Μέτρηση Χωρητικότητας με Τεχνητή Γέφυρα Schering Bridge

Θεωρία της γέφυρας Schering

Αυτή η γέφυρα χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της ικανότητας του καταναλωτή, του παράγοντα διασποράς και της μέτρησης της σχετικής επιτελεστικότητας. Ας θεωρήσουμε το πλήρες κύκλωμα της γέφυρας Schering όπως φαίνεται παρακάτω:
Εδώ, c1 είναι η άγνωστη ικανότητα, την οποία πρέπει να καθορίσουμε, με σειριακή ηλεκτρική αντίσταση r1.

c2 είναι ένας πρότυπος καταναλωτής.
c4 είναι ένας μεταβλητός καταναλωτής.
r3 είναι ένας καθαρός αντίστοιχος (δηλαδή, μη ενδεικτικός).
Kαι r4 είναι ένας μεταβλητός μη ενδεικτικός αντίστοιχος, που συνδέεται παράλληλα με τον μεταβλητό καταναλωτή c4. Τώρα, η παροχή είναι δοθείσα στη γέφυρα μεταξύ των σημείων a και c. Ο αναγνώστης είναι συνδεδεμένος μεταξύ b και d. Σύμφωνα με τη θεωρία των γεφυρών AC, έχουμε σε συνθήκες ισορροπίας,

Υποκαθιστώντας τις τιμές των z1, z2, z3 και z4 στην παραπάνω εξίσωση, παίρνουμε

Ισοτιμώντας τα πραγματικά και φανταστικά μέρη και τα απομονώντας, παίρνουμε,

Ας θεωρήσουμε το διάγραμμα φάσης του παραπάνω κυκλώματος Shering bridge και να σημειώσουμε τις πτώσεις τάσης μεταξύ ab, bc, cd και ad ως e1, e3, e4 και e2 αντίστοιχα. Από το διάγραμμα φάσης της γέφυρας Schering, μπορούμε να υπολογίσουμε την τιμή του tanδ, που επίσης ονομάζεται παράγοντας διάλυσης.

Η εξίσωση που προκύπτει είναι αρκετά απλή και ο παράγοντας διάλυσης μπορεί να υπολογιστεί εύκολα. Τώρα, θα συζητήσουμε λεπτομερώς την υψηλής τάσης γέφυρα Schering. Όπως έχουμε συζητήσει, η απλή γέφυρα Schering (που χρησιμοποιεί χαμηλές τάσεις) χρησιμοποιείται για τη μέτρηση του παραγόντα διάλυσης, της ικανότητας και της μέτρησης άλλων ιδιοτήτων των ελαστικών υλικών όπως το ελαστικό λάδι κλπ. Ποια είναι η ανάγκη για υψηλής τάσης γέφυρα Schering; Η απάντηση σε αυτή την ερώτηση είναι αρκετά απλή, για τη μέτρηση μικρής ικανότητας χρειάζεται να εφαρμοστεί υψηλή τάση και υψηλή συχνότητα σε σύγκριση με χαμηλή τάση, η οποία παρουσιάζει πολλές μειονεκτήματα. Ας συζητήσουμε περισσότερες ιδιότητες αυτής της υψηλής τάσης γέφυρας Schering:

1. Οι βραχίονες ab και ad αποτελούνται μόνο από καταναλωτές, όπως φαίνεται στην παρακάτω γέφυρα, και οι αντιστάσεις αυτών των δύο βραχίων είναι αρκετά μεγάλες σε σύγκριση με τις αντιστάσεις των bc και cd. Οι βραχίονες bc και cd περιέχουν τον αντίστοιχο r3 και την παράλληλη συνδυασμό του καταναλωτή c4 και του αντιστοιχού r4 αντίστοιχα. Επειδή οι αντιστάσεις των bc και cd είναι αρκετά μικρές, η πτώση μεταξύ bc και cd είναι μικρή. Το σημείο c είναι εδαφικοποιημένο, έτσι ώστε η τάση μεταξύ bc και dc είναι λίγα βολτά πάνω από το σημείο c.

2. Η υψηλή τάση παρέχεται από έναν τρανσφορματορα 50 Hz και ο αναγνώστης σε αυτή τη γέφυρα είναι ένας ενδοταλαντευόμενος γαλβανόμετρος.

3. Οι αντιστάσεις των βραχίων ab και ad είναι πολύ μεγάλες, έτσι αυτό το πλήρες κύκλωμα αντλεί χαμηλή ροή, έτσι ώστε η απώλεια ενέργειας είναι χαμηλή, αλλά λόγω αυτής της χαμηλής ροής χρειαζόμαστε έναν πολύ ευαίσθητο αναγνώστη για να ανιχνεύσει αυτή τη χαμηλή ροή.

4. Ο πρότυπος καταναλωτής c2 έχει συμπιεσμένο αέριο, το οποίο λειτουργεί ως διελκτικό, έτσι ώστε ο παράγοντας διάλυσης μπορεί να θεωρηθεί μηδέν για συμπιεσμένο αέριο. Εδαφικοποιημένες οθόνες είναι τοποθετημένες μεταξύ των υψηλών και χαμηλών βραχίων της γέφυρας για να προλάβουν λάθη που προκαλούνται λόγω της μεταξύ-ικανότητας.

Ας μελετήσουμε πώς η γέφυρα Schering μετρά τη σχετική επιτελεστικότητα: Για να μετρήσουμε τη σχετική επιτελεστικότητα, χρειάζεται πρώτα να μετρήσουμε την ικανότητα ενός μικρού καταναλωτή με το δείγμα ως διελκτικό. Και από αυτή την μετρημέ