Mikä on Owenin silta?
Owen's Bridge: Määritelmä ja periaate
Owen's bridge on erityisesti suunniteltu sähköinen silta induktiivisuuden mittaamiseen kapasitiivisuuteen verrattuna. Sen toiminnan ydin on vertailuperiaate, jossa tuntematon induktori arvioidaan asettamalla se vastakkain standardikapasitorin kanssa. Tämä systemaattinen lähestymistapa mahdollistaa induktiivisuuden tarkan määrittelyn luomalla sähköisiä yhtäläisyyksiä kahden komponentin välille.
Owen's bridgen yhteyssuunnitelma, joka on esitetty liitteenä, näyttää sen eri sähköelementtien tarkkaa asettelua. Tämä kaavio toimii visuaalisena opastavana, joka selventää, miten silmukan piiri on konfiguroitu, korostamalla testattavan induktorin, standardikapasitorin ja muiden liittyvien komponenttien välisiä yhteyksiä. Tällä huolellisesti suunnitellulla asettelulla Owen's bridge mahdollistaa tarkat ja luotettavat induktiivisuuden mittaukset, mikä tekee siitä olennaisen työkalun sähkötekniikan alalla induktiivisten komponenttien karakterisoimiseksi.
Owen's Bridge: Piiriasetelma ja tasapaino
Owen's bridgessa piiri koostuu neljästä erillisestä kädestä, jotka on merkitty nimillä ab, bc, cd ja da. ab-käde on pelkästään induktiivinen, sisältäen tuntemattoman induktorin L1, jota on määrä mitata. bc-kädessä taas on pelkästään ohjausresistanssi. cd-käde sisältää kiinteän kapasitorin C4, kun taas ad-käde sisältää sarjassa kytkettyä muuttuvaa resistanssia R2 ja muuttuvaa kapasitoria C2.
Owen's bridgen perustavanlaatuinen toiminta perustuu tuntemattoman induktorin L1 vertailuun tiedetyyn kapasitoriin C4 cd-kädessä. Tasapainon saavuttamiseksi silmukassa muutetaan riippumatta toisistaan resistanssia R2 ja kapasitoria C2. Kun silmukka saavuttaa tämän tasapainotilan, avainindikaattorina on, että ei virtaa kulje havaintolaitteeseen, joka on sijoitettu pisteiden b ja c välille. Virtaamattomuus osoittaa, että havaintolaitteen päätepisteet b ja c ovat samassa sähköisessä potentiaalissa, mikä vahvistaa tarvittavan tasapainon tarkalle mittaukselle.
Owen's bridgen fasorikaavio
Owen's bridgen fasorikaavio, joka on esitetty alla, tarjoaa visuaalisen esityksen sähköisistä suureista ja niiden vaiheensuhteista silmukan piirissä. Se tarjoaa arvokasta tietoa siitä, miten jännitteet ja virtaat vaikuttavat eri pisteissä piirissä, erityisesti tasapainotilassa, mikä syvennettää ymmärrystä silmukan toimintaperiaatteista ja taustalla olevista sähköisistä ilmiöistä.
Owen's bridgen fasorianalyysi ja teoria
Owen's bridgessa virta I1 sekä jännitteet E3 = I3 R3 ja E4=ω I2 C4 jakavat saman vaiheen. Nämä suureet on esitetty fasorikaavion horisontaalipuolella, mikä viittaa niihin olevan samaan vaiheeseen. Samalla jännite I1 R1 ab-kädessä on myös esitetty horisontaalipuolella, mikä heijastaa sen vaihekohtaisuuden muihin horisontaalisesti orientoituihin fasoreihin.
Koko jännite E1 ab-kädessä on tulosta kahdesta komponentista: induktiivisesta jännitteestä ω L1 I1 ja ohjausjännitteestä I1 R1. Kun silmukka saavuttaa tasapainotilan, jännitteet E1 ja E2 ab- ja ad-kädet, vastaavasti, tulevat olemaan saman suuruudessa ja vaiheessa. Niinpä ne on esitetty samalla akselilla fasorikaaviossa, korostamalla silmukan piirin tasapainotilaa.
Jännite V2 ad-kädessä koostuu kahdesta osasta: ohjausjännitteestä I2 R2 ja kapasitiivisesta jännitteestä I2 ω C2. Kiinteän kapasitorin C4 cd-kädessä vuoksi virta I2 ad-kädessä johtaa jännitettä V4 cd-kädessä 90 astetta. Tämä vaiheero on keskeinen ominaisuus kapasitiivis-induktiivisessa vuorovaikutuksessa silmukan piirissä.
Virta I2 ja jännite I2 R2 on esitetty fasorikaavion pystyakselilla, kuten kuvassa on näytetty. Silmukan piirin tarvittava jännite saadaan fasorien lisäyksellä jännitteistä V1 ja V3, jotka yhdistävät eri osien sähköiset panokset piiriin.
Owen's bridgen teoria
Merkitään:
Owen's bridgen tasapainotilassa,
I2 C4, jakavat saman vaiheen. Nämä suureet on esitetty fasorikaavion horisontaalipuolella, mikä viittaa niihin olevan samaan vaiheeseen. Samalla jännite I1 R1 ab-kädessä on myös esitetty horisontaalipuolella, mikä heijastaa sen vaihekohtaisuuden muihin horisontaalisesti orientoituihin fasoreihin.
Koko jännite E1 ab-kädessä on tulosta kahdesta komponentista: induktiivisesta jännitteestä ωL1 I1 ja ohjausjännitteestä I1 R1. Kun silmukka saavuttaa tasapainotilan, jännitteet E1 ja E2 ab- ja ad-kädet, vastaavasti, tulevat olemaan saman suuruudessa ja vaiheessa. Niinpä ne on esitetty samalla akselilla fasorikaaviossa, korostamalla silmukan piirin tasapainotilaa.
Jännite V2 ad-kädessä koostuu kahdesta osasta: ohjausjännitteestä I2 R2 ja kapasitiivisesta jännitteestä I2 C2. Kiinteän kapasitorin C4 cd-kädessä vuoksi virta I2 ad-kädessä johtaa jännitettä V4 cd-kädessä 90 astetta. Tämä vaiheero on keskeinen ominaisuus kapasitiivis-induktiivisessa vuorovaikutuksessa silmukan piirissä.
Virta I2 ja jännite I2 R2 on esitetty fasorikaavion pystyakselilla, kuten kuvassa on näytetty. Silmukan piirin tarvittava jännite saadaan fasorien lisäyksellä jännitteistä V1 ja V3, jotka yhdistävät eri osien sähköiset panokset piiriin.
Owen's bridgen teoria
Merkitään:
Owen's bridgen tasapainotilassa,
Reaaliosan ja imaginaariosan erottaminen antaa,
Ja,
Owen's bridgen etu- ja haitapuolet
Owen's bridgen edut
Owen's bridge tarjoaa useita huomattavia etuja, mikä tekee siitä arvokkaan työkalun sähköisten mittauksien kannalta:
Owen's bridgen haitat
Huolimatta etuista Owen's bridgeella on myös joitakin rajoitteita:
Owen's bridgen muutokset
Joitakin rajoitteita tai eri mittausvaatimuksiin sopeuttamiseksi Owen's bridgelä voidaan muokata. Yksi yleinen muutos on volttimetrin kytkeminen rinnakkain silmukan ohjausosien kanssa. Tämä asetus mahdollistaa sekä suoran että vaihtovirtalähteen kytkemisen silmukaan. Amperimetrin kytketään sarjassa silmukan kanssa suoran virtan mittaukseen, kun taas vaihtovirta mittaillaan volttimetrilla. Nämä muutokset parantavat silmukan toiminnallisuutta ja mahdollistavat kattavammat sähköiset mittaukset, vaikka ne saattavat myös lisätä koko piiriasettelun monimutkaisuutta.
