Hvad er Schering Bridge: kredsløb, arbejde og dets applikationer

Prøv Vores Instrument Til At Fjerne Problemer





Schering Bridge er et elektrisk kredsløb, der bruges til at måle de isolerende egenskaber ved et elektrisk kabel og udstyr. Det er et AC-brokredsløb udviklet af Harald Ernst Malmsten Schering (25. november 1880 - 10. april 1959). Det har den største fordel, at den afbalancerede ligning er uafhængig af frekvensen. De nuværende strømbroer er AC-broerne, de er de mest populære, praktiske og fremtrædende eller nøjagtige instrumenter, der bruges til måling af AC-modstand, kapacitans og induktans. AC-broerne er ligesom DC broer men forskellen mellem vekselstrømbroerne og jævnstrømbroerne er strømforsyningen.

Hvad er Schering Bridge?

Definition: Schering-broen er en type AC-bro, der bruges til at måle den ukendte kapacitans, relative permeabilitet, spredningsfaktor og dielektrisk tab af en kondensator. Højspændingen i denne bro opnås ved hjælp af step-up transformeren. Hovedformålet med denne bro er at finde kapacitansværdi. Hovedapparatet, der kræves til tilslutning, er trænesæt, årti kapacitansboks, multimeter, CRO og patch akkorder. Formlen, der bruges til at få kapacitansværdien, er CX = Cto(R4/ R3).






Grundlæggende AC Bridge Circuit

I AC-broer bruges kraftledningerne som kilde til excitation ved lave frekvenser, oscillatorer bruges som kilde ved højfrekvente målinger. Frekvensområdet for en oscillator er 40 Hz til 125 Hz. AC-broerne måler ikke kun modstanden, kapacitansen og induktansen, men måler også effektfaktoren, og lagerfaktoren, og alle AC-broer er baseret på Wheatstone-broen. Det grundlæggende kredsløbsdiagram for en vekselstrømbro er vist i nedenstående figur.

Basic-Ac-Bridge-Circuit

basic-ac-bro-kredsløb



Det grundlæggende kredsløbsdiagram for et AC-brokredsløb består af Z1, Z2, Z3 og Z4 fire impedanser, en detektor og en AC-spændingskilde. Detektoren er placeret mellem punktet 'b' og 'd', og denne detektor bruges til at afbalancere broen. En vekselstrømskilde er placeret mellem punktet 'a' og 'c', og det leverer strøm til bronetværket. Potentialet i punkt 'b' er det samme som det potentielle punkt 'd'. Med hensyn til amplitude og fase er begge de potentielle punkter som b & d ens. I både størrelsesorden og fase er punktet 'a' til 'b' spændingsfaldet lig med spændingsfaldpunktet a til d.

Når AC-broerne bruges til måling ved lave frekvenser, bruges strømledningen som en forsyningskilde, og når målingerne udføres ved de høje frekvenser, bruges de elektroniske oscillatorer til strømforsyningen. En elektronisk oscillator bruges som en strømforsyningskilde, frekvenserne leveret af oscillatoren er faste, og outputbølgeformerne fra en elektronisk oscillator er sinusformet. Der er tre typer detektorer, der bruges i AC-broer, de er hovedtelefoner, vibrerende galvanometre og kan afstemmes forstærker kredsløb.

Der er forskellige frekvensområder, og i det vil en bestemt detektor blive brugt. Hovedtelefonens lavere frekvensområde er 250Hz, og højfrekvensområdet er over op til 3 til 4KHz. Vibrationsgalvanometerets frekvensområde er fra 5Hz til 1000Hz, og det er mere følsomt under 200Hz. Det tunbare forstærker kredsløb frekvensområde er fra 10Hz til 100KHz.


Højspændings Schering Bridge Circuit Diagram

Højspændingsdiagram Schering bridge er vist i nedenstående figur. Broen består af firearme, i den første arm er der to ukendte kapacitanser C1 og C2, som vi skal finde, og modstand R1 er forbundet, og i den anden arm er den variable kapacitans C4 og modstandene R3 og R4 forbundet. I midten af ​​broen er 'D' detektor tilsluttet.

Højspændings-Schering-bro

højspændings-Schering-bro

I figuren er 'C1' kondensatoren, hvis kapacitans skal udvikles, 'R1' er en seriemodstand, der repræsenterer tabet i kondensatoren C1, C2 er s standard kondensator, 'R3' er en ikke-induktiv modstand, 'C4 'er en variabel kondensator, og' R4 'er en variabel ikke-induktiv modstand parallelt med den variable kondensator' C4 '.

Ved at bruge broens balancetilstand er forholdet mellem impedans 'Z1 & Z2' lig med impedansen 'Z3 & Z4', det udtrykkes som

Z1 / Z2 = Z3 / Z4

Z1 * Z4 = Z3 * Z2 ………………… ækv. (1)

Hvor MED1 =R1+ 1 / jwC1MED2 =1 / jwCtoMED3 =R3MED4 =(R4+ 1 / jwC4R4) / (R4- 1 / jwC4R4)

Erstat nu værdierne for impedanserne Z1, Z2, Z3 og Z4 i ligning 1, får værdierne C1 og R1.

(R1+ 1 / jw C1) [(R4+ 1 / jwC4R4) / (R4- 1 / jwC4R4)] = R3(1 / jwCto) ……… .. ækv. (2)

Ved at forenkle impedansen får Z4

MED4 =(R4+ 1 / jwC4R4) / (R4- 1 / jwC4R4)

MED4 =R4/ jwC4R4…………… .eq (3)

Stedfortræder eq (3) i eq (2) får

(R1+ 1 / jw C1) (R4/ jwC4R4) = R3(1 / jwCto)

(R1R4) + (R.4/ jw C1) = (R.3/ jwCto) (1+ jwC4R4)

Ved at forenkle ovenstående ligning får

(R1R4) + (R.4/ jw C1) = (R.3/ jwCto) + (R.3* R4C4/ Cto) ………… ækv. (4)

Sammenlign reelle dele R1 R4 og R3 * R4C4 / 2 i ækvivalent (4) får ukendt modstand R1-værdi

R1 R4 = R3 * R4C4 / C2

R1 = R3 * C4 / C2 ………… ækv. (5)

Sammenlign ligeledes imaginære dele R4/ jw C1og R3/ jwCtofår ukendt kapacitans C1værdi

R4/ jw C1= R3/ jwCto

R4/ C1= R3/ Cto

C1= (R4/ R3) Cto………… ækv. (6)

En ligning (5) og (6) er den ukendte modstand og ukendte kapacitans

Tan Delta-måling ved hjælp af ScheringBridge

Dielektrisk tab

Et effektivt elektrisk materiale understøtter en varierende mængde opladning med minimal spredning af energi i form af varme. Dette varmetab, der effektivt betegnes som dielektrisk tab, er den dielektriske iboende spredning af energi. Det parametriseres sikkert med hensyn til tabsvinkel delta eller tab tangent tan delta. Der er i det væsentlige to hovedformer for tab, der kan sprede energi inden i en isolator, de er ledningstab og dielektrisk tab. Ved ledningstab forårsager strømmen af ​​ladning gennem materialet energidissipation. For eksempel strømmen af ​​lækstrøm gennem isolatoren. Det dielektriske tab har tendens til at være højere i materialer med høj dielektrisk konstant

Ækvivalent kredsløb for dielektrisk

Lad os antage, at ethvert dielektrisk materiale, der er forbundet i et elektrisk kredsløb som et dielektrikum mellem ledere, fungerer som en praktisk kondensator. Den elektriske ækvivalent af et sådant system kan designes som en typisk klumpet elementmodel, som inkluderer en tabsfri ideel kondensator i serie med modstand, kendt som en ækvivalent seriemodstand eller ESR. ESR repræsenterer især tab i kondensatoren, ESR-værdien er meget lille i en god kondensator, og værdien af ​​ESR er ret stor i en dårlig kondensator.

Dissipationsfaktor

Det er et mål for energitab i dielektrikum på grund af svingningen i dielektrisk materiale på grund af anvendt vekselstrøm. Gensidigheden af ​​kvalitetsfaktor er kendt som dissipationsfaktoren, der udtrykkes som Q = 1 / D. Kondensatorens kvalitet er kendt af dissipationsfaktoren. Formlen for spredningsfaktor er

D = wR4C4

Schering-bro-fasordiagram

Schering-bro-fasordiagram

For matematisk fortolkning, se på fasediagrammet, det er forholdet mellem ESR og kapacitansreaktansen. Det er også kendt som en tangens af tabsvinklen og udtrykkes almindeligvis som

Tan delta = ESR / XC

Tan Delta Testing

Den tan-delta-test udfører isolering af viklinger og kabler. Denne test bruges til at måle forringelsen i kablet.

Udfører Tan Delta Testing

For at udføre tan delta-testning skal isolering af kablerne eller viklingerne testes, først isoleres og frakobles. Fra den lavfrekvente strømkilde påføres testspændingen, og de nødvendige målinger udføres af tan delta-controlleren, og op til kablets nominelle spænding øges testspændingen i trin. Fra ovenstående fasediagram over Schering-broen kan vi beregne værdien af ​​tan delta, der også kaldes D (Dissipation Factor). Det tanbrune delta udtrykkes som

Tan delta = Toilet1R1= W * (CtoR4/ R3) * (R3C4/ Cto) = WC4R4

Måling af relativ permeabilitet med Schering Bridge

Det dielektriske materiale, lav permeabilitet måles ved hjælp af Schering-broen. Det parallelle pladearrangement af den relative permeabilitet udtrykkes matematisk som

er=Csd / e0TIL

Hvor 'Cs' er den målte kapacitansværdi ved at betragte prøven som dielektrisk eller prøvekapacitans, 'd' er mellemrummet mellem elektroderne, 'A' er elektrodenes effektive område, 'd' er prøvetykkelsen, 't' er afstanden mellem elektroden og prøven er 'x' reduktionen i adskillelsen mellem elektroden og prøven, og ε0 er permittiviteten for frit rum.

Måling af relativ permeabilitet

måling af relativ permeabilitet

Kapacitansen mellem elektroden og prøven udtrykkes matematisk som

C = CSC0/ CS+ C0……… ækv. (A)

Hvor CS= εre0A / d C0= ε0A / t

Stedfortræder CSog C0værdier i ligning (a) får

C = (ere0A / d) (e0A / t) / (ere0A / d) + (e0A / t)

Det matematiske udtryk for at reducere prøven er vist nedenfor

er= d / d - x

Dette er forklaringen på måling af relativ permeabilitet med Schering-broen.

Funktioner

Funktionerne ved Schering-broen er

  • Fra den potentielle forstærker opnås en højspændingsforsyning.
  • Til brovibration bruges galvanometeret som en detektor
  • I armene ab og ad er højspændingskondensatorerne placeret.
  • Impedansen af ​​armen bc og cd er lav, og impedanserne for en arm ab og ad er høje.
  • 'C'-punktet i figuren er jordforbundet.
  • Arm 'ab' og 'ad' impedans holdes højt.
  • I arm 'ab' og 'ad' er effekttabet meget lille, fordi armene ab og ad's impedans er høj.

Forbindelser

Forbindelserne blev givet til Schering-brokredsløbssættet som følger.

  • Tilslut den positive terminal på indgangen til den positive terminal på kredsløbet
  • Tilslut den negative terminal på indgangen til den negative terminal på kredsløbet
  • Indstil modstandsværdien R3 til nul position, og indstil kapacitansværdien C3 til nul position
  • Indstil modstanden R2 til 1000 ohm
  • Tænd for strømforsyningen
  • Efter alle disse forbindelser vil du se en aflæsning i nul-detektoren, og juster nu årti-modstanden R1 for at få den mindste læsning i den digitale nul-detektor
  • Noter aflæsningerne af modstand R1, R2 og kapacitans C2, og beregn værdien af ​​ukendt kondensator ved hjælp af formlen
  • Gentag ovenstående trin ved at justere modstanden R2 værdi
  • Endelig beregnes kapacitansen og modstanden ved hjælp af formlen. Dette er forklaringen på arbejde og forbindelser af Schering-broen

Forholdsregler

Nogle af de forholdsregler, vi skal tage, når vi giver forbindelser til broen, er

  • Sørg for, at spændingen ikke må overstige 5 volt
  • Kontroller forbindelserne korrekt, inden du tænder for strømforsyningen

Ansøgninger

Nogle af anvendelserne ved brug af Schering bridge er

  • Schering broer brugt af generatorer
  • Brugt af motorer
  • Anvendes i husindustrielle netværk mv

Fordele ved Schering Bridge

Fordelene ved Schering-broen er

  • Sammenlignet med andre broer er omkostningerne ved denne bro mindre
  • Fra frekvens er ligningsligningerne gratis
  • Ved lave spændinger kan den måle små kondensatorer

Ulemper ved Schering Bridge

Der er flere ulemper ved Schering-broen med lav spænding, på grund af disse ulemper kræves det, at Schering-broen med høj frekvens og spænding måles til den lille kapacitet.

Ofte stillede spørgsmål

1). Hvad er en omvendt Schering-bro?

Schering-broen er en type af en vekselstrømsbro, der bruges til at måle kondensatorernes kapacitans.

2). Hvilken type detektor bruges i AC-broer?

Den type detektor, der bruges i AC-broer, er en afbalanceret detektor.

3). Hvad menes med et brokredsløb?

Brokredsløbet er en type af et elektrisk kredsløb, der består af to grene.

4). Til hvilken måling anvendes Schering bridge?

Schering-broen bruges til at måle kondensatorernes kapacitans.

5). Hvordan balancerer du et brokredsløb?

Brokredsløbet skal afbalanceres ved at følge de to balanceforhold, de er størrelse og fasevinkeltilstand.

I denne artikel er oversigten over Schering bro teori , fordele, anvendelser, ulemper, forbindelser givet til brokredsløbet, måling af relativ permeabilitet, Schering-brokredsløb med høj spænding, tan delta-måling og grundlæggende om AC-brokredsløb diskuteres. Her er et spørgsmål til dig, hvad er effektfaktoren for Schering-broen?