วงจรโอเวนส์บริดจ์และข้อดี

เรามีสะพานวัดต่างๆ เพื่อวัดอินดักเตอร์และคุณภาพปัจจัย เช่นสะพานของเฮย์มีความเหมาะสมอย่างมากในการวัดคุณภาพปัจจัยที่มากกว่า 10สะพานแม็กซ์เวลล์มีความเหมาะสมอย่างมากในการวัดคุณภาพปัจจัยที่อยู่ระหว่าง 1 ถึง 10 และสะพานแอนเดอร์สันสามารถใช้วัดอินดักเตอร์ได้ตั้งแต่ไมโครเฮนรีจนถึงเฮนรีหลายหน่วย ดังนั้นแล้วทำไมต้องใช้สะพานโอเวนส์?.

คำตอบสำหรับคำถามนี้ง่ายมาก เราต้องการสะพานที่สามารถวัดอินดักเตอร์ในช่วงกว้าง วงจรสะพานที่สามารถทำเช่นนี้ได้คือสะพานโอเวนส์

เป็นสะพาน AC เหมือนกับสะพานของเฮย์และสะพานแม็กซ์เวลล์ที่ใช้คาปาซิเตอร์มาตรฐาน อินดักเตอร์ และตัวต้านทานแบบปรับได้ที่เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟ AC สำหรับการกระตุ้น ให้เราศึกษาวงจรสะพานโอเวนส์ในรายละเอียดมากขึ้น

ทฤษฎีของสะพานโอเวนส์

วงจรสะพานโอเวนส์แสดงด้านล่าง

แหล่งจ่ายไฟ AC เชื่อมต่อที่จุด a และ c แขน ab มีอินดักเตอร์ที่มีความต้านทานจำกัด ให้เราทำเครื่องหมายว่า r1 และ l1 แขน bc ประกอบด้วยความต้านทานทางไฟฟ้าบริสุทธิ์ที่ทำเครื่องหมายว่า r3 ตามที่แสดงในภาพด้านล่างและนำพากระแส i1 ที่จุดสมดุลซึ่งเหมือนกับกระแสที่นำพาโดยแขน ab แขน cd ประกอบด้วยคาปาซิเตอร์บริสุทธิ์ที่ไม่มีความต้านทานทางไฟฟ้า แขน ad มีความต้านทานและคาปาซิเตอร์แบบปรับได้และตัวตรวจจับเชื่อมต่อระหว่าง b และ d ตอนนี้วงจรนี้ทำงานอย่างไร? วงจรนี้วัดอินดักเตอร์ในรูปของคาปาซิแทน ให้เราสร้างสมการสำหรับอินดักเตอร์สำหรับวงจรนี้

ที่นี่ l1 เป็นอินดักแทนที่ไม่ทราบค่า และ c2 เป็นคาปาซิเตอร์มาตรฐานแบบปรับได้
ที่จุดสมดุลเรามีความสัมพันธ์จากทฤษฎีสะพาน AC ที่ต้องถือว่าถูกต้องคือ

ใส่ค่าของ z1, z2, z3 ในสมการข้างต้นเราจะได้

เท่ากันและแยกส่วนจริงและส่วนจินตภาพเราได้สมการสำหรับ l1 และ r1 ตามที่เขียนไว้ด้านล่าง:

ตอนนี้มีความจำเป็นต้องแก้ไขวงจรเพื่อคำนวณค่าอินดักแทนที่เพิ่มขึ้น ด้านล่างนี้คือวงจรสะพานโอเวนส์ที่ได้รับการแก้ไข:

โวลต์มิเตอร์วาล์ววางไว้ข้ามตัวต้านทาน r3 วงจรได้รับการป้อนจากแหล่งจ่ายไฟ AC และ DC ขนานกัน อินดักเตอร์ใช้เพื่อป้องกันแหล่งจ่ายไฟ DC จากกระแสสลับที่สูงมากและคาปาซิเตอร์ใช้เพื่อป้องกันกระแสตรงจากการเข้าสู่แหล่งจ่ายไฟ AC แอมมิเตอร์เชื่อมต่อแบบอนุกรมกับแบตเตอรี่เพื่อวัดส่วนประกอบ DC ของกระแสในขณะที่ส่วนประกอบ AC สามารถวัดได้จากอ่านค่าของโวลต์มิเตอร์ (ซึ่งไม่ไวต่อ DC) ที่เชื่อมต่อข้ามความต้านทาน r3.
ที่จุดสมดุลเรามี อินดักแทนที่เพิ่มขึ้น l1 = r2r3c4
นอกจากนี้ยังมีอินดักเตอร์

ดังนั้นความซึมผ่านที่เพิ่มขึ้นคือ

N คือจำนวนรอบ A คือพื้นที่ของทางเดินฟลักซ์ l คือความยาวของทางเดินฟลักซ์ l1 คืออินดักเตอร์ที่เพิ่มขึ้น.
ให้เราทำเครื่องหมายแรงดันตกคร่อมแขน ab, bc, cd และ ad ว่า e1, e3, e4 และ e2 ตามลำดับตามที่แสดงในภาพด้านบน นี่จะช่วยให้เราเข้าใจแผนภูมิเฟสเซอร์ได้ดีขึ้น

โดยทั่วไปแล้วกระแสที่ล่าช้าที่สุด (คือ i1) จะถูกเลือกเป็นอ้างอิงในการวาดแผนภูมิเฟสเซอร์ กระแส i2 ตั้งฉากกับกระแส i1 ตามที่แสดงและแรงดันตกคร่อมอินดักเตอร์ l1 ตั้งฉากกับ i1 เพราะเป็นแรงดันตกคร่อมแบบอินดักทีฟในขณะที่แรงดันตกคร่อมคาปาซิเตอร์ c2 ตั้งฉากกับ i2. ที่จุดสมดุล e1 = e2 ตามที่แสดงในภาพ ผลรวมของแรงดันตกคร่อมเหล่านี้ e1, e2, e3, e4 จะให้ e.

ข้อดีของสะพานโอเวนส์

1. สมการสำหรับอินดักเตอร์ l1