מערכת התקשורת המודרנית משתמשת בגשרי AC עם מעגלים חשמליים ואלקטרוניים מורכבים ורבים אחרים. הסוגים השונים של גשרי AC המשמשים ב מעגלים אלקטרונים הם הגשר של מקסוול, גשר הוויין של מקסוול, גשר אנדרסון , גשר היי, גשר אוון, גשר דה סאוטי, גשר שרינג, וגשר מסדרת וינה. למרות שישנם סוגים שונים של גשרי AC למדידת גורמי איכות של הסליל, הם מוגבלים לטווח קטן. לדוגמה, הגשר של מקסוול מוגבלת למדידת גורם האיכות הגדול מ 10. הגשר של היי מתאים לטווח גורמי האיכות של 1 עד 10. גשר אנדרסון משמש למדידת ערכי השראות נע בין כמה מיקרו הנרי. לפיכך אנו זקוקים למעגל גשר, אשר אמור להיות מתאים למדידת מגוון רחב של משרנים. מעגל הגשר הזה נקרא גשר אוונס.
הגדרת גשר אוונס
הַגדָרָה: מעגל הגשר של Owens מוגדר כגשר ה- AC המשמש למדידת מגוון רחב של השראות לא ידועות מבחינת התנגדות וקיבול. זה בדרך כלל עובד על עקרון ההשוואה. זה אומר הלא ידוע שנמדד הַשׁרָאוּת ערך מושווה לקבל הסטנדרטי או הידוע. סוג זה של מעגל גשר משתמש בקבל סטנדרטי ו- נגד משתנה לריגוש.
מעגל גשר אוונס
מעגל הגשר של אוונס מכיל ארבע זרועות המחוברות בריבוע או בצורת מעוין. אות מתח AC וגלאי אפס מחוברים על פני צומת הזרועות. תרשים המעגל של גשר אוונס מוצג להלן.
מעגל גשרים
- מהמעגל הנ'ל אנו יכולים לראות כי ab, bc, cd ו- da הם ארבע הזרועות המחוברות כגשר.
- הזרוע 'ab' מכילה השראה עצמית לא ידועה 'L1' עם התנגדות 'R1'
- הזרוע 'bc' מכילה את הנגד הטהור 'R3'
- הזרוע השנייה 'cd' מכילה קבלים סטנדרטיים קבועים 'C4'
- הזרועות האחרונות 'da' מכילות נגדים לא אינדוקטיביים משתנים 'R2' בסדרה עם קבלים סטנדרטיים משתנים 'C2'.
- גלאי אפס מחובר לדעת את מצב האיזון של ה- מעגל גשר .
הגשר של אוון ששונה מכיל מד מתח במקביל להתנגדות המחוברת לאחת הזרועות. מד זרם מחובר גם בסדרה למעגל הגשר למדידה זרם DC בעוד שניתן למדוד את זרם ה- AC באמצעות מד מתח. המעגל המתוקן של גשר אוונס מוצג להלן.
גשר שונה-בעלים
תורת גשר האוונס
התיאוריה של גשר אוונס אינה אלא, ההשראות הלא ידועות 'L1' מושוות לקבל הידוע 'C4' המחובר לזרוע 'cd' של מעגל הגשר. במצב האיזון, ניתן לשנות את הנגד הלא אינדוקטיבי 'R2' ואת הקבל הסטנדרטי המשתנה 'C2' באופן עצמאי. לפיכך, שום זרם לא זורם במעגל הגשר ושום פוטנציאל לא יירשם על ידי גלאי האפס.
ממעגל הגשר של אוונס אנו יכולים לראות את זה,
השראה עצמית לא ידועה 'L1'
נגד טהור 'R3' (התנגדות קבועה שאינה אינדוקטיבית)
קבל קבוע 'C4' קבוע
נגד משתנה שאינו אינדוקטיבי 'R2' בסדרה עם קבלים סטנדרטיים משתנים 'C2'.
גלאי אפס מחובר לדעת את מצב האיזון של מעגל הגשר.
שקול את המשוואה המאוזנת של מעגל גשר AC בסיסי,
Z1Z4 = Z2Z3
כעת החלף את העכבות של מעגל הגשר של אוונס במשוואה הנ'ל
לאחר מכן
(R1 + jωL1) (1 / jωC4) = (R2 + 1 / jωC2) R3
כעת הפרד בין המונחים האמיתיים והדמיוניים למשוואה לעיל
אנחנו מקבלים,
L1 = R2R3C4
ההשראות הלא ידועות ניתנות למדידה מהמשוואה לעיל
R1 = R3 (C4 / C2)
הערך של תקן משתנה קַבָּל 'C2' נמדד.
תרשים פאזורים של גשר אוונס
תרשים הפאזור של גשר אוונס מוצג להלן.
תרשים פאזורים
מתרשים הפאזורים לעיל אנו יכולים לראות כי,
הציר האופקי מייצג את הזרם I1, E3 = I3R3 ו- E4 = ωI2C4 שנמצאים באותו שלב. וגם ירידת המתח של 'i1r1' מייצגת גם את הציר האופקי.
ירידת המתח 'e1 מייצגת את סכום ירידת המתח האינדוקטיבית (ωL1L1) וירידת המתח ההתנגדות (I1R1)
במצב האיזון של מעגל הגשר, טיפות המתח 'E1' ו- 'E2' שוות על פני הזרועות ומיוצגות על אותו ציר.
באופן דומה, ירידת המתח 'e3' היא סכום ירידת המתח ההתנגדות (I2R2) וירידת המתח הקיבולית (I2 / wC2). בגלל הקבל הקבוע, זרם ה- i1 הופך לאנכי (90 מעלות) טיפת מתח 'e4'. הזרם 'I2' וירידת המתח I2R2 מייצגים את הציר האנכי. מתח האספקה מייצג את 'E1' ו- 'E3'.
יתרונות
היתרונות של גשר אוונס הם, ההשראות הלא ידועות שנמדדו אינן תלויות בתדר ואינן דורשות שום אספקת תדרים.
- ניתן להשיג את משוואת האיזון בקלות ובפשטות רבה.
- הוא משמש למדידת מגוון רחב של השראות מבחינת הקיבול.
- הוא משמש גם למדידת מגוון רחב של ערכי קיבול (אנו מקבלים ממשוואת האיזון הסופית).
חסרונות
החסרונות בגשר של אוון כוללים הם
- קבל סטנדרטי משתנה המשמש במעגל גשר זה הוא יקר מאוד. אז, גם עלות מעגל הגשר של אוון עולה.
- הדיוק של הקבל הסטנדרטי המשתנה המשמש במעגל נמוך מאוד (כמעט 1%)
- השימוש בקבל סטנדרטי משתנה גדול יותר יגדיל את טווח גורם האיכות של הסליל שנמדד. זה יכול להגדיל את עלות המעגל עוד יותר.
שאלות נפוצות
1). מהו גלאי אפס?
זה עוזר למצוא את מצב האיזון של מעגל גשר ה- AC (כאשר הערך הנתון הוא אפס). וגם הוא משווה את הערך הלא ידוע (השראות / התנגדות / קיבול / עכבה) לערך ידוע (התייחסות או ערך סטנדרטי).
2). למה אתה מתכוון עם גורם האיכות (גורם q) של הסליל?
זהו היחס בין תגובת הסליל להתנגדותו בתדר ההפעלה.
Q = ωL / R = XL / R
3). מהם סוגי השגיאות שהתרחשו בגשרי AC?
שגיאות דליפת שדות מגנטיות שגיאות זרם אדי, שגיאות תדר ושגיאות צורה.
4). איזה סוג של גשר משמש למדידת קיבול?
גשר וינה משמש למדידת קיבול במונחים של התנגדות מכוילת ותדירות.
5). מדוע גשרי AC אינם משתמשים בגלוונומטר במקום בגלאי האפס?
גלוונומטר אינו משמש בגשרים של זרם חילופין מכיוון שהוא מודד את זרימת הזרם הישיר (DC) בלבד.
לפיכך, זה הכל על ההגדרה, המעגל, התיאוריה, היתרונות והחסרונות של אוון לְגַשֵׁר . הנה שאלה עבורך, 'מה היישומים של הגשר של אוון?'
