwell wordt gegeven als (in termen van inductantie, weerstand en capaciteit)
R1 = R2r3 / R4
L1 = R2R3C4
De kwaliteitsfactor van het brugcircuit van Maxwell wordt gegeven als,
Q = ωL1 / R1 = ωC4R4
Maxwells Bridge Circuit
Het brugcircuit van Maxwell bestaat uit 4 armen die in vierkante of ruitvorm zijn verbonden. In dit circuit bevatten twee armen een enkele weerstand, een andere arm bevat een weerstand en inductor in seriecombinatie, en de laatste arm bevat een weerstand en condensator in parallelle combinatie. Het basisbrugcircuit van Maxwell wordt hieronder weergegeven.
Maxwell's Bridge Circuit
Een wisselspanningsbron en een nuldetector zijn diagonaal verbonden met het brugcircuit om de onbekende inductantiewaarde te meten en te vergelijken met de bekende waarden.
Maxwells Bridge-vergelijking
Van het circuit, AB, BC, CD en DA zijn de 4 armen in ruitvorm verbonden.
AB en CD zijn de weerstanden R2 en R3,
BC is een seriecombinatie van weerstand en inductor gegeven als Rx en Lx.
DA is een parallelle combinatie van weerstand en condensator gegeven als R1 en C1
Beschouw Z1, Z2, Z3 en ZX zijn de impedanties van de 4 armen van het brugcircuit. De waarden voor deze impedanties worden gegeven als,
Z1 = (R1 + jwL1) [aangezien Z1 = R1 + 1 / jwC1]
Z2 = R2
Z3 = R3
ZX = (R4 + jwLX)
Of
Z1 = R1 parallel aan C1, dat wil zeggen Y1 = 1 / Z1
Y1 = 1 / R1 + j ωC1
Z2 = R2
Z3 = R3
Zx = Rx in serie met Lx = Rx + jωLx
Neem de balansvergelijking van een basis AC-brugcircuit als volgt,
Z1Zx = Z2Z3
Zx = Z2Z3 / Z1
Vervang de waarden van impedanties van Maxwell's brugcircuit in de bovenstaande balansvergelijking. Vervolgens,
Rx + jωLx = R2R3 ((1 / R1) + jωC1)
Rx + jωLx = R2R3 / R1 + jωC1R2R3
Stel nu de reële en imaginaire termen uit de bovenstaande twee vergelijkingen gelijk,
Rx = R2R3 / R1 en Lx = C1R2R3
Q = ωLx / Rx = ωC1R2R3x R1 / R2R3 = ωC1R
Waarbij Q = kwaliteitsfactor van het brugcircuit
Rx = onbekende weerstand
Lx = onbekende inductantie
R2 en R3 = bekende niet-inductieve weerstanden
C1 = condensator parallel geschakeld aan de variabele weerstand R1
Phasor-diagram
De brug van Maxwell wordt gebruikt om de onbekende inductantie van het circuit te meten met behulp van gekalibreerde weerstanden en condensatoren Deze brugschakeling vergelijkt de bekende inductantiewaarde met een standaardwaarde. Maxwell's brugfasordiagram circuit in balans staat hieronder weergegeven.
Phasor-diagram
Er wordt gezegd dat het brugcircuit van de Maxwell in een gebalanceerde toestand verkeert als de faseverschuivingen van inductoren en condensatoren tegengesteld zijn aan elkaar. Dat betekent dat capacitieve impedantie en inductieve impedantie tegenover elkaar zijn geplaatst in het brugcircuit. De huidige I3 en I4 zijn in fase met I1 en I2. Door de impedanties van het brugcircuit te variëren, kan de stroom achterblijven bij het aangelegde wisselspanningssignaal.
Meetfouten kunnen worden geëlimineerd vanwege de wederzijdse inductie tussen de twee indicatoren. Omdat er aanzienlijke fouten kunnen optreden als gevolg van de koppeling tussen de spoelen in het circuit. Om de evenwichtstoestand van het circuit te bereiken, zijn de variabele condensator en weerstand parallel geschakeld. De gemeten inductanties in een evenwichtstoestand zijn onafhankelijk van frequenties.
Soorten Maxwells Bridge
De verschillende soorten bruggen zijn
Maxwells inductantiebrug
Dit type brugcircuit wordt gebruikt om de onbekende inductantiewaarde van het circuit te meten door deze te vergelijken met een standaardwaarde van zelfinductie. Twee armen van het brugcircuit bekende niet-inductieve weerstanden, een andere arm bevat variabele inductie met een vaste weerstand in serie en een andere arm bevat onbekende inductantie in serie met een weerstand. De wisselspanningsbron en een nuldetector zijn verbonden over de knooppunten van het circuit. Het schakelschema wordt hieronder weergegeven.
Maxwell's inductantiebrug
Bij de balansconditie wordt de formule voor het inductantiecircuit van Maxwell gegeven als,
Waarbij L1 = onbekende inductantie met een weerstand R1
R2 en R3 zijn de niet-inductieve weerstanden
L2 is de variabele inductantie met een vaste weerstand r2
R2 is de variabele weerstand in serie met L2
Maxwells Inductance Capaciteit Bridge
Dit type brugschakeling wordt gebruikt om onbekende inductantiewaarde te meten door deze te vergelijken met een variabele standaardcondensator. Het wisselspanningssignaal en een nuldetector zijn op de knooppunten aangesloten.
Inductantiecapaciteitsbrug
Vanuit het circuit kunnen we zien dat,
Een arm bevat de variabele standaardcondensator C1 parallel met een variabele niet-inductieve weerstand R1
De andere twee armen bevatten bekende niet-inductieve weerstanden R2 en R3
Een andere arm bevat onbekende inductie Lx met een weerstand Rx in serie waarvan de waarde moet worden gemeten en vergeleken met een bekende waarde.
De uitdrukking voor de inductantiecapaciteit van Maxwell wordt gegeven als, (in evenwichtstoestand
Q = kwaliteitsfactor van het brugcircuit van Maxwell
Voordelen van Maxwells Bridges
De voordelen zijn
- Bij de balanstoestand is het brugcircuit frequentie-onafhankelijk
- Het helpt bij het meten van een breed scala aan inductantiewaarden op audio- en vermogensfrequentie
- Om de inductantiewaarde rechtstreeks te meten, wordt de schaal van de gekalibreerde weerstand gebruikt.
- Het wordt gebruikt om het hoge bereik van inductanties te meten en te vergelijken met een standaardwaarde.
Nadelen van Maxwells Bridge
De nadelen zijn
- De vaste condensator in het brugcircuit van Maxwell kan een interactie creëren tussen weerstand en reactantiebalans.
- Het is niet geschikt om een hoog bereik van kwaliteitsfactoren te meten (Q-waarden> = 10)
- De variabele standaardcondensator die in het circuit wordt gebruikt, is erg duur.
- Het wordt niet gebruikt om de factor van lage kwaliteit (Q-waarde) te meten vanwege de toestand van de circuitbalans. Daarom wordt het gebruikt voor spoelen van gemiddelde kwaliteit.
Toepassingen van Maxwells Bridge
De toepassingen zijn
- Gebruikt in communicatiesystemen
- Gebruikt in elektronische schakelingen
- Gebruikt in stroom- en audiofrequentiecircuits
- Wordt gebruikt om onbekende inductantiewaarden van het circuit te meten en te vergelijken met een standaardwaarde.
- Wordt gebruikt om spoelen van gemiddelde kwaliteit te meten.
- Gebruikt in filtercircuits, instrumentatie, lineaire en niet-lineaire circuits
- Gebruikt in stroomconversiecircuits.
Veelgestelde vragen
1). Wat zijn AC- en DC-bruggen?
De AC-bruggen en DC-bruggen worden gebruikt om onbekende componenten zoals inductantie, capaciteit en weerstand te meten. Of meet onbekende impedanties van het circuit.
De verschillende soorten ac-bruggen zijn de Maxwell-brug, de Maxwell-Wien-brug, de Anderson-brug, de Hay's-brug, de Owen-brug, De Sauty-brug, de Schering-brug en de Wein-serie.
De DC-bruggen worden gebruikt om onbekende weerstand in het brugcircuit te meten. De verschillende soorten DC-bruggen zijn de brug van Wheatstone, de Kelvin-brug en de spanningsmeterbrug.
2). Welke brug is frequentiegevoelig?
De brug van Wien is frequentiegevoelig.
3). Wat is het doel van een brugcircuit?
Het doel van het brugcircuit is om de elektrische stroom in de voeding gelijk te richten en de onbekende impedantie van het circuit te meten en te vergelijken met een bekende waarde.
4). Wat is de formule van zelfinductie?
Als de flux bekend is, wordt de formule voor zelfinductie gegeven als,
L = NΦm / I.
Waar ‘L’ de zelfinductie is in Henry's
‘Φm’ is de magnetische flux in de spoel
‘N’ is het aantal beurten
‘I’ is de stroom die door de spoel vloeit in ampère.
5). Wat zijn RC- en LC-oscillatoren?
LC-oscillator gebruikt het inductor-condensatortankcircuit en het is een soort positieve feedbackoscillator om aanhoudende oscillaties te produceren.
De lineaire oscillator die weerstanden en condensatoren gebruikt om het RC-netwerk met positieve feedback te vormen, wordt de RC-oscillator genoemd. Het is ook bekend als een sinusoïdale oscillator.
Dit is dus alles een overzicht van de brug van Maxwell de definitie, typen, formule, vergelijking, typen, toepassingen, voor- en nadelen van het circuit. Hier is een vraag voor u: 'wat zijn de andere soorten brugcircuits?'
