پل ماکسول ایندکتانس ظرفیت: نمودار و کاربردها

چه چیزی است پل ماکسول

پل اندوکتانس کاپاسیتانس ماکسول (شناخته شده به عنوان پل ماکسول) نسخه اصلاح شده‌ای از پل ویتستون است که برای اندازه‌گیری اندوکتانس خودی مدار استفاده می‌شود. پل ماکسول از روش دیده‌بندی صفر (همچنین به عنوان "روش پلی" شناخته می‌شود) برای محاسبه اندوکتانس ناشناخته در مدار استفاده می‌کند. وقتی کامپوننت‌های کالیبره شده یک کاپاسیتور موازی و مقاومت هستند، پل به عنوان پل ماکسول-وین شناخته می‌شود.

اصطلاح کاری این است که زاویه فاز مثبت یک امپدانس اندوکتیو با زاویه فاز منفی یک امپدانس کاپاسیتیو در ضلع مقابل جبران می‌شود و مدار در حالت هماهنگی (یعنی تفاوت پتانسیل صفر در جریان آن و بنابراین جریانی از طریق آن عبور نمی‌کند). سپس اندوکتانس ناشناخته به صورت این کاپاسیتانس شناخته می‌شود.

دو نوع پل ماکسول وجود دارد: پل اندوکتور ماکسول و پل اندوکتور کاپاسیتانس ماکسول. در پل اندوکتور ماکسول فقط از اندوکتورها و مقاومت‌ها استفاده می‌شود. در پل اندوکتور کاپاسیتانس ماکسول، یک کاپاسیتور نیز به مدار اضافه می‌شود.

چون هر دو نوع از این پل‌های ماکسول بر پایه پل AC استوار است، قبل از توضیح پل ماکسول، ابتدا اصول کاری پل AC را توضیح می‌دهیم.

پل‌های AC

پل AC شامل منبع، دترکتور تعادل و چهار بخش است. در پل‌های AC، تمام چهار بخش شامل یک امپدانس هستند. پل‌های AC با جایگزینی باتری DC با منبع AC و گالوانومتر با دترکتور پل ویتستون تشکیل می‌شوند.

این پل‌ها برای یافتن اندوکتانس، کاپاسیتانس، عامل ذخیره‌سازی، عامل تلفات و غیره بسیار مفید هستند.

حال بیایید عبارت عمومی برای تعادل پل AC را بدست آوریم. شکل زیر یک شبکه پل AC را نشان می‌دهد:

در اینجا Z1, Z2, Z3 و Z4 بخش‌های پل هستند.

در شرایط تعادل، تفاوت پتانسیل بین b و d باید صفر باشد. از این رو، وقتی کاهش ولتاژ از a به d با کاهش ولتاژ از a به b همزمان در مقدار و فاز مساوی باشد. بنابراین، از شکل داریم e1 = e2

از معادلات 1، 2 و 3 داریم Z1.Z4 = Z2.Z3 و وقتی امپدانس‌ها با آدمیتانس جایگزین می‌شوند، داریم Y1.Y4 = Y2.Y3.

حال فرض کنید داریم پل مداری به شکل زیر،
در این مدار R3 و R4 مقاومت‌های الکتریکی خالص هستند. با قرار دادن مقدار Z1, Z2, Z3 و Z4 در معادله‌ای که برای پل AC بدست آورده‌ایم.

حال با مساوی کردن بخش‌های حقیقی و موهومی، داریم:

نتایج مهمی که می‌توان از معادلات بالا گرفت:

1. دو معادله تعادلی که با مساوی کردن بخش‌های حقیقی و موهومی به دست می‌آید به این معناست که برای یک پل AC هر دو رابطه (یعنی مقدار و فاز) باید همزمان برقرار باشند. هر دو معادله مستقل هستند اگر و تنها اگر هر دو معادله شامل یک عنصر متغیر باشند. این عنصر می‌تواند اندوکتور یا مقاومت باشد.

2. معادلات فوق مستقل از فرکانس هستند که به این معناست که نیازی به فرکانس دقیق ولتاژ منبع نداریم و همچنین نیازی به اینکه شکل موج ولتاژ اعمال شده کاملاً سینوسی باشد نیست.

پل ماکسول

دو نوع اصلی پل ماکسول وجود دارد:

1. پل اندوکتور ماکسول

2. پل اندوکتور کاپاسیتانس ماکسول

پل اندوکتانس ماکسول

حال بیایید پل اندوکتانس ماکسول را بحث کنیم. شکل زیر نمودار مداری پل اندوکتور ماکسول را نشان می‌دهد.