Cầu Campbell

Cầu Campbell: Định nghĩa và Chức năng
Định nghĩa
Cầu Campbell là một cầu điện đặc biệt được thiết kế để đo độ cảm ứng từ lẫn nhau không xác định. Độ cảm ứng từ lẫn nhau đề cập đến hiện tượng vật lý khi sự thay đổi dòng điện chạy qua cuộn dây này gây ra lực điện động (emf) và do đó, dòng điện trong cuộn dây lân cận. Cầu này không chỉ hữu ích để xác định giá trị độ cảm ứng từ lẫn nhau mà còn có thể được sử dụng để đo tần số. Nó làm điều này bằng cách điều chỉnh độ cảm ứng từ lẫn nhau cho đến khi đạt được điểm cân bằng trong mạch cầu.
Trong kỹ thuật điện, việc đo chính xác độ cảm ứng từ lẫn nhau rất quan trọng để hiểu sự tương tác giữa các cuộn dây khác nhau trong mạch, chẳng hạn như trong biến áp, hệ thống ghép cảm ứng và các loại máy điện khác. Cầu Campbell cung cấp một phương pháp chính xác và đáng tin cậy cho những phép đo này. Khi được sử dụng để đo tần số, nguyên tắc phát hiện điểm cân bằng cho phép kỹ sư xác lập mối quan hệ giữa cài đặt độ cảm ứng từ lẫn nhau và tần số của tín hiệu điện đang được kiểm tra.
Hình sau đây minh họa khái niệm về độ cảm ứng từ lẫn nhau, tạo nền tảng cho hoạt động của cầu Campbell.

Giả sử:

• M1 đại diện cho độ cảm ứng từ lẫn nhau không xác định

• L1 biểu thị độ tự cảm của cuộn thứ cấp của độ cảm ứng từ lẫn nhau M1

• M2 biểu thị độ cảm ứng từ lẫn nhau chuẩn biến thiên

• L2 là độ tự cảm của cuộn thứ cấp của độ cảm ứng từ lẫn nhau M2

• R1, R2, R3, R4 là các điện trở không cảm ứng

Để đạt được vị trí cân bằng của cầu Campbell, cần thực hiện theo hai bước:

Bước 1: Thiết lập ban đầu và Điều kiện cân bằng Đầu tiên

Ban đầu, bộ dò được kết nối giữa điểm ‘b’ và ‘d’. Trong cấu hình này, mạch hoạt động tương tự như một mạch tự cảm đơn giản

• Bước cân bằng Thứ nhất Để đưa cầu vào trạng thái cân bằng ở giai đoạn đầu, các điện trở R3 hoặc R4, cùng với R1 và R2, được điều chỉnh. Quá trình điều chỉnh này tinh chỉnh các thông số điện của mạch, đảm bảo rằng các chênh lệch điện thế trên các phần liên quan của cầu được cân bằng, giống như điều chỉnh trọng lượng trên một cân để đạt được trạng thái cân bằng.

• Bước cân bằng Thứ hai Trong giai đoạn tiếp theo, bộ dò được kết nối lại giữa điểm b' và d'. Dựa trên các điều chỉnh đã thực hiện ở bước đầu, độ cảm ứng từ lẫn nhau chuẩn biến thiên M2 được thay đổi một cách có hệ thống. Qua quá trình thay đổi M2 trong khi duy trì các điều chỉnh điện trở đã thiết lập trước đó, cấu hình điện tổng thể của cầu được tối ưu hóa hơn nữa. Cuối cùng, điểm cân bằng được đạt được, cho thấy cầu đã đạt đến trạng thái cân bằng, nơi các tín hiệu điện trong mạch hài hòa, và phép đo chính xác về độ cảm ứng từ lẫn nhau M1 có thể được thực hiện.