De brugcircuits worden gebruikt om verschillende componentwaarden te meten zoals weerstand, capaciteit, inductie, enz. De eenvoudige vorm van een brugcircuit bestaat uit een netwerk van vier weerstanden / impedantie-armen die een gesloten circuit vormen. Een stroombron wordt toegevoerd aan twee tegenoverliggende knooppunten en een stroomdetector is verbonden met de overige twee knooppunten. Dit artikel bespreekt de werking van het Andersons-brugcircuit en de toepassingen ervan.
De brugcircuits gebruiken het nulindicatieprincipe en de vergelijkingsmeetmethode, ook wel bekend als “brugbalansconditie bij nulspanning”. De brugschakeling vergelijkt de waarden van een onbekende component met die van een nauwkeurig bekende standaardcomponent. De nauwkeurigheid hangt dus meestal af van het brugcircuit, niet van de nul-indicator.
Van het bovenstaande brugcircuit is de evenwichtsvergelijking
Verschillende soorten bruggen
Twee soorten bruggen die worden gebruikt om de componentwaarden te meten. Het zijn D.C-bruggen en A.C-bruggen.
D.C Bridges zijn
- Wheatstone-brug
- Kelvin-brug
De verschillende soorten A.C Bridges zijn,
- Inductantie-vergelijkingsbrug
- Capaciteitsvergelijkingsbrug
- Maxwell's brug
- Er is een brug
- Anderson's brug
- Schering-brug
- Weense brug
A.C Bridges
Wisselstroombruggen worden vaak gebruikt om de waarde van de onbekende impedantie (zelf / wederzijdse inductantie van inductoren of capaciteit van condensatoren nauwkeurig te meten). Een wisselstroombrugcircuit bestaat uit vier impedanties, een bron van wisselstroomvoeding en een gebalanceerde detector. De balansdetectoren die over het algemeen worden gebruikt voor wisselstroombruggen zijn
- Koptelefoon (op de frequenties van 250 Hz tot 3 tot 4 kHz)
- Afstelbaar versterkercircuit (voor een frequentiebereik van 10Hz tot 100Hz)
- Trillingsgalvanometers (voor lage frequentiebereik van 5 Hz tot 1000 Hz)
De nulrespons (toestand van de brugbalans) kan worden verkregen door een van de brugarmen te variëren. De impedantie van een component is in de vorm van polair die een grootte en een fasehoekwaarde kan hebben. Voor een wisselstroomcircuit dat hierboven wordt weergegeven, kan de impedantie worden geschreven in termen van grootte en fasehoek
Waar Z1, Z2, Z3, Z4, de grootheden zijn en θ1, θ2, θ3 en θ4 fasehoeken. Het product van alle impedanties moet worden uitgevoerd in de polaire vorm waarbij alle magnitudes worden vermenigvuldigd en fasehoeken moeten worden opgeteld.
Hier moet de brug worden uitgebalanceerd voor zowel de grootte van de omstandigheden als de fasehoeken. Uit de bovenstaande vergelijkingen zijn twee voorwaarden waaraan moet worden voldaan voor de brugbalans. Door magnitudes van beide zijden gelijk te stellen, krijgen we de magnitude conditie als,
Z1.Z4 = Z2.Z3
En de fasehoeken ook, θ1 + θ4 = θ2 + θ3
De fasehoek is + ve inductieve impedanties en –ve voor de capacitieve impedanties.
Andersons Bridge Construction and Working
De Anderson's Bridge is een wisselstroombrug die wordt gebruikt om de zelfinductie van de spoel te meten. Het maakt het mogelijk om de inductantie van een spoel te meten met behulp van een standaard condensator en weerstanden. Het vereist geen herhaaldelijk balanceren van de brug. Het is een modificatie van Maxwell's Bridge waarbij ook de waarde van zelfinductie wordt verkregen door deze te vergelijken met een standaard condensator. De aansluitingen worden hieronder weergegeven.
Andersons Bridge Construction and Working
Een arm van de brug bestaat uit de onbekende inductor Lx met bekende weerstand in serie met Lx. Deze weerstand R1 omvat de weerstand van de inductor Capaciteit C is de standaardcondensator waarbij r, R2, R3 en R4 niet-inductief van aard zijn.
De vergelijkingen van de brugbalans zijn,
i1 = i3, en i2 = i4 + ic
V2 = i2.R3 en V3 = i3.R3
V1 = V2 + ic.r en V4 = V3 + ik c r
V1 = i1.R1 + i1.ω.L1 en V4 = i4.R4
Nu wordt de spanning V gegeven door,
Van het bovenstaande circuit, R2, R4, en zeldzaam in stervorm, dat wordt getransformeerd in zijn equivalente deltavorm om de brugbalansvergelijkingen te vinden zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding.
De elementen in de equivalente delta worden gegeven door,
R5 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / R4
R6 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / R2
R7 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / r
Nu shunt de R7 de bron en heeft daarom geen invloed op de balansconditie. Dus door R7 te verwaarlozen en een netwerk te herschikken zoals hierboven in figuur (b), krijgen we een Maxwell-inductantiebrug.
Dus de balansvergelijking wordt gegeven door
Lx = CR3R5 en
R1 = R3. (R5 / R6)
Als we de waarden van R5 en R6 vervangen, krijgen we
Als de gebruikte condensator niet perfect is, blijft de inductantiewaarde ongewijzigd, maar verandert de waarde van R1. De brugmethode van Anderson kan ook worden gebruikt om de condensator C te meten als er een gekalibreerde zelfinductie beschikbaar is.
De bovenstaande vergelijking die we hebben verkregen, is complexer dan we hebben verkregen in de Maxwell-brug. Bij het observeren van de bovenstaande vergelijkingen kunnen we gemakkelijk zeggen dat om gemakkelijker convergentie van de balans te verkrijgen, men afwisselend R1 en r moet aanpassen in Anderson's brug.
Laten we nu eens kijken hoe we de waarde van de onbekende inductor experimenteel kunnen verkrijgen. Stel eerst de signaalgeneratorfrequentie in op het hoorbare bereik. Stel nu R1 en r zo af dat de koptelefoon (nuldetector) een minimaal geluid geeft. Meet de waarden van R1 en r (verkregen na deze aanpassingen) met behulp van de multimeter. Gebruik de formule die we hierboven hebben afgeleid om de waarde van onbekende inductantie te achterhalen. Het experiment kan worden herhaald met de andere waarde van de standaardcondensator.
Voordelen van Andersons Bridge
- De vaste condensator wordt gebruikt, terwijl andere bruggen een variabele condensator gebruiken.
- De brug wordt gebruikt voor het nauwkeurig bepalen van de inductantie in het millimeterbereik.
- Deze brug geeft ook een nauwkeurig resultaat voor de bepaling van capaciteit in termen van inductantie.
- De brug is gemakkelijk te balanceren vanuit het oogpunt van convergentie in vergelijking met de brug van Maxwell in het geval van lage waarden van Q.
Nadelen van Andersons Bridge
- Het is erg ingewikkeld dan andere bruggen in termen van het aantal gebruikte componenten.
- Evenwichtsvergelijkingen zijn ook moeilijk af te leiden.
- De brug kan niet gemakkelijk worden afgeschermd vanwege het extra verbindingspunt, om de effecten van strooicapaciteit te vermijden.
Toepassingen van Andersons Bridge
- Het wordt gebruikt om de zelfinductie van de spoel (L) te meten
- Om de waarde van inductieve reactantie (XL) van de spoel bij een specifieke frequentie te vinden
Uit de bovenstaande informatie kunnen we tot slot concluderen dat een Andersons-brug bekend staat om zijn toepassing die de zelfinductie van een paar micro Henry tot verschillende Henry nauwkeurig meet. We hopen dat u dit concept beter begrijpt. Verder twijfels over dit concept of aan elektrische en elektronische projecten implementeren geef alstublieft uw waardevolle suggesties door in de commentaarsectie hieronder te reageren. Hier is een vraag voor jou, Wat zijn de toepassingen van AC-bruggen?
