Maxwell Induktans Kapacitansbrygga: Diagram & Tillämpningar

Vad är Maxwells bräck

En Maxwells induktans-kondensatorbräck (känd som Maxwells bräck) är en modifierad version av en Wheatstonebräck som används för att mäta självinduktansen i en krets. En Maxwells bräck använder nollavvikelsesmetoden (även känd som "bräckmetoden") för att beräkna en okänd induktans i en krets. När de kalibrerade komponenterna är en parallell kondensator och resistor kallas bräcket för en Maxwells-Wiens bräck.

Arbetsprincipen är att den positiva fasvinkeln hos en induktiv impedans kan kompenseras av den negativa fasvinkeln hos en kapacitiv impedans när de placeras i motsatt arm och kretsen är i resonans (dvs. ingen spännings skillnad över detektorn och därför ingen ström flödar genom den). Den okända induktansen blir då känd i termer av denna kapacitans.

Det finns två typer av Maxwells bräck: Maxwells induktorbräck, och Maxwells induktor-kondensatorbräck. I Maxwells induktorbräck används endast induktorer och resistorer. I Maxwells induktor-kondensatorbräck läggs en kondensator till kretsen.

Eftersom båda typerna av dessa Maxwells bräck baseras på en AC-bräck, kommer vi först att förklara arbetsprincipen för en AC-bräck innan vi förklarar en Maxwells bräck.

AC-bräck

Ett AC-bräck består av en källa, en balansdetektor och fyra armar. I AC-bräck innehåller alla fyra armar en impedans. AC-bräcken bildas genom att ersätta DC-batteriet med en AC-källa och galvanometern med en detektor från Wheatstonebräck.

De är mycket användbara för att hitta ut induktans, kapacitans, lagringsfaktor, dissipationsfaktor etc.

Nu låt oss härleda den generella uttryck för ett AC-bräckbalans. Följande figur visar en AC-bräcknätverk:

Här Z1, Z2, Z3 och Z4 är armarna i bräcket.

Nu vid balansläget måste spänningskillnaden mellan b och d vara noll. Från detta, när spänningsfallet från a till d är lika med fallet från a till b både i magnitud och fas. Så har vi från figur e1 = e2

Från ekvation 1, 2 och 3 har vi Z1.Z4 = Z2.Z3 och när impedanserna ersätts av admittans, har vi Y1.Y4 = Y2.Y3.

Nu överväg den grundläggande formen av ett AC-bräck. Antag att vi har bräckkretsen som visas nedan,
I denna krets R3 och R4 är rena elektriska motstånd. Genom att sätta värdet av Z1, Z2, Z3 och Z4 i ekvationen som vi har härlett ovan för AC-bräck.

Nu genom att jämföra de reella och imaginära delarna, får vi:

Följande är de viktiga slutsatser som kan dras från ovanstående ekvationer:

1. Vi får två balanserade ekvationer som erhålls genom att jämföra de reella och imaginära delarna, vilket betyder att för ett AC-bräck måste både relationen (dvs. magnitud och fas) uppfyllas samtidigt. Båda ekvationerna sägs vara oberoende om och endast om båda ekvationerna innehåller en enda variabel element. Detta variabel kan vara induktor eller resistor.

2. Ovanstående ekvationer är oberoende av frekvens, vilket betyder att vi inte behöver exakt frekvens av källspänningen och även den tillämpade källspänningens vågform behöver inte vara perfekt sinusformad.

Maxwells bräck

Det finns två huvudtyper av Maxwells bräck:

1. Maxwells induktorbräck

2. Maxwells induktor-kondensatorbräck

Maxwells induktansbräck

Låt oss nu diskutera Maxwells induktansbräck. Följande figur visar kretsschemat för Maxwells induktorbräck.

I detta bräck är armarna bc och cd rent resistiva medan fasbalansen beror på armarna ab och ad.
Här l1 = okänd induktor av r1.
l