Схема моста Owens та її переваги
У нас є різні мости для вимірювання індуктивності, а отже, і коефіцієнту якості, наприклад, міст Хея дуже підходить для вимірювання коефіцієнту якості більше 10, міст Максвелла дуже підходить для вимірювання середнього коефіцієнту якості від 1 до 10, а міст Андерсона можна успішно використовувати для вимірювання індуктивності від кількох мікроенрі до кількох генрі. Тож чому потрібен міст Овена?.
Відповідь на це питання дуже проста. Нам потрібен міст, який може вимірювати індуктивність у широкому діапазоні. Цей міст називається містом Овена.
Це AC-міст, як і міст Хея та міст Максвелла, які використовують стандартний конденсатор, індуктори та змінні резистори, підключені до AC-джерел для збудження. Давайте детальніше розглянемо схему моста Овена.
Теорія моста Овена
Нижче наведено схему моста Овена.
AC-підключення здійснюється в точках a і c. Річка ab має індуктор з деяким скінченним опором, позначимо їх r1 і l1. Річка bc складається з чистого електричного опору, позначеного r3, як показано на малюнку нижче, і несе струм i1 в точці балансу, який такий самий, як і струм, що проходить через річку ab.
Річка cd складається з чистого конденсатора без електричного опору. Річка ad має змінний опір та змінний конденсатор, а детектор підключений між b і d. Як працює цей міст? Цей міст вимірює індуктор у термінах ємності. Давайте виведемо вираз для індуктора цього моста.
Тут l1 — невідома індуктивність, а c2 — змінний стандартний конденсатор.
Тепер в точці балансу ми маємо співвідношення з теорії AC-моста, яке повинно бути правильним, тобто
Підставляючи значення z1, z2, z3 у вищезазначене рівняння, отримуємо,
Прирівнюючи і відокремлюючи реальні та уявні частини, ми отримуємо вирази для l1 і r1 як наведено нижче:
Тепер, щоб обчислити приростове значення індуктивності, потрібно модифікувати схему. Нижче наведено модифікований міст Овена:
Амперметр вольтметра розташований паралельно резистору r3. Схема підключається до обох AC та DC джерел паралельно. Індуктор захищає DC-джерело від надмірного чергового струму, а конденсатор блокує постійний струм, щоб він не потрапив до AC-джерела. Амперметр підключений послідовно з батареєю для вимірювання постійної компоненти струму, а чергова компонента може бути виміряна за допомогою вольтметра (який не чутливий до постійного струму), підключенного паралельно опору r3.
Тепер в точці балансу ми маємо, приростова індуктивність l1 = r2r3c4
також індуктивність
Отже, приростова проникність дорівнює
N — число витків, A — площа шляху магнітного потоку, l — довжина шляху магнітного потоку, l1 — приростова індуктивність.
Позначимо спадення напруги на річках ab, bc, cd і ad як e1, e3, e4 і e2 відповідно, як показано на малюнку вище. Це допоможе нам краще зрозуміти фазову діаграму.
Зазвичай найбільш запізнюваний струм (тобто i1) вибирається як основа для побудови фазової діаграми. Струм i2 перпендикулярний струму i1, як показано, а спадення напруги на індукторі l1 перпендикулярне i1, оскільки це індуктивне спадення, тоді як спадення напруги на конденсаторі c2 перпендикулярне i2. В точці балансу e1 = e2, як показано на малюнку, тепер результат всіх цих спадень напруги e1, e2, e3, e4 дасть e.
