Owens hídja áramkör és előnyei

Számos hídunk van a tekercsek mérésére, és így a minőségfaktor meghatározására, mint például a Hay-híd, ami nagyon alkalmas a 10-nél nagyobb minőségfaktor mérésére, a Maxwell-híd pedig a 1 és 10 közötti közepes minőségfaktor mérésére, míg az Anderson-híd sikeresen használható pár mikrohenrytől több henryig terjedő tekercsek mérésére. Tehát mi a szükség az Owen-hídra?

A kérdésre adott válasz nagyon egyszerű. Szükségünk van egy hídáramkörre, ami széles skálán mérheti a tekercseket. Az ilyen hídáramkör az Owen-híd.

Ez egy AC híd, mint a Hay-híd és a Maxwell-híd, amelyek standard kondenzátort, tekercseket és változtatható ellenállásokat használnak AC forrásokkal való felhajtásra. Nézzük meg részletesebben az Owen-híd áramkört.

Owen-híd elmélete

Íme az Owen-híd áramkör.

Az AC ellátást az a és c pontban csatlakoztatjuk. Az ab karban van egy olyan induktivitás, amelynek vannak véges ellenállása, jelöljük őket r1-nel és l1-el. A bc karral tiszta elektromos ellenállás van, amelyet r3-mal jelölünk, ahogy a lentebb látható ábra mutatja, és a kiegyensúlyozási ponton ugyanolyan i1 áramerősséggel rendelkezik, mint az ab kar. A cd karban tiszta kondenzátor van, amelynek nincs elektromos ellenállása. Az ad karban változtatható ellenállás és változtatható kondenzátor található, és a detektor a b és d pontok között van csatlakoztatva. Hogyan működik ez a híd? Ez a híd a tekercs induktivitását kondenzitással méri. Nézzük le az inductancia kifejezését ehhez a hídhöz.

Itt l1 ismeretlen induktivitás, c2 pedig változtatható szabványkondenzátor.
A kiegyensúlyozási ponton az AC híd elmélet szerint a következő kapcsolat érvényes:

Z1, z2, z3 és a fenti egyenletbe helyettesítve:

Az egyenlőség beállítása és a valós és imaginárius részek különválasztása után a következő kifejezéseket kapjuk l1 és r1 esetén, ahogyan alább olvasható:

Most, a lépéskapcsolat értékének kiszámításához szükség van a híd módosítására. Itt van a módosított Owen-híd áramkör:

Egy vezékeny voltmérő elhelyezkedik az r3 ellenállás felett. A híd mind AC, mind DC forrásból kaphat tápellátást párhuzamosan. Az induktivitás védi a DC forrást a nagy alternátoros áramoktól, míg a kondenzátor blokkolja a DC áramot, hogy ne jusson be az AC forrásba. Az ammeter sorosan van csatlakoztatva a batterynel a DC áramerősség méréséhez, míg az AC komponens mérhető a (DC-hez nem érzékeny) voltmérő által, amely az r3 ellenállás felett van csatlakoztatva.
A kiegyensúlyozási ponton a lépéskapcsolat l1 = r2r3c4
Ezen felül a tekercs:

Tehát a lépéskapcsolat permeabilitása:

N a tekerék száma, A a fluxusút területe, l a fluxusút hossza, l1 a lépéskapcsolat induktivitása.
Jelöljük az ab, bc, cd és ad karokon eső lejtőt e1, e3, e4 és e2 -vel, ahogy a fenti ábra mutatja. Ez segít a phasor diagram jobb megértésében.

Általánosságban a legnagyobbat lassító áram (azaz i1) választják ki referenciaként a phasor diagram rajzolásához. Az i2 áramerősség merőleges az i1 áramerősséghez, ahogy a fenti ábra mutatja, és az l1 tekercsen lévő lejtő merőleges az i1 áramerősséghez, mivel ez egy induktív lejtő, míg a c2 kondenzátoron lévő lejtő merőleges az i2 áramerősséghez. A kiegyensúlyozási ponton e1 = e2, ahogy a fenti ábra mutatja, most ezeknek a feszültség lejtöi e1, e2, e3, e4 összege e.

Owen-híd előnyei

1. Az l1 tekercshez kapott kifejezés nagyon egyszerű, és független a frekvencia komponenstől.

2. Ez a híd hasznos a tekercsek széles tartományú mérésére.