Schering Bridge er en elektrisk krets som brukes til å måle isolasjonsegenskapene til en elektrisk kabel og utstyr. Det er en AC-brokrets utviklet av Harald Ernst Malmsten Schering (25. november 1880 - 10. april 1959). Det har den største fordelen at den balanserte ligningen er uavhengig av frekvens. De opprinnelige strømbruene er AC-broene, de er de mest populære, praktiske og fremtredende eller nøyaktige instrumentene, som brukes til måling av AC-motstand, kapasitans og induktans. Ac-broene er akkurat som DC broer men forskjellen mellom vekselstrømbroene og likestrømbroene er strømforsyningen.

Hva er Schering Bridge?

Definisjon: Schering-broen er en type AC-bro, som brukes til å måle den ukjente kapasitansen, relative permeabiliteten, spredningsfaktoren og dielektrisk tap av en kondensator. Høyspenningen i denne broen oppnås ved å bruke trinn-opp transformatoren. Hovedmålet med denne broen er å finne kapasitansverdi. Hovedapparatet som kreves for tilkobling er trenersett, tiårs kapasitansboks, multimeter, CRO og patch akkorder. Formelen som brukes for å få kapasitansverdien er CX = C_to(R₄/ R₃).

Grunnleggende AC Bridge Circuit

I AC-broer brukes kraftlinjene som kilde til eksitasjon ved lave frekvenser, oscillatorer brukes som kilde ved høyfrekvente målinger. Frekvensområdet til en oscillator er 40 Hz til 125 Hz. AC-broene måler ikke bare motstanden, kapasitansen og induktansen, men måler også effektfaktoren, og lagringsfaktoren, og alle AC-broene er basert på Wheatstone-broen. Det grunnleggende kretsskjemaet for en vekselstrømbro er vist i figuren nedenfor.

basic-ac-bro-krets

Det grunnleggende kretsskjemaet for en vekselstrømbrokrets består av Z1, Z2, Z3 og Z4 fire impedanser, en detektor og en vekselstrømskilde. Detektoren er plassert mellom punktet 'b' og 'd', og denne detektoren brukes til å balansere broen. En vekselstrømskilde er plassert mellom punktet 'a' og 'c' og den leverer strøm til bronettet. Potensialet til punkt ‘b’ er det samme som potensielt punkt ‘d’. Når det gjelder amplitude og fase, er begge potensielle punkter som b & d like. Både i størrelse og fase er punktet 'a' til 'b' spenningsfallet lik spenningsfallpunktet a til d.

Når AC-broene som brukes til måling ved lave frekvenser, brukes kraftledningen som forsyningskilde, og når målingene gjøres ved de høye frekvensene, brukes de elektroniske oscillatorene til strømforsyningen. En elektronisk oscillator brukes som en kilde til strømforsyning, frekvensene som tilbys av oscillatoren er faste og utgangsbølgeformene til en elektronisk oscillator er sinusformet. Det er tre typer detektorer som brukes i AC-broer, de er hodetelefoner, vibrerende galvanometre , og innstillbar forsterker kretser.

Det er forskjellige frekvensområder, og i det vil en bestemt detektor bli brukt. Hodetelefonens nedre frekvensområde er 250Hz, og høyfrekvensområdet er over opptil 3 til 4KHz. Vibrasjonsgalvanometerets frekvensområde er fra 5Hz til 1000Hz, og det er mer følsomt under 200Hz. Den avstembare forsterkerkretsens frekvensområde er fra 10Hz til 100KHz.

High Voltage Schering Bridge Circuit Diagram

Høyspennings-kretsskjemaet for broen er vist i figuren nedenfor. Broen består av firearmer, i den første armen er det to ukjente kapasitanser C1 og C2 som vi må finne og motstanden R1 er koblet til, og i den andre armen er den variable kapasitansen C4 og motstandene R3 og R4 koblet sammen. I midten av broen er 'D' detektor koblet til.

“hvordan tester jeg en kondensator ”

høyspennings-Schering-bro

I figuren er 'C1' kondensatoren hvis kapasitans må utvikles, 'R1' er en seriemotstand som representerer tapet i kondensatoren C1, C2 er s standard kondensator, 'R3' er en ikke-induktiv motstand, 'C4 'er en variabel kondensator, og' R4 'er en variabel ikke-induktiv motstand parallelt med den variable kondensatoren' C4 '.

Ved å bruke broens balanseforhold er forholdet mellom impedans 'Z1 og Z2' lik impedansen 'Z3 & Z4', det uttrykkes som

Z1 / Z2 = Z3 / Z4

Z1 * Z4 = Z3 * Z2 ………………… ekv. (1)

Hvor MED_{1 =}R₁+ 1 / jwC₁MED_{2 =}1 / jwC_toMED_{3 =}R₃MED_{4 =}(R₄+ 1 / jwC₄R₄) / (R₄- 1 / jwC₄R₄)

Erstatt nå verdiene til impedansene Z1, Z2, Z3 og Z4 i ligning 1, vil få verdiene til C1 og R1.

(R₁+ 1 / jw C₁) [(R₄+ 1 / jwC₄R₄) / (R₄- 1 / jwC₄R₄)] = R₃(1 / jwC_to) ……… .. ekv. (2)

Ved å forenkle impedansen vil Z4 få

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

MED_{4 =}R₄/ jwC₄R₄…………… .ekv (3)

Erstatning eq (3) i eq (2) vil få

(R₁+ 1 / jw C₁) (R₄/ jwC₄R₄) = R₃(1 / jwC_to)

(R₁R₄) + (R₄/ jw C₁) = (R₃/ jwC_to) (1+ jwC₄R₄)

Ved å forenkle ovenstående ligning vil få

(R₁R₄) + (R₄/ jw C₁) = (R₃/ jwC_to) + (R₃* R₄C₄/ C_to) ………… ekv. (4)

Sammenlign reelle deler R1 R4 og R3 * R4C4 / 2 i ekv. (4) får ukjent motstand R1-verdi

“op amp firkantbølge -oscillator ”

R1 R4 = R3 * R4C4 / C2

R1 = R3 * C4 / C2 ………… ekv. (5)

Sammenlign på samme måte imaginære deler R₄/ jw C₁og R₃/ jwC_tovil få ukjent kapasitans C₁verdi

R₄/ jw C₁= R₃/ jwC_to

R₄/ C₁= R₃/ C_to

C₁= (R₄/ R3) C_to………… ekv. (6)

En ligning (5) og (6) er den ukjente motstanden og den ukjente kapasitansen

Tan Delta-måling ved bruk av ScheringBridge

Dielektrisk tap

Et effektivt elektrisk materiale støtter en varierende mengde ladning med minimal spredning av energi i form av varme. Dette varmetapet, effektivt betegnet som dielektrisk tap, er den dielektriske iboende spredning av energi. Det parametriseres trygt når det gjelder tapvinkel delta eller tap tangent tan delta. Det er i hovedsak to hovedformer for tap som kan spre energi i en isolator, de er ledningstap og dielektrisk tap. Ved ledningstap forårsaker strømmen av ladning gjennom materialet energispredning. For eksempel strømmen av lekkasjestrøm gjennom isolatoren. Det dielektriske tapet har en tendens til å være høyere i materialer med høy dielektrisk konstant

Ekvivalent krets av dielektrisk

La oss anta at alt dielektrisk materiale som er koblet til en elektrisk krets som et dielektrikum mellom ledere fungerer som en praktisk kondensator. Den elektriske ekvivalenten til et slikt system kan utformes som en typisk klumpet elementmodell, som inkluderer en tapsfri ideell kondensator i serie med motstand, kjent som en ekvivalent seriemotstand eller ESR. ESR representerer spesielt tap i kondensatoren, ESR-verdien er veldig liten i en god kondensator, og verdien på ESR er ganske stor i en dårlig kondensator.

Dissipasjonsfaktor

Det er et mål på tapsfrekvensen for energien i dielektrikumet på grunn av svingningen i dielektrisk materiale på grunn av påført vekselstrøm. Den gjensidige kvalitetsfaktoren er kjent som dissipasjonsfaktoren som uttrykkes som Q = 1 / D. Kvaliteten på kondensatoren er kjent av spredningsfaktoren. Spredningsfaktorformelen er

D = wR₄C₄

Schering-bro-fasordiagram

For matematisk tolkning, se på fasediagrammet, det er forholdet mellom ESR og kapasitansreaktansen. Det er også kjent som en tangens av tapsvinkel og ofte uttrykt som

Tan delta = ESR / X_C

Tan Delta Testing

Solbrun delta-testing utfører isolasjon av viklinger og kabler. Denne testingen brukes til å måle forringelsen i kabelen.

Utfører Tan Delta Testing

For å utføre tan delta-testing, må isolasjon av kablene eller viklingene testes, først isoleres og kobles fra. Fra den lavfrekvente strømkilden påføres testspenningen og de nødvendige målingene blir tatt av tan delta-kontrolleren, og opp til kablens nominelle spenning økes testspenningen trinnvis. Fra fasordiagrammet over Schering bridge kan vi beregne verdien av tan delta som også kalles D (Dissipation Factor). Det solbrune deltaet uttrykkes som

Tan delta = toalett₁R₁= W * (C_toR₄/ R3) * (R.₃C₄/ C_to) = WC₄R₄

Måling av relativ permeabilitet med Schering Bridge

Det dielektriske materialets lave permeabilitet måles ved bruk av Schering-broen. Den parallelle plateoppstillingen av den relative permeabiliteten uttrykkes matematisk som

e_r₌C_sd / ε₀TIL

Hvor 'Cs' er den målte kapasitansverdien ved å betrakte prøven som dielektrikum eller prøvekapasitans, 'd' er mellomrommet mellom elektrodene, 'A' er elektrodenes effektive område, 'd' er prøvetykkelsen, 't' er gapet mellom elektroden og prøven er 'x' reduksjonen i separasjon mellom elektroden og prøven, og ε0 er permittiviteten til ledig plass.

måling av relativ permeabilitet

Kapasitansen mellom elektroden og prøven er matematisk uttrykt som

C = C_SC₀/ C_S+ C₀……… ekv. (A)

Hvor C_S= ε_re₀A / d C₀= ε₀A / t

Innbytter C_Sog C₀verdiene i ligningen (a) får

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

Det matematiske uttrykket for å redusere prøven er vist nedenfor

e_r= d / d - x

Dette er forklaringen på måling av relativ permeabilitet med Schering-broen.

Egenskaper

Funksjonene til Schering-broen er

Fra den potensielle forsterkeren oppnås en høyspenningsforsyning.
For brovibrasjon brukes galvanometeret som detektor
I armene ab og ad er høyspenningskondensatorene plassert.
Impedansen til armen bc og cd er lav og impedansene til en arm ab og ad er høye.
‘C’-punktet i figuren er jordet.
Arm 'ab' og 'ad' impedans holdes høyt.
I armen ‘ab’ og ‘ad’ er strømtapet veldig lite fordi impedansen til armene ab og ad er høy.

Tilkoblinger

Tilkoblingene ble gitt til Schering-brokretssettet som følger.

Koble den positive terminalen på inngangen til den positive terminalen på kretsen
Koble den negative terminalen på inngangen til den negative terminalen på kretsen
Sett motstandsverdien R3 til nullposisjon og sett kapasitansverdien C3 til nullposisjon
Sett motstanden R2 til 1000 ohm
Slå på strømforsyningen
Etter alle disse tilkoblingene vil du se en avlesning i nulldetektoren. Juster nå tiårsmotstanden R1 for å få minimumsavlesning i den digitale nulldetektoren
Noter avlesningene av motstand R1, R2 og kapasitans C2, og beregn verdien av ukjent kondensator ved hjelp av formelen
Gjenta trinnene ovenfor ved å justere motstanden R2 verdi
Til slutt beregner du kapasitans og motstand ved hjelp av formelen. Dette er forklaringen på arbeid og tilkoblinger av Schering bridge

Forholdsregler

Noen av forholdsreglene vi bør ta når vi kobler til broen, er

Forsikre deg om at spenningen ikke skal overstige 5 volt
Kontroller tilkoblingene ordentlig før du slår på strømforsyningen

applikasjoner

Noen av applikasjonene ved bruk av Schering bridge er

Schering-broer brukt av generatorer
Brukes av motorer
Brukes i husindustrielle nettverk osv

Fordeler med Schering Bridge

Fordelene med Schering-broen er

Sammenlignet med andre broer er kostnadene for denne broen mindre
Fra frekvens er balanseligningene gratis
Ved lave spenninger kan den måle små kondensatorer

Ulemper ved Schering Bridge

Det er flere ulemper i Schering-broen med lav spenning, på grunn av disse ulempene kreves Schering-broen med høy frekvens og spenning for å måle den lille kapasitansen.

Vanlige spørsmål

1). Hva er en omvendt Schering-bro?

Schering-broen er en type vekselstrømbro som brukes til å måle kondensatorens kapasitans.

2). Hvilken type detektor brukes i AC-broer?

Type detektor som brukes i AC-broer er en balansert detektor.

3). Hva menes med en brokrets?

Brokretsen er en type elektrisk krets som består av to grener.

“klasse d effektforsterker kretsdiagram ”

4). For hvilken måling brukes Schering bridge?

Schering-broen brukes til å måle kondensatorens kapasitans.

5). Hvordan balanserer du en brokrets?

Brokretsen bør balanseres ved å følge de to balanseforholdene, de er størrelse og fasevinkeltilstand.

I denne artikkelen er oversikten over Schering bro teori , fordeler, applikasjoner, ulemper, forbindelser gitt til brokretsen, måling av relativ permeabilitet, høyspenning Schering brokrets, tan delta-måling og grunnleggende om AC brokrets blir diskutert. Her er et spørsmål til deg, hva er kraftfaktoren til Schering-broen?