The sildahelasid kasutatakse erinevate komponentide väärtuste mõõtmiseks nagu takistus, mahtuvus, induktiivsus jne. Silla vooluahela lihtne vorm koosneb neljast takistusest / takistusõlast koosnevast võrgust, mis moodustab suletud vooluahela. Vooluallikas rakendatakse kahele vastassõlmele ja ülejäänud kahe sõlmega on ühendatud vooluandur. Selles artiklis käsitletakse Andersonsi sildahelate tööd ja nende rakendusi.
Sildahelates kasutatakse nullnäidete printsiipi ja võrdlusmõõtmismeetodit, seda tuntakse ka kui “Silla tasakaalu tingimust nullpingel. Sildahelaga võrreldakse tundmatu komponendi ja täpselt teadaoleva standardkomponendi väärtusi. Seega sõltub täpsus enamasti sildahelast, mitte nullindikaatorist.
Ülaltoodud sildahelast on tasakaalustav võrrand
Erinevat tüüpi sillad
Komponendi väärtuste mõõtmiseks kasutatakse kahte tüüpi sildu. Need on alalisvoolu sillad ja alalisvoolu sillad.
DC sillad on
- Wheatstone'i sild
- Kelvini sild
Erinevad AC sillad on,
- Induktiivsuse võrdlemise sild
- Mahtuvuse võrdlemise sild
- Maxwelli sild
- Seal on sild
- Andersoni sild
- Scheringi sild
- Viini sild
A.C sillad
Tundmatu impedantsi väärtuse (induktorite enda / vastastikuse induktiivsuse või kondensaatorite mahtuvuse täpseks mõõtmiseks) kasutatakse sageli vahelduvvoolu sildu. AC-sillaahel koosneb neljast impedantsist, AC-toiteallikast ja tasakaalustatud detektorist. Tasakaaludetektorid, mida tavaliselt kasutatakse AC-sildade jaoks, on
- Kõrvaklapid (sagedustel 250 Hz kuni 3 kuni 4 kHz)
- Häälestatav võimendi ahel (sagedusalas 10 Hz kuni 100 Hz)
- Vibratsioongalvanomeetrid (madala sagedusega vahemikus 5 Hz kuni 1000 Hz)
Nullreaktsiooni (silla tasakaalu tingimus) saab ühe silla haru varieerimisega. Komponendi impedants on polaarselt, millel võib olla suurus ja faasinurga väärtus. Ülaltoodud A.C-vooluahela korral võib impedantsi kirjutada suurusjärgu ja faasinurga järgi
Kus Z1, Z2, Z3, Z4 on suurused ja and1, θ2, θ3 ja θ4 on faasinurgad. Kõigi impedantside korrutis tuleb läbi viia polaarsel kujul, kus kõik suurused korrutatakse ja tuleks lisada faasinurgad.
Siin peab sild olema tasakaalus nii tingimuste suuruse kui ka faasinurkade osas. Eeltoodud võrranditest on kaks silla tasakaalu jaoks täidetavat tingimust. Mõlema poole suurusjärgu võrdsustamisel saame suuruse tingimuse,
Z1.Z4 = Z2.Z3
Ja ka faasinurgad, θ1 + θ4 = θ2 + θ3
Faasinurk on + ve induktiivtakistused ja –ve mahtuvuslike impedantside korral.
Andersonsi silla ehitamine ja töötamine
Andersoni sild on A.C-sild, mida kasutatakse mähise enda induktsiooni mõõtmiseks. See võimaldab mõõta mähise induktiivsust kasutades tavalist kondensaatorit ja takistid. See ei nõua silla korduvat tasakaalustamist. See on Maxwelli silla modifikatsioon, milles standardindensaatoriga võrdlemisel saadakse ka iseinduktiivsuse väärtus. Ühendused on näidatud allpool.
Andersonsi silla ehitamine ja töötamine
Silla üks haru koosneb tundmatust induktorist Lx, mille takistus on teada Lx-iga. See takistus R1 sisaldab induktor . Mahtuvus C on standardne kondensaator, r, R2, R3 ja R4 on oma olemuselt induktiivsed.
Silla tasakaalu võrrandid on
i1 = i3 ja i2 = i4 + ic,
V2 = i2.R3 ja V3 = i3.R3
V1 = V2 + ic.r ja V4 = V3 + i c r
V1 = i1.R1 + i1.ω.L1 ja V4 = i4.R4
Nüüd annab pinge V,
Ülaltoodud ahelast R2, R4 ja haruldased tähtkujul, mis muundatakse ekvivalentsesse delta vormi, et leida silla tasakaalu võrrandid, nagu on näidatud allpool oleval joonisel.
Elemendid ekvivalentses deltas on antud,
R5 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / R4
R6 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / R2
R7 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / r
Nüüd loobib R7 allikat ja seega ei mõjuta see tasakaalu seisundit. Seega, hoolimata R7-st ja võrgu ümberkorraldamisest nagu joonisel (b), saame Maxwelli induktiivsilla.
Seega on tasakaalu võrrand antud
Lx = CR3R5 ja
R1 = R3. (R5 / R6)
Asendades R5 ja R6 väärtused, saame
Kui kasutatud kondensaator pole täiuslik, jääb induktiivsuse väärtus muutumatuks, kuid R1 väärtus muutub. Andersoni silla meetodit saab kasutada ka kondensaatori C mõõtmiseks, kui on olemas kalibreeritud eneseinduktsioon.
Ülaltoodud võrrand, mille saime, on keerulisem kui Maxwelli sillal. Eespool toodud võrrandite jälgimisel võime hõlpsalt öelda, et tasakaalu lähendamise hõlbustamiseks tuleks Andersoni silla vaheldumisi korrigeerida R1 ja r.
Vaatame nüüd, kuidas saame tundmatu induktori väärtuse eksperimentaalselt saada. Esmalt määrake signaaligeneraatori sagedus kuuldavale. Nüüd reguleerige R1 ja r nii, et kõrvaklapid (nulldetektor) annaksid minimaalse heli. Mõõtke multimeetri abil R1 ja r väärtused (saadud pärast neid kohandusi). Tundmatu induktiivsuse väärtuse väljaselgitamiseks kasutage ülaltoodud valemit. Eksperimenti saab korrata standardkondensaatori erineva väärtusega.
Andersonsi silla eelised
- Kasutatakse fikseeritud kondensaatorit, teised sillad aga muudetavat kondensaatorit.
- Silda kasutatakse induktiivsuse täpseks määramiseks millimeetri vahemikus.
- See sild annab täpse tulemuse ka mahtuvuse määramiseks induktiivsuse osas.
- Q-i madalate väärtuste korral on silda konvergentsi seisukohast lihtne tasakaalustada võrreldes Maxwelli sillaga.
Andersonsi silla puudused
- Kasutatavate komponentide arvu poolest on see väga keeruline kui muud sillad.
- Ka bilansi võrrandeid on keeruline tuletada.
- Sillat ei saa täiendava ristmikupunkti tõttu hõlpsasti varjestada, et vältida hulkuvate mahtuvuste mõju.
Andersonsi silla rakendused
- Seda kasutatakse mähise enda induktsiooni mõõtmiseks (L)
- Spiraali induktiivse reaktantsi (XL) väärtuse leidmiseks kindla sagedusega
Ülaltoodud teabe põhjal võime lõpuks järeldada, et Andersonsi sild on tuntud oma rakenduse poolest, mis mõõdab iseinduktiivsust mõnest mikro-Henryst mitme Henry-ni. Loodame, et olete sellest kontseptsioonist paremini aru saanud. Lisaks sellele on kahtlusi selle kontseptsiooni või selle suhtes ellu viia elektri- ja elektroonikaprojekte palun andke oma väärtuslikke ettepanekuid kommenteerides allolevas kommentaaride jaotises. Siin on teile küsimus, Millised on vahelduvvoolusildade rakendused?
