Circuitele utilizate pentru calcularea necunoscutului rezistenţă , inductanță, capacitate, frecvență și inductanță reciprocă se numesc punți AC. Aceste circuite funcționează cu un semnal de tensiune AC. Aceste punți funcționează pe principiul raportului de echilibru al impedanțelor, care este obținut de detectorul nul și produce rezultate precise. În unele dintre circuite, un amplificator de curent alternativ poate fi utilizat în locul detectorului nul. Ecuațiile de echilibru obținute din circuit pot fi folosite pentru a determina rezistența, capacitatea și inductanța necunoscute și, de asemenea, independente de frecvență. Podurile de curent alternativ sunt utilizate în sisteme de comunicare , electric și complex circuite electronice si multe altele. Există diferite tipuri de punți de curent alternativ utilizate în circuitele electronice. Acestea sunt podul Maxwells, podul Maxwells Wein, podul Anderson, podul Hay’s, podul Owen, podul De Sauty, podul Schering și podul din seria Wein.
Definiția podului Maxwells
Podul lui Maxwell este, de asemenea, cunoscut sub numele de podul Wein al lui Maxwell sau formă modificată de Podul Wheatstone sau puntea de capacitate a inductanței lui Maxwell, constă din patru brațe utilizate pentru măsurarea inductanțelor necunoscute din punct de vedere al capacităților și rezistențelor calibrate. Poate fi folosit pentru a măsura valoarea inductanței necunoscute și o compară cu valoarea standard. Funcționează pe principiul comparării valorilor de inductanță cunoscute și necunoscute.
Folosește metoda de deviere nulă pentru a calcula inductanța cu un paralel calibrat rezistor și condensator. Se spune că circuitul podului Maxwell este în rezonanță dacă unghiul de fază pozitiv al unei impedanțe inductive este compensat cu unghiul de fază negativ al impedanței capacitive (conectat în brațul opus). Prin urmare, nu va exista curent care circulă prin circuit și nici un potențial pe detectorul nul.
Formula podului Maxwells
Dacă podul lui Maxwell este în stare de echilibru, inductanța necunoscută poate fi măsurată utilizând un condensator standard variabil. Formula podului maxwell este dată ca (în termeni de inductanță, rezistență și capacitate)
R1 = R2r3 / R4
L1 = R2R3C4
Factorul de calitate al circuitului pod al lui Maxwell este dat ca,
Q = ωL1 / R1 = ωC4R4
Circuitul podului Maxwells
Circuitul podului lui Maxwell este format din 4 brațe conectate în formă pătrată sau romb. În acest circuit, două brațe conțin un singur rezistor, altul conține un rezistor și un inductor în combinație în serie, iar ultimul braț conține un rezistor și un condensator în combinație paralelă. Circuitul de bază al podului Maxwell este prezentat mai jos.
Circuitul podului Maxwell
O sursă de tensiune alternativă și un detector nul sunt conectate în diagonală la circuitul podului pentru a măsura valoarea de inductanță necunoscută și comparate cu valorile cunoscute.
Ecuația podului Maxwells
Din circuit, AB, BC, CD și DA sunt cele 4 brațe conectate în formă de romb.
AB și CD sunt rezistențele R2 și R3,
BC este o combinație în serie de rezistență și inductor dată ca Rx și Lx.
DA este o combinație paralelă de rezistență și condensator dată ca R1 și C1
Să considerăm că Z1, Z2, Z3 și ZX sunt impedanțele celor 4 brațe ale circuitului podului. Valorile acestor impedanțe sunt date ca,
Z1 = (R1 + jwL1) [din moment ce Z1 = R1 + 1 / jwC1]
Z2 = R2
Z3 = R3
ZX = (R4 + jwLX)
Sau
Z1 = R1 în paralel cu C1, adică Y1 = 1 / Z1
Y1 = 1 / R1 + j ωC1
Z2 = R2
Z3 = R3
Zx = Rx în serie cu Lx = Rx + jωLx
Luați ecuația de echilibrare a unui circuit de bază AC pod, după cum urmează,
Z1Zx = Z2Z3
Zx = Z2Z3 / Z1
Înlocuiți valorile impedanțelor circuitului podului lui Maxwell în ecuația echilibrului de mai sus. Atunci,
Rx + jωLx = R2R3 ((1 / R1) + jωC1)
Rx + jωLx = R2R3 / R1 + jωC1R2R3
Acum echivalează termenii reali și imaginați din cele două ecuații de mai sus,
Rx = R2R3 / R1 și Lx = C1R2R3
Q = ωLx / Rx = ωC1R2R3x R1 / R2R3 = ωC1R
Unde Q = factorul de calitate al circuitului podului
Rx = rezistență necunoscută
Lx = inductanță necunoscută
R2 și R3 = rezistențe neinductive cunoscute
C1 = condensator conectat în paralel cu rezistorul variabil R1
Diagrama fazorului
Puntea lui Maxwell este utilizată pentru a măsura inductanța necunoscută a circuitului utilizând rezistențe calibrate și condensatoare . Acest circuit de punte compară valoarea de inductanță cunoscută cu o valoare standard. Diagrama fazorului podului lui Maxwell circuitul în stare de echilibru este prezentat mai jos.
Diagrama fazorului
Se spune că circuitul podului Maxwell se află într-o stare echilibrată dacă schimbările de fază ale inductoarelor și condensatoarelor sunt opuse unul față de celălalt. Asta înseamnă că impedanța capacitivă și impedanța inductivă sunt plasate opuse una în cealaltă în circuitul podului. Curentele I3 și I4 sunt în fază cu I1 și I2. Prin variația impedanțelor circuitului podului, curentul poate rămâne în urma semnalului de tensiune alternativă aplicat.
Erorile de măsurare pot fi eliminate datorită inductanței reciproce dintre cei doi indicatori. Deoarece pot apărea erori substanțiale datorită cuplării între bobinele din circuit. Pentru a atinge starea de echilibru a circuitului, condensatorul variabil și rezistorul sunt conectate în paralel. Inductanțele măsurate într-o stare de echilibru sunt independente de frecvențe.
Tipuri de pod Maxwells
Diferitele tipuri de poduri sunt
Podul de inductanță Maxwells
Acest tip de circuit de punte este utilizat pentru a măsura valoarea necunoscută a inductanței circuitului prin compararea acestuia cu o valoare standard a autoinductanței. Două brațe ale circuitului de pod cunoscute rezistențe neinductive, un alt braț conține inductanță variabilă cu un rezistor fix în serie, iar un alt braț conține inductanță necunoscută în serie cu un rezistor. Sursa de tensiune AC și un detector nul sunt conectate la joncțiunile circuitului. Schema circuitului este prezentată mai jos.
Podul de inductanță al lui Maxwell
La starea de echilibru, formula pentru circuitul de inductanță al lui Maxwell este dată ca,
Unde L1 = inductanță necunoscută cu un rezistor R1
R2 și R3 sunt rezistențele neinductive
L2 este inductanța variabilă cu o rezistență fixă r2
R2 este rezistorul variabil în serie cu L2
Podul de capacitate de inductanță Maxwells
Acest tip de circuit de punte este utilizat pentru a măsura valoarea de inductanță necunoscută prin compararea acestuia cu un condensator standard variabil. Semnalul de tensiune AC și un detector nul sunt conectate la joncțiuni.
Inductanță Capacitate Pod
Din circuit, putem observa că,
Un braț conține condensator standard C1 variabil în paralel cu o rezistență neinductivă variabilă R1
Celelalte două brațe conțin rezistențe neinductive cunoscute R2 și R3
Un alt braț conține inductanță necunoscută Lx cu un rezistor Rx în serie a cărui valoare trebuie măsurată și comparată cu o valoare cunoscută.
Expresia pentru capacitatea de inductanță a lui Maxwell este dată ca, (în condiții de echilibru
Q = factorul de calitate al circuitului podului lui Maxwell
Avantajele Maxwells Bridges
Avantajele sunt
- În condiții de echilibru, circuitul podului este independent de frecvență
- Ajută la măsurarea unei game largi de valori ale inductanței la frecvența audio și de putere
- Pentru a măsura direct valoarea inductanței, se utilizează scala rezistenței calibrate.
- Este folosit pentru a măsura gama mare de inductanțe și este comparat cu o valoare standard.
Dezavantaje ale podului Maxwells
Dezavantajele sunt
- Condensatorul fix din circuitul de punte al lui Maxwell poate crea interacțiune între rezistență și echilibrul reactanței.
- Nu este potrivit pentru a măsura o gamă mare de factor de calitate (valori Q> = 10)
- Condensatorul standard variabil utilizat în circuit este foarte costisitor.
- Nu este utilizat pentru a măsura factorul de calitate scăzută (valoarea Q) din cauza stării de echilibru a circuitului. Prin urmare, este utilizat pentru bobine de calitate medie.
Aplicații Maxwells Bridge
Aplicațiile sunt
- Folosit în sistemele de comunicații
- Folosit în circuite electronice
- Folosit în circuite de putere și frecvență audio
- Folosit pentru măsurarea valorilor necunoscute ale inductanței circuitului și comparate cu o valoare standard.
- Folosit pentru măsurarea bobinelor de calitate medie.
- Folosit în circuite de filtrare, instrumentare, circuite liniare și neliniare
- Folosit în circuitele de conversie a puterii.
Întrebări frecvente
1). Ce sunt podurile AC și DC?
Podurile de curent alternativ și podurile de curent continuu sunt utilizate pentru a măsura componente necunoscute, cum ar fi inductanța, capacitatea și rezistența. Sau măsurați impedanțele necunoscute ale circuitului.
Diferitele tipuri de poduri ac sunt podul lui Maxwell, podul Wien al lui Maxwell, podul Anderson, podul Hay, podul Owen, podul De Sauty, podul Schering și podul din seria Wein.
Podurile DC sunt utilizate pentru a măsura rezistența necunoscută în circuitul podului. Diferitele tipuri de poduri DC sunt podul Wheatstone, podul Kelvin și podul de presiune.
2). Care pod este sensibil la frecvență?
Podul Wien este sensibil la frecvență.
3). Care este scopul unui circuit de pod?
Scopul circuitului pod este de a rectifica curentul electric din sursa de alimentare și de a măsura impedanța necunoscută a circuitului și de a-l compara cu o valoare cunoscută.
4). Care este formula autoinductanței?
Când fluxul este cunoscut, formula pentru autoinductanță este dată ca,
L = NΦm / I.
Unde ‘L’ este autoinductivitatea în Henry
„Φm” este fluxul magnetic din bobină
„N” este numărul de ture
„I” este curentul care curge prin bobina din Amperes.
5). Ce sunt oscilatoarele RC și LC?
Oscilatorul LC utilizează circuitul rezervorului inductor-condensator și este un tip de oscilator cu reacție pozitivă pentru a produce oscilații susținute.
Oscilatorul liniar care folosește rezistențe și condensatori pentru a forma rețeaua RC cu feedback pozitiv se numește oscilator RC. Este, de asemenea, cunoscut sub numele de oscilator sinusoidal.
Astfel totul este o imagine de ansamblu asupra podului lui Maxwell definiția circuitului, tipurile, formula, ecuația, tipurile, aplicațiile, avantajele și dezavantajele. Iată o întrebare pentru dvs. „Care sunt celelalte tipuri de circuite de pod?”
