오언스 브리지 회로 및 장점
우리는 다양한 브리지를 사용하여 인덕터와 품질 요소를 측정합니다. Hay’s bridge는 10보다 큰 품질 요소의 측정에 매우 적합하고, Maxwell’s bridge는 1에서 10 사이의 중간 품질 요소를 측정하는 데 매우 적합하며, Anderson bridge는 몇 마이크로헨리에서 수 헨리까지의 인덕터를 성공적으로 측정할 수 있습니다. 그렇다면 Owen’s Bridge는 왜 필요한 것일까요?.
이 질문에 대한 답변은 매우 간단합니다. 우리는 광범위한 범위에서 인덕터를 측정할 수 있는 브리지가 필요합니다. 그런 역할을 하는 회로는 Owen’s bridge라고 알려져 있습니다.
이는 Hay’s bridge나 Maxwell bridge처럼 표준 캐패시터, 인덕터, 가변 저항을 AC 소스와 연결하여 사용하는 AC 브리지입니다. 이제 Owen’s bridge circuit에 대해 자세히 살펴보겠습니다.
Owen’s Bridge 이론
아래는 Owen’s bridge circuit입니다.
AC 전원은 a와 c 점에 연결됩니다. ab 암에는 유한한 저항을 가진 인덕터가 있으며, 이를 r1과 l1로 표기하겠습니다. bc 암은 순수한 전기 저항으로 구성되어 있으며, 그림에서 보듯이 r3로 표시되어 있고, 균형점에서는 i1의 전류를 운반하며, 이는 ab 암에서 운반되는 전류와 같습니다. cd 암은 전기 저항이 없는 순수한 캐패시터로 구성되어 있습니다. ad 암은 가변 저항과 가변 캐패시터를 가지고 있으며, 검출기는 b와 d 사이에 연결되어 있습니다. 이 브리지는 어떻게 작동하는 것일까요? 이 브리지는 캐패시턴스의 관점에서 인덕터를 측정합니다. 이제 이 브리지에 대한 인덕터 표현식을 도출해보겠습니다.
여기서 l1은 알려지지 않은 인덕턴스이며, c2는 가변 표준 캐패시터입니다.
균형점에서는 AC 브리지 이론에 따라 다음 관계가 성립해야 합니다.
z1, z2, z3의 값을 위 식에 대입하면,
실수부와 허수부를 분리하여 l1과 r1의 표현식을 얻습니다.
인덕턴스의 증분값을 계산하기 위해 회로를 수정해야 합니다. 아래는 수정된 Owen’s bridge circuit입니다:
밸브 볼트미터는 저항 r3에 걸쳐 배치됩니다. 회로는 AC 및 DC 소스가 병렬로 공급됩니다. 인덕터는 DC 소스를 매우 높은 교류 전류로부터 보호하고, 캐패시터는 DC가 AC 소스로 들어가는 것을 차단합니다. 암미터는 배터리와 직렬로 연결되어 DC 성분의 전류를 측정하며, AC 성분은 r3 저항에 걸쳐 연결된 볼트미터(DC에 민감하지 않음)의 읽기로 측정할 수 있습니다.
균형점에서는, 증분 인덕턴스 l1 = r2r3c4
또한 인덕턴스
따라서 증분 투자율은
N은 턴수, A는 플럭스 경로의 면적, l은 플럭스 경로의 길이, l1은 증분 인덕턴스입니다.
ab, bc, cd, ad 암의 전압 강하를 각각 e1, e3, e4, e2로 표시하겠습니다. 이는 위상도를 이해하는 데 도움이 됩니다.
일반적으로 가장 지연된 전류(i.e. i1)를 참조로 삼아 위상도를 작성합니다. 전류 i2는 전류 i1과 수직이며, 인덕터 l1의 전압 강하는 i1에 수직입니다. 캐패시터 c2의 전압 강하는 i2에 수직입니다. 균형점에서는 e1 = e2가 됩니다. 이러한 모든 전압 강하 e1, e2, e3, e4의 결과물은 e입니다.
Owen’s Bridge의 장점
위에서 도출한 인덕턴스 l1의 공식은 매우 간단하며 주파수 구성요소와 무관합니다.
이 브리지는 광범위한 범위에서 인덕턴스를 측정하는 데 유용합니다.
