Jambatan pengukur AC dan penggunaannya

Dalam litar AC, litar jambatan digunakan untuk tujuan pengukuran. Skim ini memungkinkan untuk menentukan nilai kapasitor dan induktansi, tangen sudut kehilangan dielektrik kapasitor, serta induktansi bersama gegelung.

Mengukur jambatan AC adalah skema yang sama sekali berbeza, ia akan dibincangkan di bawah. Yang paling popular adalah jambatan seimbang dengan empat lengan, di mana proses mengukur kearuhan, kapasitansi dan tangen kehilangan dielektrik boleh disertai dengan pampasan parameter parasit.

Dua kumpulan litar jambatan pengukuran AC sangat ekspresif: jambatan pengubah (dengan lengan berganding induktif) dan jambatan kapasitif. Jambatan kapasitif adalah litar dengan empat lengan di mana elemen kapasitif dan aktif dipasang di lengan. Jambatan pengubah dicirikan oleh kehadiran belitan sekunder pengubah dalam dua lengan yang berfungsi untuk menggerakkan jambatan.

Bagi litar kapasitif, ia boleh termasuk kedua-dua kemuatan malar dan perintang berubah (aktif), dan perintang malar (aktif) dan kapasitans berubah. Jambatan kapasitans malar adalah lebih mudah untuk dibina kerana ia tidak memerlukan kapasitor berubah yang diberi penarafan khas, sebaliknya terdapat bekalan perintang yang mencukupi (rintangan aktif).

Terima kasih kepada perintang boleh ubah, litar jambatan boleh diseimbangkan berkenaan dengan komponen voltan reaktif dan aktif. Satu perintang boleh ubah ditentukur mengikut nilai kemuatan, satu lagi mengikut nilai tangen kehilangan dielektrik. Akibatnya, litar siri setara bagi kapasitor yang dikaji diperolehi. Persamaan berikut akan mencerminkan keadaan keseimbangan jambatan ini, dan menyamakan bahagian khayalan dan nyata hanya akan memberikan nilai kuantiti yang dicari:

Tetapi pada hakikatnya, parameter parasit sentiasa muncul dan memberikan ralat pada frekuensi audio. Kearuhan parasit, kapasitansi, kekonduksian adalah sumber ralat ini, ketepatan pengukuran sudut kehilangan dielektrik terancam. Langkah-langkah untuk mengurangkan pengaruh faktor-faktor ini ialah belitan bukan induktif dan kapasitif perintang pertama. Tetapi sebenarnya adalah perlu untuk mengimbangi pengaruh ini dengan betul.

Jadi, untuk mengimbangi kearuhan parasit, kapasitor trimer disambungkan selari dengan perintang kedua. Di samping itu, kapasitansi parasit dan rintangan parasit timbul daripada kehadiran bahagian penebat dan pengubah, jadi perlu untuk melindungi dua kali pengubah itu sendiri.Untuk mengurangkan kesan kemuatan dan kekonduksian bahagian, ia diperbuat daripada dielektrik berkualiti tinggi, seperti fluoroplastik. Penjana frekuensi audio sesuai sebagai sumber kuasa.

Rintangan berterusan yang digunakan dalam jambatan memberikan kelebihan: tidak perlu menentukur perintang boleh ubah. Di lengan, hanya terdapat rintangan malar, kapasitor malar dan kapasitor berubah-ubah. Pengukuran keupayaan mereka boleh dilakukan secara langsung. Kapasiti yang dikaji hanya disambungkan ke terminal, selepas itu jambatan diimbangi dengan melaraskan kapasitor berubah-ubah. Pengiraan dijalankan mengikut formula dari mana ia dapat dilihat bahawa skala untuk tangen diperoleh terus daripada formula dengan kapasiti berubah-ubah, kerana rintangan dan frekuensi tidak berubah:

Mengukur jambatan dengan lengan bersambung secara induktif (jambatan pengubah) adalah lebih baik daripada jambatan kapasitif dalam beberapa aspek: kepekaan yang lebih tinggi dari segi tangen dan kapasiti, pengaruh rendah konduktans parasit yang disambungkan, bagaimanapun, selari dengan lengan.

Transformer berbilang bahagian boleh meluaskan julat operasi (skala pengukur) jambatan dengan banyak. Terdapat beberapa reka bentuk jambatan pengubah biasa, tetapi yang paling popular ialah jambatan pengubah berganda:

Rantaian dikawal sepenuhnya dengan menghitung bilangan lilitan; ia tidak memerlukan kapasitor berubah atau perintang berubah. Dengan cara ini, adalah mungkin untuk membuat meter dengan julat besar transformer berbilang bahagian, dan minimum elemen sampel diperlukan.

Di sini litar diasingkan secara galvani, iaitu, jelas bahawa gangguan akibat sambungan parasit adalah minimum, oleh itu wayar penyambung boleh agak panjang. Persamaan berikut adalah sah apabila jambatan berada dalam keseimbangan:

Seperti yang anda ketahui, apabila ia datang untuk mengukur kapasitansi kapasitor, kerugian aktif dalam bentuk tangen kehilangan dielektrik datang ke hadapan. Jadi, mengikut parameter ini, kapasitor dibahagikan kepada tiga kumpulan (dan litar setara, masing-masing, pada frekuensi ini berbeza):

Nisbah berikut mencerminkan galangan kapasitor dalam litar AC dan tangennya dalam litar setara bersiri dan selari:

Pengukuran kapasitansi kapasitor tanpa kerugian dijalankan mengikut skema berikut, di mana dua lengan aktif menentukan had pengukuran mengikut nisbah nilainya, dan kapasitans sampel adalah berubah-ubah. Di sini, dalam proses pengukuran, nisbah perintang dipilih, nilai kapasitansi sampel diubah. Ungkapan keseimbangan jambatan ialah:

Pengukuran kapasitans kehilangan rendah dijalankan mengikut skema jujukan penggantian kapasitor, sambil mengimbangi jambatan dengan menukar kapasitans dan rintangan aktif, mencapai bacaan minimum skala penunjuk sifar. Keadaan kesamaan memberikan ungkapan berikut:

Kapasitor dengan kehilangan dielektrik yang ketara memerlukan dalam litar setara rintangan untuk disambungkan selari dengan sampel, mengikut skema di atas. Formula untuk tangen akan kelihatan seperti ini:

Oleh itu, menggunakan jambatan, adalah mungkin untuk mengukur kapasitansi kapasitor sebenar dengan nilai nominal dari unit pF hingga berpuluh-puluh mikrofarad dan dengan tahap ketepatan yang tinggi (dari 1 hingga 3 pesanan magnitud).

Dengan mengukur kearuhan menggunakan pendekatan yang diterangkan di atas, adalah mungkin untuk membandingkan dengan kemuatan dan tidak semestinya dengan kearuhan, kerana mencipta kearuhan pembolehubah yang tepat bukanlah satu tugas yang mudah. Jadi mereka menggunakan litar setara kapasiti sampel dan bukannya induktor. Keadaan keseimbangan membolehkan anda mencari rintangan dan induktansi, hasilnya ditulis dalam bentuk berikut:

Anda juga boleh mencari faktor Q:

Sudah tentu, kapasitans pusingan ke pusingan akan memberikan herotan kecil, tetapi ini sering menjadi diabaikan.