Mikä on Schering Bridge: piiri, työskentely ja sen sovellukset

Schering Bridge on sähköpiiri, jota käytetään mittaamaan sähkökaapelin ja laitteiden eristysominaisuudet. Se on vaihtovirtasiltapiiri, jonka on kehittänyt Harald Ernst Malmsten Schering (25. marraskuuta 1880 - 10. huhtikuuta 1959). Sillä on suurin etu, että tasapainotettu yhtälö on riippumaton taajuudesta. Alkuperäiset virtasillat ovat vaihtosiltoja, ne ovat suosituimpia, kätevimpiä ja näkyvimpiä tai tarkimpia instrumentteja, joita käytetään vaihtovirran resistanssin, kapasitanssin ja induktanssin mittaamiseen. AC-sillat ovat aivan kuten DC sillat mutta vaihtovirtasiltojen ja tasavirtasiltojen ero on virtalähde.

Mikä on Schering Bridge?

Määritelmä: Scheringin silta on eräänlainen AC-silta, jota käytetään mittaamaan tuntematon kapasitanssi, suhteellinen läpäisevyys, haihtumistekijä ja kondensaattorin dielektrinen häviö. Tämän sillan korkea jännite saavutetaan käyttämällä porrasmuuntajaa. Tämän sillan päätavoitteena on löytää kapasitanssiarvo. Liitäntään tarvittavat päälaitteet ovat kouluttajasarja, vuosikymmenen kapasitanssilaatikko, yleismittari, CRO ja patch-soinnut. Kapasitanssiarvon saamiseksi käytetty kaava on CX = C_kaksi(R₄/ R₃).

AC-sillan peruspiiri

AC-silloissa voimajohtoja käytetään herätteen lähteenä matalilla taajuuksilla, oskillaattorit käytetään lähteenä korkean taajuuden mittauksissa. Oskillaattorin taajuusalue on 40 - 125 Hz. AC-sillat mittaavat paitsi resistanssin, kapasitanssin ja induktanssin myös mitataan tehokerroin ja varastokerroin, ja kaikki AC-sillat perustuvat Wheatstonen sillaan. Vaihtovirtasillan peruspiirikaavio on esitetty alla olevassa kuvassa.

perus-ac-silta-piiri

Vaihtovirtasiltapiirin peruspiirikaavio koostuu Z1, Z2, Z3 ja Z4 neljästä impedanssista, ilmaisimesta ja vaihtojännitelähteestä. Ilmaisin sijoitetaan pisteiden 'b' ja 'd' väliin ja tätä ilmaisinta käytetään tasapainottamaan siltaa. Vaihtovirtajännitelähde sijoitetaan pisteiden a ja c väliin ja se syöttää virtaa siltaverkkoon. Pisteen 'b' potentiaali on sama kuin potentiaalisen pisteen 'd'. Amplitudin ja vaiheen suhteen molemmat potentiaaliset pisteet, kuten b & d, ovat samat. Sekä suuruus- että vaihejännitteen pisteet 'a' - 'b' ovat yhtä suuria kuin jännitteen pudotuspisteet a - d.

Kun matalien taajuuksien mittauksessa käytettyjä vaihtosiltoja käytetään virtalähdettä lähteenä ja kun mittaukset tehdään korkeilla taajuuksilla, virtalähteeksi käytetään elektronisia oskillaattoreita. Elektronista oskillaattoria käytetään virtalähteenä, oskillaattorin tarjoamat taajuudet ovat kiinteät ja elektronisen oskillaattorin lähtöaaltomuodot ovat sinimuotoisia. AC-silloissa käytetään kolmen tyyppisiä ilmaisimia, ne ovat tärinäkuulokkeita galvanometrit ja viritettävä vahvistin piirejä.

Taajuusalueita on erilaisia ​​ja siinä käytetään tiettyä ilmaisinta. Kuulokkeiden alempi taajuusalue on 250 Hz ja korkean taajuuden alue on yli 3-4 KHz. Tärinägalvanometrin taajuusalue on 5 Hz - 1 000 Hz ja se on herkempi alle 200 Hz. Viritettävien vahvistinpiirien taajuusalue on 10 Hz - 100 kHz.

Korkean jännitteen Schering-sillan piirikaavio

Scheringin suurjännitekytkentäkaavio on esitetty alla olevassa kuvassa. Silta koostuu neljästä haarasta, ensimmäisessä varressa on kaksi tuntematonta kapasitanssia C1 ja C2, jotka meidän on löydettävä ja vastus R1 on kytketty, ja toisessa varressa vaihteleva kapasitanssi C4 sekä vastukset R3 ja R4 on kytketty. Sillan keskelle on kytketty D-ilmaisin.

korkeajännite-Schering-silta

Kuvassa 'C1' on kondensaattori, jonka kapasitanssia on kehitettävä, 'R1' on sarjaresistanssi, joka edustaa häviötä kondensaattorissa C1, C2 on vakiokondensaattori, 'R3' ei-induktiivinen vastus, 'C4 'on vaihteleva kondensaattori ja' R4 'on muuttuva ei-induktiivinen vastus rinnakkain muuttuvan kondensaattorin' C4 'kanssa.

Käyttämällä sillan tasapainotilaa impedanssin suhde Z1 ja Z2 on yhtä suuri kuin impedanssi Z3 ja Z4, se ilmaistaan

Z1 / Z2 = Z3 / Z4

Z1 * Z4 = Z3 * Z2 ………………… ekv (1)

Missä KANSSA_{1 =}R₁+ 1 / jwC₁KANSSA_{2 =}1 / jwC_kaksiKANSSA_{3 =}R₃KANSSA_{4 =}(R₄+ 1 / jwC₄R₄) / (R₄- 1 / jwC₄R₄)

Korvaa nyt impedanssien Z1, Z2, Z3 ja Z4 arvot yhtälössä 1, jolloin saadaan arvot C1 ja R1.

(R₁+ 1 / jw C.₁) [(R₄+ 1 / jwC₄R₄) / (R₄- 1 / jwC₄R₄)] = R₃(1 / jwC_kaksi) ……… .. ekv (2)

Yksinkertaistamalla impedanssia Z4 saa

KANSSA_{4 =}(R₄+ 1 / jwC₄R₄) / (R₄- 1 / jwC₄R₄)

KANSSA_{4 =}R₄/ jwC₄R₄…………… .ekv. (3)

Korvaa eq (3) yhtälössä (2) saa

(R₁+ 1 / jw C.₁) (R₄/ jwC₄R₄) = R₃(1 / jwC_kaksi)

(R₁R₄) + (R₄/ jw C.₁) = (R₃/ jwC_kaksi) (1+ jwC₄R₄)

Yksinkertaistamalla yllä oleva yhtälö saadaan

(R₁R₄) + (R₄/ jw C.₁) = (R₃/ jwC_kaksi) + (R₃* R₄C₄/ C_kaksi) ………… ekv (4)

Vertaa todellisia osia R1 R4 ja R3 * R4C4 / 2 ekvivalentissa (4) saa tuntemattoman vastuksen R1-arvon

R1 R4 = R3 * R4C4 / C2

R1 = R3 * C4 / C2 ………… ekv (5)

Vertaa samalla tavalla kuvitteellisia osia R₄/ jw C.₁ja R₃/ jwC_kaksisaa tuntemattoman kapasitanssin C₁arvo

R₄/ jw C.₁= R₃/ jwC_kaksi

R₄/ C₁= R₃/ C_kaksi

C₁= (R₄/ R3) C_kaksi………… ekv (6)

Yhtälö (5) ja (6) ovat tuntematon vastus ja tuntematon kapasitanssi

Tan Delta -mittaus ScheringBridge-toiminnolla

Dielektrinen menetys

Tehokas sähkömateriaali tukee vaihtelevaa määrää varauksen varastointia minimaalisella energian haihdutuksella lämmön muodossa. Tämä lämpöhäviö, jota kutsutaan tosiasiallisesti dielektriseksi häviöksi, on dielektrinen luontainen energian hukka. Se on parametrisoitu turvallisesti häviökulman delta tai tappiotangentin tan delta. On olemassa olennaisesti kahta päähäviömuotoa, jotka voivat haihtaa energiaa eristyksen sisällä, ne ovat johtumishäviöitä ja dielektrisiä menetyksiä. Johtohäviössä varauksen virtaus materiaalin läpi aiheuttaa energian haihtumisen. Esimerkiksi vuotovirran virta eristimen läpi. Dielektrisyyshäviö on yleensä suurempi materiaaleissa, joilla on korkea dielektrisyysvakio

Dielektrisen vastaava piiri

Oletetaan, että mikä tahansa sähköpiiriin johtimien välisenä dielektrikkona kytketty dielektrinen materiaali toimii käytännön kondensaattorina. Tällaisen järjestelmän sähköinen ekvivalentti voidaan suunnitella tyypilliseksi kerrostetun elementin malliksi, joka sisältää häviöttömän ihanteellisen kondensaattorin sarjassa vastuksen kanssa, joka tunnetaan vastaavana sarjaresistanssina tai ESR: nä. ESR edustaa erityisesti kondensaattorin häviöitä, ESR-arvo on hyvin pieni hyvässä kondensaattorissa ja ESR-arvo on melko suuri huonossa kondensaattorissa.

Hajotuskerroin

Se on dielektrisen energian menetysnopeuden mitta johtuen käytetyn vaihtojännitteen aiheuttamasta dielektrisen materiaalin värähtelystä. Laatutekijän vastavuoroisuus tunnetaan hajaantumistekijänä, joka ilmaistaan ​​Q = 1 / D. Kondensaattorin laatu tunnetaan hajaantumistekijällä. Hajotuskertoimen kaava on

D = wR₄C₄

Schering-silta-vaihe-kaavio

Matemaattista tulkintaa varten katso vaihekaavio, se on ESR: n ja kapasitanssireaktanssin suhde. Se tunnetaan myös häviökulman tangenttina ja ilmaistaan ​​yleisesti

Tan delta = ESR / X_C

Tan Delta -testaus

Kullanruskean kolmiotestaus tehdään käämien ja kaapeleiden eristämiseen. Tätä testausta käytetään kaapelin huononemisen mittaamiseen.

Tan Delta -testauksen suorittaminen

Ruskean kolmiotestin suorittamiseksi kaapelien tai käämien eristys on testattava, ensin eristettävä ja irrotettava. Matalataajuisesta virtalähteestä testijännite syötetään ja tarvittavat mittaukset tehdään tan delta -ohjaimella, ja kaapeleiden nimellisjännitteeseen asti testijännitettä kasvatetaan vaiheittain. Edellä olevasta Scheringin sillan vaihekaaviosta voimme laskea rusketusdeltan arvon, jota kutsutaan myös D: ksi (hajotustekijä). Kullanruskea delta ilmaistaan

Tan delta = WC₁R₁= W * (C_kaksiR₄/ R3) * (R₃C₄/ C_kaksi) = WC₄R₄

Suhteellisen läpäisevyyden mittaaminen Schering Bridge -sillalla

Dielektrisen materiaalin matala läpäisevyys mitataan käyttämällä Scheringin siltaa. Suhteellisen läpäisevyyden yhdensuuntainen levyjärjestely ilmaistaan ​​matemaattisesti muodossa

e_r=C_sd / e₀TO

Missä 'Cs' on mitattu kapasitanssiarvo ottamalla näyte dielektriseksi tai näytteen kapasitanssiksi, 'd' on elektrodien välinen tila, 'A' on elektrodien tehollinen alue, 'd' on näytteen paksuus, 't' on rako elektrodin ja näytteen välillä 'x' on elektrodin ja näytteen välisen erotuksen väheneminen ja ε0 on vapaan tilan läpäisevyys.

suhteellisen läpäisevyyden mittaaminen

Elektrodin ja näytteen välinen kapasitanssi ilmaistaan ​​matemaattisesti

C = C_SC₀/ C_S+ C₀……… ekv (a)

Missä C_S= ε_re₀A / d C₀= ε₀A / t

Korvaava C_Sja C₀yhtälön (a) arvot saavat

C = (e_re₀A / d) (e₀A / t) / (e_re₀A / d) + (esim₀A / t)

Matemaattinen lauseke näytteen pienentämiseksi on esitetty alla

e_r= d / d - x

Tämä on selitys suhteellisen läpäisevyyden mittaamiselle Scheringin sillalla.

ominaisuudet

Scheringin sillan ominaisuudet ovat

• Potentiaalivahvistimesta saadaan suurjännitesyöttö.
• Sillan tärinää varten galvaanimittaria käytetään ilmaisimena
• Varsiin ab ja ad sijoitetaan suurjännitekondensaattorit.
• Varren bc ja cd impedanssi on pieni ja varren ab ja ad impedanssit ovat korkeat.
• Kuvan c-piste on maadoitettu.
• Varren 'ab' ja 'ad' impedanssi pidetään korkealla.
• Varressa ’ab’ ja ’ad’ tehohäviö on hyvin pieni, koska varsien ab ja ad impedanssi on suuri.

Liitännät

Liitännät annettiin Scheringin sillan piirisarjaan seuraavan tavoin.

• Liitä tulon positiivinen napa piirin positiiviseen napaan
• Liitä tulon negatiivinen napa piirin negatiiviseen napaan
• Aseta vastusarvo R3 nolla-asentoon ja aseta kapasitanssiarvo C3 nolla-asentoon
• Aseta vastus R2 arvoon 1000 ohmia
• Kytke virtalähde päälle
• Kaikkien näiden yhteyksien jälkeen näet lukeman nolla-ilmaisimessa, säädä nyt vuosikymmenen vastus R1 saadaksesi minimilukeman digitaalisessa nolla-ilmaisimessa
• Merkitse muistiin resistanssin R1, R2 ja kapasitanssin C2 lukemat ja laske tuntemattoman kondensaattorin arvo kaavan avulla
• Toista yllä olevat vaiheet säätämällä resistanssin R2 arvoa
• Laske lopuksi kapasitanssi ja vastus kaavan avulla. Tämä on selitys Scheringin sillan toiminnalle ja liitännöille

Varotoimenpiteet

Jotkut varotoimenpiteistä, jotka meidän tulisi noudattaa, kun annamme yhteyksiä sillalle, ovat

• Varmista, että jännite ei saa ylittää 5 volttia
• Tarkista liitännät kunnolla ennen virtalähteen kytkemistä päälle

Sovellukset

Jotkut Schering-sillan käyttösovelluksista ovat

• Generaattoreiden käyttämät schering-sillat
• Käyttävät moottorit
• Käytetään talon teollisuusverkoissa jne

Scheringin sillan edut

Scheringin sillan edut ovat

• Verrattuna muihin siltoihin tämän sillan hinta on pienempi
• Taajuudesta tasapainoyhtälöt ovat vapaat
• Pienillä jännitteillä se voi mitata pieniä kondensaattoreita

Scheringin sillan haitat

Pienjännitteisessä Schering-sillassa on useita haittoja, koska näiden haittojen vuoksi suurtaajuus- ja jännite-Scheringin siltaa tarvitaan pienen kapasitanssin mittaamiseen.

UKK

1). Mikä on käänteinen Scheringin silta?

Scheringin silta on eräänlainen vaihtovirtasilta, jota käytetään kondensaattoreiden kapasitanssin mittaamiseen.

2). Minkä tyyppistä ilmaisinta käytetään vaihtosilloissa?

Vaihtosiltojen tyyppinen ilmaisin on tasapainotettu ilmaisin.

3). Mitä tarkoitetaan siltapiirillä?

Siltapiiri on eräänlainen sähköpiiri, joka koostuu kahdesta haarasta.

4). Mihin mittaukseen käytetään Scheringin siltaa?

Scheringin siltaa käytetään kondensaattoreiden kapasitanssin mittaamiseen.

5). Kuinka tasapainotat siltapiiriä?

Siltapiirin tulisi olla tasapainossa seuraamalla kahta tasapainoehtoa, jotka ovat suuruus ja vaihekulma.

Tässä artikkelissa on yleiskatsaus Scheringin sillateoria , edut, sovellukset, haitat, siltapiirille annetut liitännät, suhteellisen läpäisevyyden mittaus, korkeajännitteinen Scheringin sillan piiri, ruskean kolmiomittaus ja AC-sillan piirin perusteet. Tässä on kysymys sinulle, mikä on Scheringin sillan tehokerroin?