Bygging av Andersons brokrets, dens arbeid og anvendelse

De brokretser brukes til å måle forskjellige komponentverdier som motstand, kapasitans, induktans, etc. Den enkle formen for en brokrets består av et nettverk av fire motstander / impedansarmer som danner en lukket krets. En strømkilde blir brukt på to motsatte noder, og en strømdetektor er koblet til de resterende to noder. Denne artikkelen diskuterer bruken av Andersons brokrets og dens applikasjoner.

Brokretsene bruker nullindikasjonsprinsippet og sammenligningsmålemetoden, dette er også kjent som “Bridge Balance condition at zero voltage. Brokretsen sammenligner verdiene til en ukjent komponent med verdiene til en nøyaktig kjent standardkomponent. Dermed avhenger nøyaktigheten stort sett av brokretsen, ikke av nullindikatoren.

Fra ovenstående brokrets er balanseringsligningen

Ulike typer broer

To typer broer som brukes til å måle komponentverdiene. De er DC-broer og A.C-broer.

D.C broer er

• Wheatstone bridge
• Kelvin bro

De forskjellige typene A.C-broer er,

• Induktans sammenligning bro
• Kapasitanssammenligningsbro
• Maxwells bro
• Det er bro
• Andersons bro
• Schering bro
• Wien bro

A.C broer

AC-broer brukes ofte til å måle verdien av den ukjente impedansen (selv / gjensidig induktans av induktorer eller kapasitans av kondensatorer nøyaktig). En AC-krets består av fire impedanser, en kilde for strømforsyning og en balansert detektor. Balansedetektorene som vanligvis brukes til A.C-broer er

• Hodetelefoner (med frekvensene 250 Hz til 3 til 4 kHz)
• Innstillbar forsterkerkrets (for et frekvensområde fra 10 Hz til 100 Hz)
• Vibrasjonsgalvanometre (for lavfrekvensfrekvens fra 5Hz til 1000 Hz)

Nullresponsen (brobalansetilstand) kan oppnås ved å variere en av broarmene. Impedansen til en komponent er i en form av polar som kan ha en størrelse og en fasevinkelverdi. For en AC-krets vist ovenfor, kan impedansen skrives i størrelse og fasevinkel

Der Z1, Z2, Z3, Z4 er størrelsene og θ1, θ2, θ3 og θ4 er fasevinkler. Produktet av alle impedanser må utføres i polar form der alle størrelser blir multiplisert og fasevinkler skal tilsettes.

Her må broen balanseres for både forholdets størrelse og fasevinkler. Fra ovenstående ligninger er to betingelser som skal oppfylles for brobalansen. Ved å ligne størrelsen på begge sider, vil vi få størrelsesbetingelsen som,

Z1.Z4 = Z2.Z3

Og fasevinklene også, θ1 + θ4 = θ2 + θ3

Fasevinkelen er + ve induktive impedanser og –ve for de kapasitive impedansene.

Andersons Bridge Construction and Working

Anderson's Bridge er en A.C-bro som brukes til å måle selvinduktansen til spolen. Den gjør det mulig å måle induktansen til en spole ved hjelp av en standard kondensator og motstander. Det krever ikke en gjentatt balansering av broen. Det er en modifikasjon av Maxwells Bridge der verdien av selvinduktans også oppnås ved å sammenligne den med en standard kondensator. Tilkoblingene er vist nedenfor.

Andersons Bridge Construction and Working

Den ene armen på broen består av den ukjente induktoren Lx med kjent motstand i serie med Lx. Denne motstanden R1 inkluderer motstanden til spolen . Kapasitans C er standard kondensator med r, R2, R3 og R4 er ikke-induktive.

Brobalanseligningene er,

i1 = i3, og i2 = i4 + i_c,

V2 = i2.R3 og V3 = i3.R3

V1 = V2 + ic.r og V4 = V3 + Jeg _c r

V1 = i1.R1 + i1.ω.L1 og V4 = i4.R4

Nå er spenningen V gitt av,

Fra kretsen ovenfor, R2, R4 og sjeldne i stjerneform, som blir transformert til sin tilsvarende deltaform for å finne brobalanseligningene som vist i figuren nedenfor.

Elementene i tilsvarende delta er gitt av,

R5 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / R4

R6 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / R2

R7 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / r

Nå skifter R7 kilden, og dermed påvirker den ikke balansetilstanden. Dermed, ved å forsømme R7 og omorganisere et nettverk som ovenfor fig (b), får vi en Maxwell induktansbro.

Dermed er balanseligningen gitt av

Lx = CR3R5 og

R1 = R3. (R5 / R6)

Ved å erstatte verdiene på R5 og R6, får vi

Hvis kondensatoren som brukes ikke er perfekt, forblir induktansverdien uendret, men verdien på R1 endres. Andersons brometode kan også brukes til å måle kondensatoren C hvis en kalibrert selvinduktans er tilgjengelig.

Ovennevnte ligning som vi fikk, er mer kompleks enn vi har oppnådd i Maxwell-broen. Ved å observere ovenstående ligninger kan vi enkelt si at for å oppnå konvergens av balanse lettere, bør man foreta alternative justeringer av R1 og r i Andersons bro.

La oss nå se hvordan vi eksperimentelt kan oppnå verdien av den ukjente induktoren. Først må du stille signalgeneratorens frekvens på det hørbare området. Juster nå R1 og r slik at hodetelefonene (nulldetektor) gir minimum lyd. Mål verdiene på R1 og r (oppnådd etter disse justeringene) ved hjelp av multimeteret. Bruk formelen vi har utledet ovenfor for å finne ut verdien av ukjent induktans. Eksperimentet kan gjentas med den forskjellige verdien til standard kondensator.

Fordeler med Andersons Bridge

• Den faste kondensatoren brukes, mens andre broer bruker en variabel kondensator.
• Broen brukes til nøyaktig bestemmelse av induktans i millimeterområdet.
• Denne broen gir også et nøyaktig resultat for bestemmelse av kapasitans når det gjelder induktans.
• Broen er lett å balansere fra konvergens synspunkt sammenlignet med Maxwells bro i tilfelle lave verdier på Q.

Ulemper ved Andersons Bridge

• Det er veldig komplisert enn andre broer når det gjelder antall komponenter som brukes.
• Balanseligninger er også kompliserte å utlede.
• Broen kan ikke lett skjermes på grunn av det ekstra krysspunktet, for å unngå effekten av svikekapasitanser.

Søknader om Andersons Bridge

• Den brukes til å måle selvinduktansen til spolen (L)
• For å finne verdien av induktiv reaktans (XL) til spolen ved en bestemt frekvens

Av informasjonen ovenfor kan vi til slutt konkludere med at en Andersons bro er kjent for sin anvendelse som måler selvinduktans fra noen få mikro Henry til flere Henry nøyaktig. Vi håper at du har fått en bedre forståelse av dette konseptet. Videre, enhver tvil angående dette konseptet eller til implementere elektriske og elektroniske prosjekter vær så snill, gi dine verdifulle forslag ved å kommentere i kommentarfeltet nedenfor. Her er et spørsmål til deg, Hva er bruken av AC-broer?