מעגל גשר אוונס והיתרונות שלו
יש לנו מגוון גשרים למדידת אינדוקטור ומכאן גם את פקטור האיכות, כמו שגשר היי (Hay’s bridge) הוא מאוד מתאים למדידת פקטור איכות גדול מ-10, גשר מקסוול (Maxwell’s bridge) הוא מאוד מתאים למדידת פקטור איכות בינוני הנע בין 1 ל-10, וגשר אנדרסון (Anderson bridge) יכול לשמש בהצלחה למדידת אינדוקטור הנע בין כמה מיקרו הנרי למספר הנרי. אז מה צריך את גשר אוון (Owen’s Bridge)?.
התשובה לשאלה זו היא פשוטה מאוד. אנחנו צריכים גשר שיכול למדוד אינדוקטור על טווח רחב. הגשר המאפשר זאת ידוע כגשר אוון.
זהו גשר AC כמו גשר היי וגשר מקסוול המשתמשים בקונדנסטורים סטנדרטיים, אינדוקטורים ונגדים משתנים מחוברים עם מקורות AC להפעלה. בואו נחקר את מעגל גשר אוון בשאיפה רבה יותר.
תיאורית גשר אוון
הנה מעגל גשר אוון.
הספק החשמלי חיבר בנקודות a ו-c. הזרוע ab מכילה אינדוקטור עם התנגדות סופית, נעזבו אותם r1 ו-l1. הזרוע bc כוללת התנגדות חשמלית טהורה מסומנת על ידי r3 כפי שמוצג בתמונה והנושאת את הזרם i1 בנקודת איזון שהוא אותו הזרם שנושא הזרוע ab. הזרוע cd כוללת קבל טהור ללא התנגדות חשמלית. הזרוע ad כוללת התנגדות משתנה וכמו כן קבל משתנה והמendetor מחובר בין b ו-d. איך עובד הגשר הזה? הגשר הזה מדד אינדוקטור במונחים של קיבולת. בואו נגזור ביטוי לאינדוקטור עבור הגשר הזה.
כאן l1 היא אינדוקטיביות בלתי ידועה ו-c2 היא קבל סטנדרטי משתנה.
עכשיו בנקודת האיזון יש לנו את הקשר מהתאוריה של גשר AC שחייב להתקיים כלומר:
בכניסת הערכים של z1, z2, z3 ובמשוואה למעלה מקבלים,
בהשוואה ולאחר מכן הפרדת החלקים הממשיים והמדומים מקבלים את הביטוי עבור l1 ו-r1 כתוב למטה:
כעת יש צורך לשנות את המעגל כדי לחשב את ערך ההגדלה של האינדוקטיביות. להלן המעגל המעודכן של גשר אוון:
מד זרם וולטמטר ממוקם על פני ההתנגדות r3. המעגל מתוזן משני מקורות DC ו-AC במקביל. האינדוקטור משמש להגנה על מקור ה-DC מזרם חילופין גבוה מאוד והקבל משמש לחסימת זרם ישיר מכניסה למקור ה-AC. המד זרם מחובר בטור עם בטרייה למדידת רכיב ה-DC של הזרם בעוד שהרכיב ה-AC ניתן למדוד מהקריאה בוולטמטר (לא רגיש ל-DC) המחובר על פני התנגדות r3.
עכשיו בנקודת האיזון יש לנו, אינדוקטיביות מוגדלת l1 = r2r3c4
גם אינדוקטיביות
לכן חדירות מוגברת היא
N הוא מספר הסיבובים, A הוא שטח מסלול השדה המגנטי, l הוא אורך מסלול השדה המגנטי, l1 היא אינדוקטיביות מוגברת.
נציין את הנפילות על הזרועות ab, bc, cd ו-ad כ-e1, e3, e4 ו-e2 בהתאמה כפי שמוצג בתמונה העליונה. זה יעזור לנו להבין טוב יותר את תרשים הפאזור.
בדרך כלל הזרם הכי מאוחר (כלומר i1) נבחר כיחוס לתוך תרשים הפאזור. הזרם i2 הוא אנכי לזרם i1 כפי שמוצג והנפילה על האינדוקטור l1 היא אנכית ל-i1 כיוון שהיא נפילה אינדוקטיבית בעוד הנפילה על הקבל c2 היא אנכית ל-i2. בנקודת האיזון e1 = e2 כפי שמוצג בתמונה, עכשיו התוצאה של כל הנפילות הללו מתח e1, e2, e3, e4 תתן e.
יתרונות גשר אוון
הביטוי עבור אינדוקטיביות l1 שאנחנו הגיענו אליו למעלה פשוט מאוד ולא תלוי ברכיב תדר.
הגשר הזה שימושי למדידת אינדוקטיביות על טווח רחב.
