Các mạch cầu được sử dụng để đo các giá trị thành phần khác nhau như điện trở, điện dung, độ tự cảm, vv Hình thức đơn giản của mạch cầu bao gồm một mạng lưới bốn trở kháng / cánh tay trở kháng tạo thành một mạch kín. Một nguồn hiện tại được áp dụng cho hai nút đối diện và một bộ dò dòng được nối với hai nút còn lại. Bài viết này thảo luận về hoạt động của mạch cầu Andersons và các ứng dụng của nó.
Các mạch cầu sử dụng nguyên tắc chỉ thị rỗng và phương pháp đo so sánh, đây còn được gọi là “Điều kiện cân bằng cầu ở điện áp bằng không. Mạch cầu so sánh các giá trị của một thành phần chưa biết với giá trị của một thành phần tiêu chuẩn đã biết chính xác. Do đó, độ chính xác chủ yếu phụ thuộc vào mạch cầu, không phụ thuộc vào chỉ báo null.
Từ mạch cầu trên lập phương trình cân bằng là
Các loại cầu khác nhau
Hai loại cầu được sử dụng để đo các giá trị thành phần. Đó là cầu D.C và cầu A.C.
Cầu D.C là
- Cầu Wheatstone
- Cầu Kelvin
Các loại Cầu A.C khác nhau là,
- Cầu so sánh điện cảm
- Cầu so sánh điện dung
- Cầu Maxwell
- Có cây cầu
- Cầu Anderson
- Cầu Schering
- Cầu viên
Cầu A.C
Cầu xoay chiều thường được sử dụng để đo giá trị của trở kháng chưa biết (độ tự cảm lẫn nhau của cuộn cảm hoặc điện dung của tụ điện một cách chính xác). Một mạch cầu A.C gồm bốn tổng trở, một nguồn cung cấp A.C và một tách sóng cân bằng. Các máy dò cân bằng thường được sử dụng cho cầu nối A.C là
- Tai nghe (ở tần số 250 Hz đến 3 đến 4 kHz)
- Mạch khuếch đại có thể điều chỉnh (cho dải tần từ 10HZ đến 100Hz)
- Điện kế rung động (cho dải tần thấp từ 5Hz đến 1000 Hz)
Đáp ứng rỗng (điều kiện cân bằng cầu) có thể nhận được bằng cách thay đổi một trong các nhánh cầu. Trở kháng của một thành phần ở dạng cực có thể có độ lớn và giá trị góc pha. Đối với mạch A.C như trên, tổng trở có thể được viết dưới dạng độ lớn và góc pha
Trong đó Z1, Z2, Z3, Z4, là độ lớn và θ1, θ2, θ3, và θ4 là góc pha. Tích của tất cả các trở kháng phải được thực hiện ở dạng cực trong đó tất cả các cường độ được nhân lên và phải cộng thêm góc pha.
Ở đây, cây cầu phải được cân bằng cả về độ lớn điều kiện cũng như góc pha. Từ phương trình trên thỏa mãn hai điều kiện để cầu cân bằng. Bằng nhau độ lớn của cả hai bên, chúng ta sẽ nhận được điều kiện độ lớn là,
Z1.Z4 = Z2.Z3
Và các góc pha cũng, θ1 + θ4 = θ2 + θ3
Góc pha là + ve trở kháng cảm ứng và –ve đối với trở kháng điện dung.
Cầu Andersons Xây dựng và Làm việc
Anderson’s Bridge là một cây cầu A.C dùng để đo độ tự cảm của cuộn dây. Nó cho phép đo độ tự cảm của cuộn dây sử dụng tụ điện tiêu chuẩn và điện trở. Nó không yêu cầu cân bằng cầu lặp lại. Đây là một sửa đổi của Maxwell’s Bridge, trong đó giá trị của độ tự cảm cũng thu được bằng cách so sánh nó với một tụ điện tiêu chuẩn. Các kết nối được hiển thị bên dưới.
Cầu Andersons Xây dựng và Làm việc
Một nhánh của cầu bao gồm cuộn cảm chưa biết Lx với điện trở đã biết mắc nối tiếp với Lx. Điện trở R1 này bao gồm điện trở của cuộn cảm . Điện dung C là tụ điện tiêu chuẩn có r, R2, R3, R4 có bản chất không cảm.
Các phương trình cân bằng cầu là,
i1 = i3 và i2 = i4 + ic,
V2 = i2.R3 và V3 = i3.R3
V1 = V2 + ic.r và V4 = V3 + Tôi c r
V1 = i1.R1 + i1.ω.L1 và V4 = i4.R4
Bây giờ điện áp V được cho bởi,
Từ mạch trên, R2, R4 và hiếm ở dạng sao, được chuyển thành dạng tam giác tương đương của nó để tìm phương trình cân bằng cầu như trong hình bên dưới.
Các phần tử trong delta tương đương được cho bởi,
R5 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / R4
R6 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / R2
R7 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / r
Bây giờ R7 đóng nguồn và do đó nó không ảnh hưởng đến điều kiện cân bằng. Do đó, bằng cách bỏ qua R7 và sắp xếp lại một mạng như hình (b) ở trên, chúng ta nhận được một cầu điện cảm Maxwell.
Do đó, phương trình cân bằng được cho bởi
Lx = CR3R5 và
R1 = R3. (R5 / R6)
Thay các giá trị của R5 và R6, chúng ta sẽ nhận được
Nếu tụ điện sử dụng không hoàn hảo thì giá trị của độ tự cảm không đổi, nhưng giá trị của R1 thay đổi. Phương pháp cầu của Anderson cũng có thể được sử dụng để đo tụ điện C nếu có sẵn điện cảm tự cảm đã được hiệu chuẩn.
Phương trình ở trên mà chúng ta thu được phức tạp hơn so với phương trình chúng ta thu được trong cầu Maxwell. Khi quan sát các phương trình trên, chúng ta có thể dễ dàng nói rằng để có được sự hội tụ của cân bằng dễ dàng hơn, người ta nên thực hiện các điều chỉnh luân phiên của R1 và r trong cầu Anderson.
Bây giờ chúng ta hãy xem cách chúng ta có thể nhận được giá trị của cuộn cảm chưa biết bằng thực nghiệm. Lúc đầu, hãy đặt tần số của bộ tạo tín hiệu ở phạm vi có thể nghe được. Bây giờ điều chỉnh R1 và r sao cho tai nghe (bộ phát hiện rỗng) cho âm thanh tối thiểu. Đo các giá trị của R1 và r (thu được sau những điều chỉnh này) với sự trợ giúp của đồng hồ vạn năng. Sử dụng công thức mà chúng ta đã suy ra ở trên để tìm ra giá trị của độ tự cảm chưa biết. Thí nghiệm có thể được lặp lại với giá trị khác nhau của tụ điện tiêu chuẩn.
Ưu điểm của Cầu Andersons
- Tụ điện cố định được sử dụng, trong khi các cầu khác sử dụng tụ điện biến thiên.
- Cầu được sử dụng để xác định chính xác độ tự cảm trong phạm vi milimet.
- Cây cầu này cũng cho kết quả chính xác để xác định điện dung về độ tự cảm.
- Cầu dễ dàng cân bằng theo quan điểm hội tụ so với cầu Maxwell trong trường hợp giá trị Q thấp.
Nhược điểm của Cầu Andersons
- Nó rất phức tạp so với các cây cầu khác về số lượng các thành phần được sử dụng.
- Phương trình cân bằng cũng phức tạp để suy ra.
- Cầu không thể được che chắn dễ dàng do có thêm điểm nối, để tránh ảnh hưởng của điện dung đi lạc.
Các ứng dụng của Andersons Bridge
- Nó được dùng để đo độ tự cảm của cuộn dây (L)
- Để tìm giá trị của cảm kháng (XL) của cuộn dây ở một tần số cụ thể
Từ những thông tin trên, cuối cùng, chúng ta có thể kết luận rằng cầu Andersons nổi tiếng với ứng dụng đo độ tự cảm từ vài micro Henry đến vài Henry một cách chính xác. Chúng tôi hy vọng rằng bạn đã hiểu rõ hơn về khái niệm này. Hơn nữa, bất kỳ nghi ngờ nào liên quan đến khái niệm này hoặc thực hiện các dự án điện và điện tử xin vui lòng, cho ý kiến có giá trị của bạn bằng cách bình luận trong phần bình luận bên dưới. Dưới đây là một câu hỏi cho bạn, Ứng dụng của cầu xoay chiều là gì?
