Меренje капацитетот со помош на Шеринг мост
Теорија на Шеринг мост
Овој мост се користи за меркање на капацитетот на кондензаторот, факторот на дисипација и меркање на релативната диелектрична проникливост. Нека разгледаме количинскиот постав на Шеринг мост како што е прикажан подолу:
Овде, c1 е непознатиот капацитет чија вредност треба да се одреди со сериескиот електричен отпор r1.
c2 е стандардниот кондензатор.
c4 е променлив кондензатор.
r3 е чист отпор (т.е. неиндуктивен по својата природа).
А r4 е променлив неиндуктивен отпор поврзан паралелно со променливиот кондензатор c4. Сега, напонот се доставува на мостот помеѓу точките а и с. Детекторот е поврзан помеѓу b и d. Од теоријата на AC мости имаме дека во условите на равновесие,
Заменувајќи ја вредноста на z1, z2, z3 и z4 во горенаведената равенка, добиваме
Еквивалентирајќи реалните и имагинарните делови и одделувајќи ги, добиваме,
Нека разгледаме фазор дијаграмот на горенаведениот количински постав на Шеринг мост и означиме падовите на напон позад ab, bc, cd и ad како e1, e3,e4 и e2 соодветно. Од горенаведениот фазор дијаграм на Шеринг мост, можеме да пресметаме вредноста на tanδ која исто така се нарекува фактор на дисипација.
Равенката што ја изведовме е многу едноставна и факторот на дисипација може лесно да се пресмета. Сега ќе детално објасниме за Шеринг мост со висок напон. Како што веќе го објаснивме, едноставниот Шеринг мост (кој користи ниски напони) се користи за меркање на факторот на дисипација, капацитет и меркање на други карактеристики на диелектрични материјали како што се диелектрични масло итн. Зашто ни е потребен Шеринг мост со висок напон? Одговорот на овој прашање е многу едноставен, за меркање на мал капацитет ни е потребен висок напон и висока фреквенција споредно со нискиот напон кој има многу недостатоци. Нека објасниме повеќе карактеристики на овој Шеринг мост со висок напон:
Раковите ab и ad состојат само од кондензатори како што е прикажано на мостот подолу и импедансите на овие две ракови се многу големи споредно со импедансите на bc и cd. Раковите bc и cd содржат отпор r3 и паралелна комбинација од кондензатор c4 и отпор r4 соодветно. Бидејќи импедансите на bc и cd се многу мали, затоа падот позад bc и cd е мал. Точката c е земела, така што напонот позад bc и dc е неколку волти над точката c.
Високиот напон се добива од трансформатор со 50 Hz и детекторот во овој мост е вибрацион галванометар.
Импедансите на раковите ab и ad се многу големи, затоа овој количински постав црта мал строј, па затоа губитокот на моќ е мал, но поради овој мал строј ни е потребен многу осетлив детектор за да го детектира овој мал строј.
Стандардниот фиксиран кондензатор c2 има компресиран гас кој функционира како диелектрик, затоа факторот на дисипација може да се земе како нула за компресиран воздух. Земелинските екрани се поставени помеѓу високите и ниските ракови на мостот за да се предупредат грешки причинети од интер капацитет.
Нека разгледаме како Шеринг мост мерува релативна диелектрична проникливост: За да се измери релативната диелектрична проникливост, прво треба да се измери капацитетот на малиот кондензатор со узорок како диелектрик. И од оваа измерена вредност на капацитетот, релативната диелектрична проникливост може лесно да се пресмета со користење на многу едноставна релација:
Каде, r е релативна проникливост.
c е капацитетот со узорок како диелектрик.
d е растојанието помеѓу електродите.
A е нетната плоштина на електродите.
а ε е диелектричната проникливост на слободното пространство.
Постои и друг начин за пресметување на релативната диелектрична проникливост на узорокот со менување на растојанието помеѓу електродите. Нека разгледаме дијаграмот прикажан подолу
Овде A е плоштината на електродот.
d е дебelinata на узорокот.
t е празнината помеѓу електродот и узорокот (овде оваа празнина е исполнета со компресиран гас или воздух).
cs е капацитетот на узорокот.
co е капацитетот поради растојанието помеѓу електродот и узорокот.
c е ефективната комбинација на cs и co.
Според фигурата горе, бидејќи два кондензатори се поврзани во серија,
εo е диелектричната проникливост на слободното пространство, ε
