Heaviside-Brückenschaltkreis

Bevor wir diese Brücke einführen, lernen wir mehr über die Verwendung von gegenseitigen Induktoren in Brückenschaltungen. Jetzt stellt sich uns wahrscheinlich die Frage, warum wir uns so sehr für gegenseitige Induktivität interessieren. Die Antwort auf diese Frage ist sehr einfach: Wir werden diesen gegenseitigen Induktor in der Heaviside-Brückenschaltung verwenden. Wir verwenden einen Standard-gegenseitigen Induktor, um den Wert eines unbekannten gegenseitigen Induktors in verschiedenen Schaltungen zu ermitteln. Der gegenseitige Induktor wird in verschiedenen Schaltungen als Hauptkomponente verwendet, um den Wert der Selbstinduktivität, der Kapazität und der Frequenz usw. zu bestimmen.
Aber in vielen Industrien wird der gegenseitige Induktor nicht zur Bestimmung des Werts eines bekannten Selbstinduktors eingesetzt, da es verschiedene andere genaue Methoden gibt, um den Selbstinduktor und die Kapazität zu ermitteln, und diese anderen Methoden können die Verwendung standardisierter Kondensatoren beinhalten, die zu günstigeren Preisen erhältlich sind. Dennoch kann es in einigen Fällen Vorteile haben, einen gegenseitigen Induktor zu verwenden, aber dieses Feld ist sehr weit gefasst.

Viele Forschungen befassen sich mit der Anwendung von gegenseitigen Induktoren in Brückenschaltungen. Um den mathematischen Teil der Heaviside-Brücke zu verstehen, müssen wir die mathematische Beziehung zwischen Selbstinduktor und gegenseitigem Induktor in zwei in Serie geschalteten Spulen herleiten. Hier sind wir daran interessiert, den Ausdruck für den gegenseitigen Induktor in Bezug auf die Selbstinduktivität zu finden.
Lassen Sie uns zwei in Serie geschaltete Spulen betrachten, wie in der unten gezeigten Abbildung.

Dabei addieren sich die magnetischen Felder, so dass der resultierende Induktor dieser beiden berechnet werden kann als

Wobei L1 der Selbstinduktor der ersten Spule ist,
L2 der Selbstinduktor der zweiten Spule ist,
M der gegenseitige Induktor dieser beiden Spulen ist.
Wenn die Verbindungen einer der Spulen umgekehrt werden, dann haben wir

Durch Lösen dieser beiden Gleichungen erhalten wir

Der gegenseitige Induktor der beiden in Serie geschalteten Spulen ergibt sich also aus einem Viertel der Differenz zwischen dem gemessenen Wert der Selbstinduktivität, wenn die Richtung des Feldes in dieselbe Richtung weist, und dem Wert der Selbstinduktivität, wenn die Richtung des Feldes umgekehrt wird.

Allerdings sollten die beiden Serienspulen auf derselben Achse liegen, um das genaueste Ergebnis zu erzielen. Betrachten wir nun den Schaltkreis der Heaviside-gegenseitigen Induktor-Brücke, wie unten gezeigt:

Die Hauptanwendung dieser Brücke in der Industrie besteht darin, den gegenseitigen Induktor in Bezug auf die Selbstinduktivität zu messen. Der Schaltkreis dieser Brücke besteht aus vier nicht-induktiven Widerständen r1, r2, r3 und r4, die an den Armen 1-2, 2-3, 3-4 und 4-1 angeschlossen sind. In dieser Brückenschaltung ist ein unbekannter gegenseitiger Induktor in Reihe geschaltet. Eine Spannung wird an den Enden 1 und 3 angelegt. Im Gleichgewichtspunkt fließt kein elektrischer Strom durch 2-4, daher ist die Spannungsabfall über 2-3 gleich dem Spannungsabfall über 4-3. Durch Gleichsetzen der Spannungsabfälle von 2-4 und 4-3 erhalten wir,

Auch haben wir,

und der gegenseitige Induktor ergibt sich aus,

Betrachten wir einen speziellen Fall,

In diesem Fall reduziert sich der gegenseitige Induktor auf

Betrachten wir nun den Schaltkreis der Campbell's Heaviside-Brücke, wie unten gezeigt:

Dies ist die modifizierte Heaviside-Brücke. Diese Brücke wird verwendet, um den unbekannten Wert des Selbstinduktors in Bezug auf die gegenseitige Induktivität zu messen. Die Modifikation erfolgt durch die Hinzufügung einer Ausgleichsspule l und R im Arm 1-4 sowie die Einbeziehung des elektrischen Widerstands r im Arm 1-2. Ein Kurzschluss-Schalter ist parallel zu r2 und l2 angeschlossen, um zwei Satz von Messungen zu erhalten, einmal beim Kurzschließen von r2 und l2 und einmal beim Offenlegen von r2 und l2.

Leiten wir nun den Ausdruck für den Selbstinduktor für diese modifizierte Heaviside-Brücke her. Nehmen wir auch an, dass der Wert von M und r mit offenem Schalter M1 und r1, M2 und r2 mit geschlossenem Schalter sei.
Bei offenem Schalter haben wir im Gleichgewichtspunkt,

und mit geschlossenem Schalter können wir schreiben

Daher ergibt sich der endgültige Ausdruck für den Selbstinduktor

Erklärung: Respektieren Sie das Original. Gute Artikel sind es wert, geteilt zu werden. Bei Verletzung von Rechten bitte Kontakt aufnehmen, um Löschen zu veranlassen.