Kretsene som brukes til å beregne det ukjente motstand , induktans, kapasitans, frekvens og gjensidig induktans kalles AC-broer. Disse kretsene opererer med et vekselstrømssignal. Disse broene arbeider ut fra prinsippet om balanseforholdet mellom impedanser som oppnås av nulldetektoren og gir nøyaktige resultater. I noen av kretsene kan en AC-forsterker brukes i stedet for nulldetektoren. Balanseligningene oppnådd fra kretsen kan brukes til å bestemme den ukjente motstanden, kapasitansen og induktansen og også uavhengig av frekvens. AC-broene brukes i kommunikasjonssystemer , komplekse elektriske og elektroniske kretser og mange flere. Det finnes forskjellige typer vekselstrømbroer som brukes i elektroniske kretser. De er Maxwells bridge, Maxwells Wein bridge, Anderson bridge, Hay’s bridge, Owen bridge, De Sauty bridge, Schering bridge, og Wein series bridge.
Definisjon av Maxwells Bridge
Maxwells bro er også kjent som Maxwells Wein-bro eller modifisert form av Wheatstone bridge eller Maxwells induktanskapasitansbro, består av fire armer som brukes til å måle ukjente induktanser når det gjelder kalibrerte kapasitanser og motstander. Den kan brukes til å måle ukjent induktansverdi og sammenligner den med standardverdien. Det fungerer på prinsippet om sammenligning av kjente og ukjente induktansverdier.
Den bruker nullbøyningsmetoden for å beregne induktans med en parallellkalibrert motstand og kondensator. Maxwells brokrets sies å være i resonans hvis den positive fasevinkelen til en induktiv impedans kompenseres med den negative fasevinkelen til den kapasitive impedansen (koblet i motsatt arm). Derfor vil det ikke strømme gjennom kretsen og ikke potensial over nulldetektoren.
Maxwells Bridge Formula
Hvis broen til maxwell er i balansetilstand, kan den ukjente induktansen måles ved hjelp av en variabel standard kondensator. Maxwells broformel er gitt som (når det gjelder induktans, motstand og kapasitans)
R1 = R2r3 / R4
L1 = R2R3C4
Kvalitetsfaktoren til Maxwells brokrets er gitt som,
Q = ωL1 / R1 = ωC4R4
Maxwells Bridge Circuit
Maxwells brokrets består av 4 armer koblet i kvadratisk eller rombeform. I denne kretsen inneholder to armer en enkelt motstand, en annen arm inneholder en motstand og induktor i seriekombinasjon, og den siste armen inneholder en motstand og kondensator i parallell kombinasjon. Den grunnleggende Maxwells brokrets er vist nedenfor.
Maxwells Bridge Circuit
En vekselspenningskilde og en nulldetektor er koblet diagonalt til brokretsen for å måle den ukjente induktansverdien og sammenlignet med de kjente verdiene.
Maxwells Bridge-ligning
Fra kretsen er AB, BC, CD og DA de 4 armene forbundet i romform.
AB og CD er motstandene R2 og R3,
BC er en seriekombinasjon av motstand og induktor gitt som Rx og Lx.
DA er en parallell kombinasjon av motstand og kondensator gitt som R1 og C1
Tenk på at Z1, Z2, Z3 og ZX er impedansene til de fire armene til brokretsen. Verdiene for disse impedansene er gitt som,
Z1 = (R1 + jwL1) [siden Z1 = R1 + 1 / jwC1]
Z2 = R2
Z3 = R3
ZX = (R4 + jwLX)
Eller
Z1 = R1 parallelt med C1, det vil si Y1 = 1 / Z1
Y1 = 1 / R1 + j ωC1
Z2 = R2
Z3 = R3
Zx = Rx i serie med Lx = Rx + jωLx
Ta balanse ligningen til en grunnleggende AC bro krets som følger,
Z1Zx = Z2Z3
Zx = Z2Z3 / Z1
Erstatt verdiene til impedansene til Maxwells brokrets i balansen ovenfor. Deretter,
Rx + jωLx = R2R3 ((1 / R1) + jωC1)
Rx + jωLx = R2R3 / R1 + jωC1R2R3
Lig nå de reelle og imaginære begrepene fra de to ovenstående ligningene,
Rx = R2R3 / R1 og Lx = C1R2R3
Q = ωLx / Rx = ωC1R2R3x R1 / R2R3 = ωC1R
Hvor Q = kvalitetsfaktor for brokretsen
Rx = ukjent motstand
Lx = ukjent induktans
R2 og R3 = kjente ikke-induktive motstander
C1 = kondensator koblet parallelt til den variable motstanden R1
Fasordiagram
Maxwells bro brukes til å måle den ukjente induktansen til kretsen ved å bruke kalibrerte motstander og kondensatorer . Denne brokretsen sammenligner den kjente induktansverdien med en standardverdi. Maxwells brofasordiagram krets i balansetilstand er vist nedenfor.
Fasordiagram
Maxwells brokrets sies å være i balansert tilstand hvis faseskiftene til induktorer og kondensatorer er motsatte av hverandre. Det betyr at kapasitiv impedans og induktiv impedans er plassert motsatt hverandre i brokretsen. Nåværende I3 og I4 er i fase med I1 og I2. Ved å variere impedansene til brokretsen, kan strømmen ligge bak det påførte vekselspenningssignalet.
Målefeil kan elimineres på grunn av den gjensidige induktansen mellom de to indikatorene. Siden det kan oppstå betydelige feil på grunn av koblingen mellom spolene i kretsen. For å oppnå kretsens balanseforhold er den variable kondensatoren og motstanden koblet parallelt. De målte induktansene i en balansetilstand er uavhengige av frekvenser.
Typer av Maxwells Bridge
De forskjellige brotyper er
Maxwells induktansbro
Denne typen brokrets brukes til å måle den ukjente induktansverdien til kretsen ved å sammenligne den med en standardverdi for selvinduktans. To armer i brokretsen kjente ikke-induktive motstander, en annen arm inneholder variabel induktans med en fast motstand i serie, og en annen arm inneholder ukjent induktans i serie med en motstand. AC-spenningskilden og en nulldetektor er koblet over kryssene i kretsen. Kretsskjemaet er vist nedenfor.
Maxwells induktansbro
Ved balansevilkår er formelen for Maxwells induktanskrets gitt som,
Hvor L1 = Ukjent induktans med motstand R1
R2 og R3 er de ikke-induktive motstandene
L2 er den variable induktansen med en fast motstand r2
R2 er den variable motstanden i serie med L2
Maxwells Induktans Kapasitansbro
Denne typen brokrets brukes til å måle ukjent induktansverdi ved å sammenligne den med en variabel standard kondensator. AC-spenningssignalet og en nulldetektor er koblet i kryssene.
Induktanskapasitansbro
Fra kretsen kan vi observere at,
Den ene armen inneholder variabel standard kondensator C1 parallelt med en variabel ikke-induktiv motstand R1
De to andre armene inneholder kjente ikke-induktive motstander R2 og R3
En annen arm inneholder ukjent induktans Lx med en motstand Rx i serie hvis verdi skal måles og sammenlignes med en kjent verdi.
Uttrykket for Maxwells induktanskapasitans er gitt som, (i balansetilstand
Q = kvalitetsfaktor for Maxwells brokrets
Fordeler med Maxwells Bridges
Fordelene er
- I balanseforhold er brokretsen uavhengig av frekvens
- Det hjelper å måle et bredt spekter av induktansverdier ved lyd- og strømfrekvens
- For å måle induktansverdien direkte, brukes skalaen for kalibrert motstand.
- Det brukes til å måle det høye induktansområdet og sammenlignet med en standardverdi.
Ulemper ved Maxwells Bridge
Ulempene er
- Den faste kondensatoren i Maxwells brokrets kan skape interaksjon mellom motstand og reaktansbalanse.
- Det er ikke egnet å måle et høyt område med kvalitetsfaktor (Q-verdier> = 10)
- Den variable kondensatoren som brukes i kretsen, er veldig kostbar.
- Det brukes ikke til å måle lavkvalitetsfaktoren (Q-verdi) på grunn av kretsbalansetilstanden. Derfor brukes den til spoler av middels kvalitet.
Bruk av Maxwells Bridge
Søknadene er
- Brukes i kommunikasjonssystemer
- Brukes i elektroniske kretser
- Brukes i strøm- og lydfrekvenskretser
- Brukes til å måle ukjente induktansverdier for kretsen og sammenlignet med en standardverdi.
- Brukes til å måle spoler av middels kvalitet.
- Brukes i filterkretser, instrumentering, lineære og ikke-lineære kretser
- Brukes i strømkonverteringskretser.
Vanlige spørsmål
1). Hva er AC- og DC-broer?
AC-broene og DC-broene brukes til å måle ukjente komponenter som induktans, kapasitans og motstand. Eller måle ukjente impedanser i kretsen.
De forskjellige typene av bruer er Maxwells bro, Maxwells Wien-bro, Anderson-broen, Hays bro, Owen-broen, De Sauty-broen, Schering-broen og Wein-seriebroen.
DC-broene brukes til å måle ukjent motstand i brokretsen. De forskjellige typene DC-broer er Wheatstones bro, Kelvin-bro og strekkmålerbro.
2). Hvilken bro er frekvensfølsom?
Wiens bro er frekvensfølsom.
3). Hva er hensikten med en brokrets?
Hensikten med brokretsen er å rette opp den elektriske strømmen i strømforsyningen og måle den ukjente impedansen til kretsen og sammenligne den med en kjent verdi.
4). Hva er formelen for selvinduktans?
Når fluksen er kjent, er formelen for selvinduktans gitt som,
L = NΦm / I.
Hvor ‘L’ er selvinduktansen i Henrys
‘Φm’ er den magnetiske strømmen i spolen
‘N’ er antall svinger
‘I’ er strømmen som strømmer gjennom spolen i Amperes.
5). Hva er RC- og LC-oscillatorer?
LC-oscillator bruker kretsen for induktorkondensatortank, og det er en type positiv tilbakemeldingsoscillator for å produsere vedvarende svingninger.
Den lineære oscillatoren som bruker motstander og kondensatorer til å danne RC-nettverket med positiv tilbakemelding, kalles RC-oscillatoren. Det er også kjent som en sinusformet oscillator.
Dermed er dette alt en oversikt over Maxwells bro kretsens definisjon, typer, formel, ligning, typer, applikasjoner, fordeler og ulemper. Her er et spørsmål til deg, 'hva er de andre typene brokretser?'
