En bro er en elektrisk kredsløb der består af tre grene, der er forbundet på et fælles punkt, og den mellemliggende bro, der er til stede, kan justeres. De bruges hovedsageligt i et elektrisk laboratorium til måling af forskellige parametre og til anvendelse som filtrering, lineær og ikke-lineær , etc. Broer klassificeres i to typer, de er, DC-broer som Wheatstone Bridge, Kelvin Double Bridge, Mega Ohm Bridge og AC-broer som induktans, kapacitans, frekvens. Til måling af en lille modstandsværdi som 1 ohm kan vi enten bruge et ohmmeter eller en Wheatstone-bro, men i et tilfælde hvor modstandsværdien er mindre end 1 ohm, vil det være svært at måle. Derfor shunt vi en lavere værdi af de ukendte modstande, 2 præcisionsmodstande og et højt strøm amperemeter til dannelse af fire-terminal modstande, hvor strømmen strømmer gennem kredsløbet, så spændingsfaldet over modstandene kan måles ved hjælp af en galvanometer , som tilsammen er en fire-terminal modstand kaldet kelvin bridge.
Hvad er Kelvin Double Bridge?
Definition: En kelvin bro eller kelvin dobbelt bro er en modificeret version af Wheatstone bro , som kan måle modstandsværdier i området mellem 1 og 0,00001 ohm med høj nøjagtighed. Det er navngivet, fordi det bruger et andet sæt forholdsarme og et galvanometer til at måle den ukendte modstandsværdi. Den grundlæggende drift af Kelvin-dobbeltbroen kan forstås ud fra den grundlæggende konstruktion og drift af Kelvin-broen.
Princippet om Kelvin Bridge
En Wheatstone-bro bruges til at måle modstand lig med eller større end 1 - ohm, men hvis vi vil måle modstanden under 1 - ohm, bliver det svært, fordi ledningerne, der er forbundet til galvanometeret, tilføjer enhedens modstand langs med ledningens modstand, der fører til variation i måling af den aktuelle værdi af modstand. Derfor kan vi bruge en modificeret bro kaldet kelvin bridge for at løse dette problem.
Afledning til at finde ukendt modstandsværdi
Kelvin-broen har modstand 'r', der forbinder 'R' (ukendt modstand ) til standardmodstand “S”. Modstandsværdien kan ses i galvanometeret (fra 'm til n'). Hvis markøren i galvanometeret vises ved “m”. Det betyder, modstandsværdien er mindre, og hvis markøren viser ved 'n' betyder modstandsværdien høj. Derfor snarere ved at forbinde galvanometer til 'm og n' vælger vi et andet mellempunkt 'd' i kelvin-broen som vist i figuren
Kelvin Bridge
Værdien af modstand kan beregnes som følger
r1 / r2 = P / Q ………… (1)
R + r1 = (P / Q) * (S + r2)
Hvor fra 1
r 1 / (r1 + r2) = P / (P + Q)
r1 = [P / (P + Q)] .r
vi ved det r1 + r2 = r
r2 = [Q / (P + Q)] .r
R + [P / (P + Q)] * r = P / Q [S + (Q / (P + Q) * r)]
R = (P / Q) * S …………. (2)
Fra ovenstående ligning kan vi sige, at ved at forbinde galvanometeret ved punkt 'd' vil der ikke være nogen effekt i målingen af den faktiske modstandsværdi, men den eneste ulempe ved denne proces er, at den er vanskelig at implementere, derfor bruger vi en Kelvin dobbeltbro for at få nøjagtig lav modstandsværdi.
Kredsløbsdiagram over Kelvin Double Bridge
Opførelsen af Kelvin dobbeltbro svarer til hvedestenbroen, men den eneste forskel er, at den består af 2 arme 'P & Q', 'p & q', hvor armen 'p & q' er forbundet til den ene ende af galvanometer, ved “d” og “P & Q” er forbundet til en anden ende af galvanometeret, ved 'b'. Denne forbindelse minimerer effekten af forbindelsesledning og den ukendte modstand R & en standardmodstand S er placeret mellem ”m og n” og “a og c”.
Kelvin Double Bridge Circuit
Afledning
Forholdet p / q = P / Q,
Under afbalanceret tilstand er strøm i galvanometer = 0
Potentiel forskel ved a & b = spændingsfald mellem Eamd.
Eab = [P / P + Q] Eac
Eac = I [R + S + [(p + q) r] / [p + q + r]] ………… (3)
Eamd = I [R + (p / (p + q)) * {(p + q) r / (p + q + r)}]
Eac = I [p r / (p + q + r)] ……… (4)
Når galvanometer viser nul, så
( P / P + Q) * I [R + (p / (p + q)) * {(p + q) r / (p + q + r)}] = I [pr / (p + q + r) ]
R = (P / R) * S + p r / (p + q + r) [(P / Q) - (p / q)]
Vi ved det P / Q = p / q
R = (P / Q) * S ……. (5)
For at opnå perfekte resultater skal armforholdet holdes lig, og det termoelektriske elektromagnetiske felt induceret i broen under aflæsning kan reduceres ved at udskifte forbindelsens polaritet. Derfor kan den ukendte modstandsværdi opnås fra de to arme. Typisk måler den 1 - 0,00001 ohm med en nøjagtighed ± 0,05% til ± 0,2%, for at opnå følsomhed skal den strøm, der skal leveres, være stor.
Fordele
Fordelene er
- Det kan måle modstandsværdien i området fra 0,1 µA til 1,0 A.
- Strømforbruget er mindre
- Enkel konstruktion
- Følsomheden er høj.
Ulemper
Ulemperne er
- For at vide, om broen er afbalanceret eller nej, bruges det følsomme galvanometer.
- For at opnå en god følsomhed for enheden kræves en høj strøm.
- Manuel justering foretages med jævne mellemrum, når det er nødvendigt.
Ansøgninger
Anvendelsen af Kelvin dobbeltbroen er
- Det bruges til at måle den ukendte modstand af en ledning.
Ofte stillede spørgsmål
1). Hvad er de forskellige typer broer?
Broer klassificeres normalt i to typer, de er, DC-bro (Wheatstone Bridge, Kelvin Double Bridge, Mega Ohm Bridge) og AC-bro (Induktans, Kapacitans, Frekvens).
2). Hvorfor bruges Kelvin dobbeltbroen?
Kelvin dobbeltbro er en modificeret form af Wheatstone-bro, som bruges til at måle lavere modstandsværdier i området fra 1 til 0,00001 ohm.
3). Hvorfor bruges Kelvin dobbeltbro til at måle lav modstand?
Mens der måles lav modstandsværdi, forårsager kontakt- og blymodstanden signifikant læsefejl, derfor anvendes kelvin dobbeltbro for at overvinde denne fejl.
4). Hvad er forskellen mellem Wheatstone og Kelvin Double Bridge?
Wheatstone-broen måler modstanden større end eller lig med 1 ohm ved at afbalancere kredsløbet, mens Kelvin-dobbeltbroen er en modificeret form af Wheatstone, som bruges til at måle lavere modstandsværdier i området fra 1 til 0,00001 ohm.
5). Når broen er afbalanceret, hvor meget strøm strømmer gennem galvanometeret?
'0' nul strøm strømmer gennem broen, når broen er afbalanceret.
6). Hvad er effekten af belastning og kontaktmodstand i Kelvin Bridge?
Der er ingen effekt af belastnings- og kontaktmodstand i Kelvin-broen, da broen er uafhængig af belastnings- og kontaktmodstand.
7). Hvad er nøjagtigheden af Kelvin Double Bridge?
Den ukendte modstandsværdi kan opnås fra de to arme i Kelvin dobbeltbro, typisk måler den 1- 0,00001 ohm med en nøjagtighed ± 0,05% til ± 0,2%.
En bro er et elektrisk kredsløb, der bruges i Laborites til måling af forskellige parametre. De klassificeres normalt i to typer, de er, DC (Wheatstone Bridge, Kelvin Double Bridge, Mega Ohm Bridge) og AC-broer (Induktans, Kapacitans, Frekvens). Denne artikel giver et overblik over Kelvin dobbeltbroen, en Kelvin Bridge eller kelvin dobbeltbro er en modificeret version af Wheatstone bridge, som kan måle modstandsværdier i området mellem 1 og 0,00001 ohm med en nøjagtighed ± 0,05% til ± 0,2%. Den største fordel ved denne bro er, at den kan måle selv en lille modstandsværdi.
