מדידת קיבול באמצעות גשר שארינג

תורת גשר שרינג

הגשר הזה משמש למדידת הקיבול של הקבל, גורם הדיסיפציה ומדידת התכונות הדיאלקטיות היחסיות. בואו נחשוב על מעגל של גשר שרינג כפי שמוצג להלן:
כאן, c1 הוא הקיבול הנעלם שערך שלו צריך לקבוע עםנגד חשמלי סדרתי r1.

c2 הוא קבל תקן.
c4 הוא קבל משתנה.
r3 הוא נגד טהור (כלומר, לא אינדוקטיבי באופיו).
ו-r4 הוא נגד משתנה לא אינדוקטיבי המחובר במקביל עם קבל משתנה c4. עכשיו האספקה ניתנת לגשר בין הנקודות a ו-c. המאיץ מחובר בין b ו-d. מהתאוריה של גשרים חילופיים יש לנו בתנאי מאיזון,

בהצבת הערכים של z1, z2, z3 ו-z4 בנוסחה לעיל, אנו מקבלים

בשווה חלקים ממשיים ומוחלטים ובפרדתם אנו מקבלים,

בואו נתבונן בדיאגרמת פאזור של המעגל של גשר שרינג לעיל ונסמן את הטפלים על ab, bc, cd ו-ad כ-e1, e3,e4 ו-e2 בהתאמה. מדיאגרמת הפאזור של גשר שרינג ניתן לחשב את ערך tanδ שנקרא גם גורם הדיסיפציה.

המשוואה שהגענו אליה למעלה פשוטה מאוד וניתן לחשב את גורם הדיסיפציה בקלות. עכשיו נדון בגשר שרינג בעומס גבוה יותר לפרטים. כמו שאמרנו, גשר שרינג פשוט (המשתמש בעומסים נמוכים) משמש למדידת גורם הדיסיפציה, קיבול ומדידת תכונות אחרות של חומרים דיאלקטיים כגון שמן מבודד וכדומה. למה צריך גשר שרינג בעומס גבוה? התשובה לשאלה הזו פשוטה מאוד, עבור מדידת קיבול קטן אנחנו צריכים להפעיל עומס גבוה ותדר גבוה בהשוואה לעומס נמוך שסובל ממספר חסרונות. בואו נדון בתכונות נוספות של גשר שרינג בעומס גבוה：

1. זרועות הגשר ab ו-ad מורכבות רק מקבלים כמו שנראה בגשר להלן והחסמים של שתי הזרועות הללו גדולים מאוד בהשוואה לחסמים של bc ו-cd. הזרועות bc ו-cd מכילות את הנגד r3 והצירוף מקבילי של הקבל c4 והנגד r4 בהתאמה. מכיוון שהחסמים של bc ו-cd קטנים מאוד, הטפל מעל bc ו-cd קטן. הנקודה c היא מוצבת, כך שהמתח מעל bc ו-dc הם כמה וולט מעל הנקודה c.

2. המתח הגבוה מתקבל מ-トランス ב-50 Hz והמאיץ בגשר זה הוא גלואנומטר רוטט.

3. החסמים של הזרועות ab ו-ad גדולים מאוד ולכן המעגל הזה מושך זרם נמוך ולכן ההפסד באנרגיה נמוך, אך בשל הזרם הנמוך הזה אנו צריכים מאיץ מאוד רגיש כדי לזהות את הזרם הנמוך הזה.

4. הקבל התקני c2 מכיל גז מרוכץ שפועל כדיאלקטרי, לכן גורם הדיסיפציה יכול להיחשב כ-0 עבור אוויר מרוכץ. מסכי אדמה ממוקמים בין הזרועות הגבוהות והנמוכות של הגשר למנוע שגיאות שנגרמות עקב קיבול בין-זרועותי.

בואו נלמד איך גשר שרינג מודד תכונות דיאלקטיות יחסיות: כדי למדוד את התכונות הדיאלקטיות היחסיות, עלינו ראשית למדוד את הקיבול של קבל קטן עם דוגמית כדיאלקטרי. ומחישוב הקיבול המדוד ניתן לחשב בקלות את התכונות הדיאלקטיות היחסיות באמצעות הקשר פשוט מאוד:

כאשר, r הוא התכונות הדיאלקטיות היחסיות.
c הוא הקיבול עם הדוגמית כדיאלקטרי.
d הוא המרווח בין האלקטרודות.
A הוא השטח הנקי של האלקטרודות.
ו-ε הוא התכונות הדיאלקטיות של החלל החופשי.
יש דרך נוספת לחשב את התכונות הדיאלקטיות היחסיות של הדוגמית על ידי שינוי המרווח בין האלקטרודות. בואו נתבונן בדיאגרמה המוצגת להלן

כאן A הוא שטח האלקטרודה.
d הוא עובי הדוגמית.
t הוא הפער בין האלקטרודה לדוגמית (כאן הפער מלא בגז מרוכץ או אוויר).
cs הוא הקיבול של הדוגמית.
co הוא הקיבול כתוצאה מהמרווח בין האלקטרודה לדוגמית.
c הוא הצירוף המועיל של cs ו-co.

מדיאגרמה לעיל, כיוון שהקבלים מחוברים בטור,

εo הוא התכונות הדיאלקטיות של החלל החופשי, εr הוא התכונות הדיאלקטיות היחסיות, כאשר אנו מוציאים את הדוגמית ומתקינים מחדש את המרווח כדי לקבל אותו ערך של קיבול, הביטוי לקיבול מתמצצם ל

בשווה (1) ו-(2), נקבל את הביטוי הסופי של εr כ:

הצהרה: כבוד למקור, מאמרים טובים ראויים לשיתוף, אם יש הפרת זכויות יוצרים נא ליצור קשר לאnbsp;מחיקה.