Maxwellin induktanssi-kapasitanssipyöriste: Kaavio & sovellukset

Mikä on Maxwellin silta

Maxwellin induktanssi-kapasitanssiasema (tunnettu myös nimellä Maxwellin silta) on muokattu versio Wheatstonen sillasta, jota käytetään mitata circuitin itseinduktanssi. Maxwellin silta käyttää nollanpoistumenetelmää (myös tunnettuna "silta-menetelmänä") laskemaan tuntematon induktanssi circuitissä. Kun kalibroidut komponentit ovat yhdensuuntainen kapasitanssi ja vastus, siltaa kutsutaan Maxwell-Wienin sillaksi.

Toimintaperiaate on, että induktiivisen impedanssin positiivinen vaihekulma voidaan kompensoida kapasitiivisen impedanssin negatiivisella vaihekulmalla, kun se sijoitetaan päinvastaiseen käsiraahaan ja circuitti on resonaansissa (eli ei potentiaaliero havaitseman laitteessa ja siksi ei virtaa kulje läpi sitä). Tuntematon induktanssi tulee tällöin tunnetuksi tämän kapasitanssin suhteen.

On olemassa kaksi Maxwellin sillan tyyppejä: Maxwellin induktorisilta ja Maxwellin induktori-kapasitanssiasema. Maxwellin induktorisillassa käytetään vain induktorien ja vastusten. Maxwellin induktori-kapasitanssiasemassa lisätään circuittiin kapasitanssi.

Koska molemmat näistä Maxwellin sillan tyypeistä perustuvat AC-siltaan, selitetään ensin AC-sillan toimintaperiaate ennen kuin selitetään Maxwellin silta.

AC-sillat

AC-silta koostuu lähteestä, tasapainolaitteesta ja neljästä käsiraahasta. AC-sillissa kaikki neljä käsiraahassa on impedanssi. AC-sillat muodostetaan korvaamalla DC akku AC-lähdellä ja galvanometrilla Wheatstonen sillan detektorilla.

Ne ovat erittäin hyödyllisiä löytääksesi induktanssi, kapasitanssi, varastointikerroin, hukkakerroin jne.

Nyt johdetaan yleinen lauseke AC-sillan tasapainolle. Alla oleva kuva näyttää AC-sillan verkon:

Tässä Z1, Z2, Z3 ja Z4 ovat sillan käsiraahat.

Nyt tasapainotilassa, potentiaaliero b:n ja d:n välillä on nolla. Tästä seuraa, että kun jänniteputos a:sta d:hen on sama kuin a:sta b:hen sekä suuruudessa että vaiheessa. Näin ollen, kuvan mukaan e1 = e2

Yhtälöiden 1, 2 ja 3 perusteella Z1.Z4 = Z2.Z3 ja kun impedanssit korvataan admittansseilla, saadaan Y1.Y4 = Y2.Y3.

Nyt harkitaan AC-sillan perusmuotoa. Oletetaan, että meillä on sillan kytkentä alla olevan kuvan mukaisesti,
Tässä R3 ja R4 ovat puhtaita sähköisiä vastuksia. Sijoittamalla Z1, Z2, Z3 ja Z4 arvot yllä johtamaamme yhtälöön AC-sillalle.

Nyt yhtäsuuruuden reaaliosan ja imaginaariosan avulla saamme:

Seuraavat ovat tärkeitä päätelmiä, jotka voivat vedettä yllä olevista yhtälöistä:

1. Saamme kaksi tasapainoyhtälöä, jotka saadaan yhtäsuuruuden reaaliosan ja imaginaariosan avulla, mikä tarkoittaa, että AC-sillalle molemmat suhteet (eli suuruus ja vaihe) on täytetty samanaikaisesti. Molemmat yhtälöt ovat riippumattomia, jos ja vain jos molemmat yhtälöt sisältävät yhden muuttujan elementin. Tämä muuttuja voi olla induktori tai vastus.

2. Yllä olevat yhtälöt ovat riippumattomia taajuudesta, mikä tarkoittaa, että emme tarvitse täsmällistä lähdeteon taajuutta eikä sovellettava lähdeteon aaltomuodon tarvitse olla täsmälleen sinimuotoista.

Maxwellin silta

On olemassa kaksi päätyyppiä Maxwellin siltia:

1. Maxwellin induktoriasema

2. Maxwellin induktori-kapasitanssiasema

Maxwellin induktanssiasema

Keskustelemme nyt Maxwellin induktanssiasemasta. Kuva näyttää Maxwellin induktoriaseman kytkentädiagrammin.

Tässä sillassa bc- ja cd-käsiraahat ovat