המעגלים המשמשים לחישוב הלא ידוע הִתנַגְדוּת , השראות, קיבול, תדר והשראות הדדית נקראים גשרים של AC. מעגלים אלה פועלים עם אות מתח AC. גשרים אלה עובדים על עקרון יחס שיווי המשקל של עכבות המתקבל על ידי גלאי האפס ומפיק תוצאות מדויקות. בחלק מהמעגלים ניתן להשתמש במגבר AC במקום בגלאי האפס. ניתן להשתמש במשוואות האיזון המתקבלות מהמעגל כדי לקבוע את ההתנגדות, הקיבול וההשראות הלא ידועים וגם ללא תלות בתדר. מגשרים AC משמשים ב מערכות תקשורת , חשמל מורכב ו מעגלים אלקטרונים ועוד רבים. ישנם סוגים שונים של גשרי AC המשמשים במעגלים אלקטרוניים. הם גשר מקסוולס, גשר מקסוולס וין, גשר אנדרסון, גשר היי, גשר אוון, גשר דה סאוטי, גשר שרינג, וגשר מסדרת וין.

הגדרת גשר מקסוולס

הגשר של מקסוול ידוע גם כגשר וויין של מקסוול או צורה שונה של גשר ויטסטון או גשר קיבולת ההשראות של מקסוול, מורכב מארבע זרועות המשמשות למדידת השראות לא ידועות מבחינת קיבולים והתנגדויות מכוילות. ניתן להשתמש בו למדידת ערך השראות לא ידוע ומשווה אותו לערך הסטנדרטי. זה עובד על עקרון ההשוואה בין ערכי השראות ידועים ובלתי ידועים.

היא משתמשת בשיטת הסטת האפס כדי לחשב את ההשראות בעזרת מכויל מקביל נַגָד וקבל. מעגל הגשר של מקסוול אמור להיות בתהודה אם זווית הפאזה החיובית של עכבה אינדוקטיבית מפוצה בזווית הפאזה השלילית של העכבה הקיבולית (מחוברת בזרוע הנגדית). לפיכך לא יזרם זרם במעגל ולא יהיה פוטנציאל על פני גלאי האפס.

פורמולת גשר מקסוולס

אם הגשר של מקסוול במצב איזון, ניתן למדוד את ההשראות הלא ידועות באמצעות קבלים סטנדרטיים משתנים. נוסחת הגשר של מקסוול ניתנת כ- (מבחינת השראות, התנגדות וקיבול)

“חסרונות של מנוע DC ללא מברשות ”

R1 = R2r3 / R4

L1 = R2R3C4

גורם האיכות של מעגל הגשר של מקסוול ניתן כ,

Q = ωL1 / R1 = ωC4R4

מעגל גשר מקסוולס

מעגל הגשר של מקסוול מורכב מ -4 זרועות המחוברות בצורת ריבוע או מעוין. במעגל זה, שתי זרועות מכילות נגד יחיד, זרוע אחת נוספת מכילה נגד ומשרן בשילוב סדרתי, והזרוע האחרונה מכילה נגד וקבל בשילוב מקביל. מעגל הגשר הבסיסי של מקסוול מוצג להלן.

מעגל הגשר של מקסוול

מקור מתח AC וגלאי null מחוברים באלכסון למעגל הגשר כדי למדוד את ערך ההשראות הלא ידוע ולהשוואה לערכים הידועים.

משוואת גשר מקסוולס

מהמעגל, AB, BC, CD ו- DA הם 4 הזרועות המחוברות בצורת מעוין.

AB ו- CD הם הנגדים R2 ו- R3,

BC הוא שילוב סדרתי של נגד ומשרן הניתן כ- Rx ו- Lx.

DA הוא שילוב מקביל של נגד וקבל שניתן כ- R1 ו- C1

שקול Z1, Z2, Z3 ו- ZX הם העכבות של 4 הזרועות של מעגל הגשר. הערכים של עכבות אלה ניתנים כ,

Z1 = (R1 + jwL1) [מאז Z1 = R1 + 1 / jwC1]

Z2 = R2

Z3 = R3

ZX = (R4 + jwLX)

אוֹ

Z1 = R1 במקביל ל- C1 כלומר Y1 = 1 / Z1

Y1 = 1 / R1 + j ωC1

Z2 = R2

Z3 = R3

Zx = Rx בסדרה עם Lx = Rx + jωLx

קח את משוואת האיזון של מעגל גשר AC בסיסי כדלקמן,

Z1Zx = Z2Z3

Zx = Z2Z3 / Z1

החלף את ערכי העכבות של מעגל הגשר של מקסוול במשוואת האיזון לעיל. לאחר מכן,

Rx + jωLx = R2R3 ((1 / R1) + jωC1)

Rx + jωLx = R2R3 / R1 + jωC1R2R3

עכשיו השווה את המונחים האמיתיים והדמיוניים משתי המשוואות לעיל,

Rx = R2R3 / R1 ו- Lx = C1R2R3

Q = ωLx / Rx = ωC1R2R3x R1 / R2R3 = ωC1R

איפה ש = גורם האיכות של מעגל הגשר

Rx = התנגדות לא ידועה

Lx = השראות לא ידועות

R2 ו- R3 = התנגדות לא-אינדוקטיבית ידועה

C1 = קבלים המחוברים במקביל לנגד המשתנה R1

דיאגרמת פאזורים

הגשר של מקסוול משמש למדידת ההשראות הלא ידועות של המעגל באמצעות נגדים מכוילים ו קבלים . מעגל גשר זה משווה את ערך ההשראות הידוע לערך סטנדרטי. תרשים שלב הגשר של מקסוול המעגל במצב האיזון מוצג להלן.

דיאגרמת פאזורים

מעגל הגשר של מקסוול אמור להיות במצב מאוזן אם העברות הפאזה של המשרנים והקבלים מנוגדים זה לזה. כלומר עכבה קיבולית ועכבה אינדוקטיבית ממוקמות זו מול זו במעגל הגשר. הנוכחי I3 ו- I4 נמצאים בשלב עם I1 ו- I2. על ידי שינוי העכבות של מעגל הגשר, הזרם עשוי להישאר מאחורי אות מתח ה- AC המיושם.

ניתן לבטל שגיאות מדידה בשל ההשראות ההדדיות בין שני המדדים. מאחר ושגיאות מהותיות יכולות להתרחש עקב צימוד בין הסלילים במעגל. כדי להשיג את מצב האיזון של המעגל, הקבל המשתנה והנגד מחוברים במקביל. ההשראות הנמדדות במצב איזון אינן תלויות בתדרים.

סוגי גשר מקסוולס

סוגי הגשרים השונים הם

גשר השראות מקסוולס

סוג זה של מעגל גשר משמש למדידת ערך ההשראות הלא ידוע של המעגל על ידי השוואתו לערך סטנדרטי של השראות עצמית. שתי זרועות במעגל הגשר ידועות בהתנגדויות שאינן אינדוקטיביות, זרוע אחת נוספת מכילה אינדוקציה משתנה עם נגד קבוע בסדרה, וזרוע אחת אחרת מכילה אינדוקציה לא ידועה בסדרה עם נגד. מקור מתח ה- AC וגלאי האפס מחוברים על פני צמתי המעגל. תרשים המעגל מוצג להלן.

גשר ההשראות של מקסוול

במצב האיזון, הנוסחה למעגל ההשראות של מקסוול ניתנת כ,

איפה L1 = השראות לא ידועה עם נגד R1

R2 ו- R3 הם ההתנגדות הלא אינדוקטיבית

L2 הוא השראות המשתנה עם התנגדות קבועה r2

R2 הוא הנגד המשתנה בסדרה עם L2

גשר קיבוליות השראות מקסוולס

סוג זה של מעגל גשר משמש למדידת ערך השראות לא ידוע על ידי השוואתו עם קבל סטנדרטי משתנה. אות המתח AC וגלאי אפס מחוברים בצמתים.

גשר קיבולת השראות

מהמעגל אנו יכולים לראות כי,

זרוע אחת מכילה קבלים סטנדרטיים משתנים C1 במקביל להתנגדות R1 שאינה אינדוקטיבית משתנה

שתי הזרועות האחרות מכילות נגדים שאינם אינדוקטיביים ידועים R2 ו- R3

זרוע אחרת מכילה השראה לא ידועה Lx עם הנגד Rx בסדרה שערכה יש למדוד ולהשוות לערך ידוע.

הביטוי לקיבול ההשראות של מקסוול ניתן כ, (במצב איזון

ש = גורם איכות של מעגל הגשר של מקסוול

יתרונות גשר מקסוולס

היתרונות הם

במצב האיזון, מעגל הגשר אינו תלוי בתדירות
זה עוזר למדוד מגוון רחב של ערכי השראות בתדר שמע ותחזוקה
כדי למדוד את ערך ההשראות ישירות, משתמשים בסולם ההתנגדות המכויל.
הוא משמש למדידת טווח ההשראות הגבוה והשוואה לערך סטנדרטי.

חסרונות גשר מקסוולס

החסרונות הם

הקבל הקבוע במעגל הגשר של מקסוול עשוי ליצור אינטראקציה בין התנגדות לאיזון התגובה.
זה לא מתאים למדוד טווח גבוה של גורם איכות (ערכי Q> = 10)
הקבל הסטנדרטי המשתנה המשמש במעגל הוא יקר מאוד.
זה לא משמש למדידת הגורם באיכות נמוכה (ערך Q) בגלל מצב איזון המעגל. לפיכך הוא משמש לסלילים באיכות בינונית.

יישומים של גשר מקסוולס

היישומים הם

משמש במערכות תקשורת
משמש במעגלים אלקטרוניים
משמש במעגלי תדר חשמל ושמע
משמש למדידת ערכי השראות לא ידועים של המעגל ובהשוואה לערך סטנדרטי.
משמש למדידת סלילים באיכות בינונית.
משמש במעגלי פילטר, מכשור, מעגלים ליניאריים ולא ליניאריים
משמש במעגלים להמרת הספק.

שאלות נפוצות

1). מהם גשרי AC ו- DC?

גשרי ה- AC וגשרי ה- DC משמשים למדידת רכיבים לא ידועים כמו השראות, קיבול והתנגדות. או למדוד עכבות לא ידועות של המעגל.

הסוגים השונים של גשרי AC הם גשר מקסוול, גשר וינה של מקסוול, גשר אנדרסון, גשר היי, גשר אוון, גשר דה סאוטי, גשר שרינג, וגשר מסדרת וין.

גשרי DC משמשים למדידת התנגדות לא ידועה במעגל הגשר. הסוגים השונים של גשרי DC הם גשר וויטסטון, גשר קלווין וגשר מד זנים.

2). איזה גשר רגיש לתדרים?

הגשר של וינה רגיש לתדרים.

3). מה המטרה של מעגל גשר?

מטרת מעגל הגשר היא לתקן את הזרם החשמלי באספקת החשמל ולמדוד את העכבה הלא ידועה של המעגל והשווה אותו לערך ידוע.

4). מה הנוסחה של השראות עצמית?

כאשר ידוע השטף, הנוסחה להשראות עצמית ניתנת כ,

L = NΦm / I.

איפה ש- L הוא העצמי - השראות אצל הנרי

'Φm' הוא השטף המגנטי בסליל

'N' הוא מספר הפניות

'אני' הוא הזרם הזורם דרך הסליל באמפרס.

5). מהם מתנדים RC ו- LC?

מתנד LC משתמש במעגל טנק המשרן וקבל וזה סוג של מתנד משוב חיובי לייצור תנודות מתמשכות.

המתנד הליניארי המשתמש בנגדים וקבלים ליצירת רשת RC עם משוב חיובי נקרא מתנד RC. הוא ידוע גם כמתנד סינוסי.

כך זה הכל סקירה כללית של הגשר של מקסוול הגדרת המעגל, סוגים, נוסחה, משוואה, סוגים, יישומים, יתרונות וחסרונות. הנה שאלה עבורך, 'מהם הסוגים האחרים של מעגלי גשר?'