Owens Bridge-krets och fördelar

Vi har olika broar för att mäta induktorer och därmed kvalitetsfaktor, som Hay’s bridge är mycket lämplig för mätning av en kvalitetsfaktor större än 10, Maxwell’s bridge är mycket lämplig för mätning av medelkvalitetsfaktor mellan 1 och 10, och Anderson bridge kan framgångsrikt användas för att mäta induktorer från några mikrohenry till flera henry. Så vad behövs Owen’s Bridge för?.

Svaret på denna fråga är ganska enkelt. Vi behöver en bro som kan mäta induktorer över ett brett spann. Den brocirkuit som kan göra det kallas Owen’s bridge.

Det är en AC-bro precis som Hay’s bridge och Maxwell bridge, vilka använder en standardkapacitet, induktorer och variabla motstånd anslutna till AC-källor för excitation. Låt oss studera Owen’s bridge circuit mer i detalj.

Theory of Owen’s Bridge

En Owen’s bridge circuit visas nedan.

AC-försörjningen är ansluten vid punkterna a och c. Arm ab har en induktor med någon ändlig motstånd, låt oss markera dem r1 och l1. Arm bc består av ren elektrisk motstånd markerad av r3 som visas i figuren nedan och bär strömmen i1 vid jämviktspunkt, vilket är samma som strömmen som bärs av arm ab.
Arm cd består av ren kapacitator utan elektriskt motstånd. Arm ad har variabelt motstånd samt variabel kapacitator, och detektorn är ansluten mellan b och d. Hur fungerar denna bro? Denna bro mäter induktorer i termer av kapacitans. Låt oss härleda ett uttryck för induktorn för denna bro.

Här är l1 okänd induktans och c2 är variabel standardkapacitator.
Nu vid jämviktspunkt har vi relationen från AC-broteori som måste hålla gällande, dvs.

Genom att sätta värdet av z1, z2, z3 och i ovanstående ekvation får vi,

Genom att ekvivalera och sedan separera de reella och imaginära delarna får vi uttrycket för l1 och r1 som skrivs nedan:

Nu finns det ett behov av att modifiera kretsen, för att beräkna den inkrementella värdet av induktans. Nedan visas den modifierade kretsen av Owen’s bridge:

En spänningsmätare är placerad över motståndet r3. Kretsen matas från både AC- och DC-källa parallellt. Induktorn används för att skydda DC-källan från mycket hög alternerande ström, och kapacitatorn används för att blockera direktström från att träda in i AC-källan. Strömmätaren är ansluten i serie med batteri för att mäta den DC-komponenten av strömmen, medan den AC-komponenten kan mätas från spänningsmätarens (som inte är känslig för DC) läsning ansluten över motståndet r3.
Nu vid jämviktspunkt har vi, inkrementell induktans l1 = r2r3c4
och induktans

Därför är den inkrementella permeabiliteten

N är antalet vändningar, A är området för fluxvägen, l är längden av fluxvägen, l1 är inkrementell induktans.
Låt oss markera fall över armarna ab, bc, cd och ad som e1, e3, e4 och e2 respektive som visas i figuren ovan. Detta kommer att hjälpa oss att förstå fasdiagrammet väl.

I allmänhet väljs den mest försenade strömmen (dvs. i1) som referens för att rita fasdiagram. Strömmen i2 är vinkelrät mot strömmen i1 som visas, och fallet över induktorn l1 är vinkelrät mot i1 eftersom det är en induktiv fall, medan fallet över kapacitatorn c2 är vinkelrät mot i2. Vid jämviktspunkt e1 = e2 som visas i figuren, nu resultatet av alla dessa spänningsfall e1, e2, e3, e4 ger e.

Fördelar med Owen’s Bridge

1. För induktorn l1 som vi härlett ovan är ganska enkel och oberoende av frekvenskomponent.

2. Denna bro är användbar för mätning av induktorer över ett brett spann.