پل اندوکتانس و ظرفیت ماکسول: نمودار و کاربردها

ماکسول پل چیست

پل القایی خازنی ماکسول (که به عنوان پل ماکسول شناخته می‌شود) نسخه اصلاح شده‌ای از پل ویتسون است که برای اندازه‌گیری القای ذاتی مدار استفاده می‌شود. پل ماکسول از روش تغییر صفر (همچنین با نام "روش پل") برای محاسبه القای ناشناخته در مدار استفاده می‌کند. هنگامی که مولفه‌های کالیبره شده یک خازن موازی و مقاومت هستند، پل به عنوان پل ماکسول-وین شناخته می‌شود.

اصل کار این است که زاویه فاز مثبت یک امپدانس القایی می‌تواند با زاویه فاز منفی یک امپدانس خازنی جبران شود که در بخش مقابل قرار دارد و مدار در حالت رزونانس (یعنی بدون اختلاف پتانسیل در سراسر آشکارساز و بنابراین بدون جریان عبوری از آن) قرار دارد. القای ناشناخته سپس با توجه به این خازن مشخص می‌شود.

دو نوع پل ماکسول وجود دارد: پل القایی ماکسول و پل القایی خازنی ماکسول. در پل القایی ماکسول، فقط القاها و مقاومت‌ها استفاده می‌شوند. در پل القایی خازنی ماکسول، یک خازن نیز به مدار اضافه می‌شود.

به دلیل اینکه هر دو نوع این پل ماکسول بر پایه یک پل AC است، ابتدا اصل کار یک پل AC را قبل از توضیح پل ماکسول توضیح می‌دهیم.

پل‌های AC

پل AC شامل منبع، آشکارساز تعادل و چهار بخش است. در پل‌های AC، هر چهار بخش شامل یک امپدانس هستند. پل‌های AC با جایگزینی باتری DC با منبع AC و گالوانومتر با آشکارساز پل ویتسون تشکیل می‌شوند.

آنها بسیار مفید هستند برای پیدا کردن القای، خازنی، عامل ذخیره‌سازی، عامل تلفات و غیره.

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.

حالا در شرایط تعادل، اختلاف پتانسیل بین b و d باید صفر باشد. از این رو، وقتی افت ولتاژ از a به d برابر با افت از a به b هم در اندازه و هم در فاز 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.

حالا فرم اساسی یک پل AC را در نظر بگیرید. فرض کنید مدار پل مانند شکل زیر داریم،
در این مدار R3 و R4 مقاومت‌های الکتریکی خالص هستند. با قرار دادن مقادیر Z1, Z2, Z3 و Z4 در معادله‌ای که برای پل AC بدست آورده‌ایم.

حالا با مساوی کردن بخش‌های حقیقی و موهومی، داریم:

نتایج مهمی که می‌توان از معادلات فوق گرفت:

1. دو معادله تعادلی که با مساوی کردن بخش‌های حقیقی و موهومی بدست می‌آیند نشان می‌دهند که برای یک پل AC هر دو رابطه (یعنی اندازه و فاز) باید همزمان برقرار باشند. هر دو معادله مستقل هستند اگر و تنها اگر هر دو معادله شامل یک عنصر متغیر باشند. این متغیر می‌تواند القا یا مقاومت باشد.

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

پل ماکسول

دو نوع اصلی پل ماکسول وجود دارد:

1. پل القایی ماکسول

2. پل القایی خازنی ماکسول

پل القایی ماکسول

بیایید حالا پل القایی ماکسول را بررسی کنیم. شکل نمودار مدار پل القایی ماکسول را نشان می‌دهد.