Что такое мост Оуэна?

Мост Оуэна: определение и принцип

Мост Оуэна определяется как электрический мост, специально предназначенный для измерения индуктивности путем сопоставления ее с емкостью. В его основе лежит принцип сравнения, при котором значение неизвестного индуктора систематически оценивается путем противопоставления его стандартному конденсатору. Этот методический подход позволяет точно определить значение индуктивности путем установления электрических эквивалентов между двумя компонентами.

Схема соединений моста Оуэна, показанная на сопроводительном рисунке, демонстрирует конкретное расположение его различных электрических элементов. Эта схема служит визуальным руководством для понимания того, как настроена схема моста, подчеркивая взаимосвязи между проверяемым индуктором, стандартным конденсатором и другими связанными компонентами. Благодаря этому тщательно спроектированному устройству мост Оуэна обеспечивает точные и надежные измерения индуктивности, делая его незаменимым инструментом в электротехнике для характеристики индуктивных компонентов.

Мост Оуэна: конфигурация цепи и состояние равновесия

В мосте Оуэна цепь состоит из четырех различных плеч, обозначенных как ab, bc, cd и da. Плечо ab является чисто индуктивным, содержащим неизвестный индуктор L1, который необходимо измерить. Плечо bc, напротив, имеет чисто резистивные характеристики. Плечо cd содержит фиксированный конденсатор C4, а плечо ad включает комбинацию переменного резистора R2 и переменного конденсатора C2, соединенных последовательно в цепи.

Основной принцип работы моста Оуэна заключается в сравнении неизвестного индуктора L1 в плече ab с известным конденсатором C4 в плече cd. Для достижения состояния равновесия в мосте резистор R2 и конденсатор C2 регулируются независимо. Когда мост достигает этого сбалансированного состояния, ключевым индикатором является отсутствие тока через детектор, установленный между точками b и c. Это отсутствие тока свидетельствует о том, что концы b и c детектора находятся на одном электрическом потенциале, устанавливая необходимое равновесие для точного измерения.

Фазорная диаграмма моста Оуэна

Фазорная диаграмма моста Оуэна, изображенная на рисунке ниже, предоставляет визуальное представление электрических величин и их фазовых отношений в цепи моста. Она предлагает ценные сведения о том, как взаимодействуют напряжения и токи в различных точках цепи, особенно в состоянии равновесия, способствуя более глубокому пониманию принципов работы моста и лежащих в его основе электрических явлений.

Фазорный анализ и теория моста Оуэна

В мосте Оуэна ток I1, а также напряжения E3 = I3 R3 и E4=ω I2 C4, имеют одинаковую фазу. Эти величины представлены на горизонтальной оси фазорной диаграммы, что указывает на их согласованность по фазе. Аналогично, падение напряжения I1 R1 в плече ab также изображено на горизонтальной оси, отражая его фазовое соответствие с другими горизонтально ориентированными фазорами.

Общее падение напряжения E1 в плече ab является результатом объединения двух компонентов: индуктивного падения напряжения ω L1 I1 и резистивного падения напряжения I1 R1. Когда мост достигает состояния равновесия, напряжения E1 и E2 в плечах ab и ad соответственно становятся равными по величине и фазе. Следовательно, они изображаются на одной оси в фазорной диаграмме, подчеркивая состояние равновесия цепи моста.

Падение напряжения V2 в плече ad состоит из двух частей: резистивного падения напряжения I2 R2 и емкостного падения напряжения I2 ω C2. Из-за наличия фиксированного конденсатора C4 в плече cd, ток I2 в плече ad опережает падение напряжения V4 в плече cd на 90 градусов. Эта разница фаз является ключевой характеристикой взаимодействия емкости и индуктивности в цепи моста.

Ток I2 и напряжение I2 R2 представлены на вертикальной оси фазорной диаграммы, как показано на рисунке. Напряжение питания моста получается путем фазорного сложения напряжений V1 и V3, которые сочетают в себе электрические вклады различных частей цепи.

Теория моста Оуэна

Пусть:

• L1 обозначает неизвестную самоиндукцию с связанным сопротивлением R1

• R2 представляет собой переменное неиндуктивное сопротивление

• R3 является фиксированным неиндуктивным сопротивлением

• C2 обозначает переменный стандартный конденсатор

• C4 является фиксированным стандартным конденсатором

В состоянии равновесия моста Оуэна,

I2 C4, все имеют одну и ту же фазу. Эти величины представлены на горизонтальной оси фазорной диаграммы, что указывает на их согласованность по фазе. Аналогично, падение напряжения I1 R1 в плече ab также изображено на горизонтальной оси, отражая его фазовое соответствие с другими горизонтально ориентированными фазорами.

Общее падение напряжения E1 в плече ab является результатом объединения двух компонентов: индуктивного падения напряжения ωL1 I1 и резистивного падения напряжения I1 R1. Когда мост достигает состояния равновесия, напряжения E1 и E2 в плечах ab и ad соответственно становятся равными по величине и фазе. Следовательно, они изображаются на одной оси в фазорной диаграмме, подчеркивая состояние равновесия цепи моста.

Падение напряжения V2 в плече ad состоит из двух частей: резистивного падения напряжения I2 R2 и емкостного падения напряжения I2  C2. Из-за наличия фиксированного конденсатора C4 в плече cd, ток I2 в плече ad опережает падение напряжения V4 в плече cd на 90 градусов. Эта разница фаз является ключевой характеристикой взаимодействия емкости и индуктивности в цепи моста.

Ток I2 и напряжение I2 R2 представлены на вертикальной оси фазорной диаграммы, как показано на рисунке. Напряжение питания моста получается путем фазорного сложения напряжений V1 и V3, которые сочетают в себе электрические вклады различных частей цепи.

Теория моста Оуэна

Пусть:

• L1 обозначает неизвестную самоиндукцию с связан