El modern sistema de comunicació utilitza ponts de corrent altern amb circuits elèctrics i electrònics complexos i molts més. Els diferents tipus de ponts AC utilitzats a circuits electrònics són el pont de Maxwell, el pont Wein de Maxwell, Pont d'Anderson , El pont de Hay, el pont Owen, el pont De Sauty, el pont Schering i el pont de la sèrie Wien. Tot i que hi ha diferents tipus de ponts de corrent altern per mesurar els factors de qualitat de la bobina, es limiten a un rang reduït. Per exemple, Pont de Maxwell es limita a mesurar el factor de qualitat superior a 10. El pont de Hay és adequat per al rang de factors de qualitat d’1 a 10. El pont d’Anderson s’utilitza per mesurar els valors d’inductància que van des d’uns quants micro Henry. Per tant, necessitem un circuit de pont que sigui adequat per mesurar una àmplia gamma d’inductors. Aquest circuit de pont s’anomena pont d’Owens.
Definició del pont Owens
Definició: El circuit de pont d’Owens es defineix com el pont de corrent altern que s’utilitza per mesurar una àmplia gamma d’inductància desconeguda en termes de resistència i capacitat. Normalment funciona segons el principi de comparació. Això significa la incògnita mesurada inductància el valor es compara amb el condensador estàndard o conegut. Aquest tipus de circuit de pont utilitza un condensador estàndard i un resistència variable per excitació.
Circuit del pont Owens
El circuit del pont Owens conté quatre braços connectats en forma quadrada o en forma de rombe. Un senyal de tensió de corrent altern i un detector de nul·la estan connectats a les unions dels braços. A continuació es mostra el diagrama de circuits del pont Owens.
owens-bridge-circuit
- Des del circuit anterior, podem observar que ab, bc, cd i da són els quatre braços connectats com a pont.
- El braç 'ab' conté autoinductància desconeguda 'L1' amb resistència 'R1'
- El braç 'bc' conté la resistència pura 'R3'
- L'altre braç 'cd' conté un condensador estàndard fix 'C4'
- Els darrers braços 'da' contenen una resistència variable no inductiva 'R2' en sèrie amb un condensador estàndard variable 'C2'.
- Es connecta un detector de nul per conèixer l'estat de l'equilibri del circuit de ponts .
El pont Owen modificat conté voltímetre en paral·lel a la resistència connectada a un dels braços. Un amperímetre també es connecta en sèrie al circuit del pont per mesurar Corrent continu mentre que el corrent altern es pot mesurar mitjançant un voltímetre. A continuació es mostra el circuit modificat del pont Owens.
pont-modificat-owens
Teoria del pont d'Owens
La teoria del pont d’Owens no és altra cosa que la inductància desconeguda ‘L1’ es compara amb el conegut condensador ‘C4’ connectat al braç ‘cd’ del circuit del pont. En la condició d’equilibri, la resistència no inductiva ‘R2’ i el condensador estàndard variable ‘C2’ es poden variar independentment. Per tant, cap corrent flueix pel circuit del pont i el potencial no serà registrat pel detector nul.
Des del circuit del pont Owens podem observar que,
Autoinductància desconeguda 'L1'
Resistència pura 'R3' (resistència no inductiva fixa)
Condensador estàndard fix 'C4'
Resistència variable no inductiva ‘R2’ en sèrie amb un condensador estàndard variable ‘C2’.
Es connecta un detector de nul per conèixer l'estat d'equilibri del circuit del pont.
Penseu en l’equació equilibrada d’un circuit bàsic de pont de CA,
Z1Z4 = Z2Z3
Ara substituïu les impedàncies del circuit del pont d'Owens a l'equació anterior
Llavors
(R1 + jωL1) (1 / jωC4) = (R2 + 1 / jωC2) R3
Ara separeu els termes reals i imaginaris de l’equació anterior
Obtenim,
L1 = R2R3C4
La inductància desconeguda es pot mesurar a partir de l’equació anterior
R1 = R3 (C4 / C2)
El valor d'un estàndard variable condensador Es mesura ‘C2’.
Diagrama de fases del pont Owens
A continuació es mostra el diagrama fasorial del pont Owens.
diagrama fasorial
A partir del diagrama fasorial anterior, podem observar que,
L'eix horitzontal representa els corrents I1, E3 = I3R3 i E4 = ωI2C4 que es troben en la mateixa fase. I també la caiguda de tensió de ‘i1r1’ també representa l’eix horitzontal.
La caiguda de tensió 'e1' representa la suma de la caiguda de tensió inductiva (ωL1L1) i la caiguda de tensió resistiva (I1R1)
En l’estat d’equilibri del circuit del pont, les caigudes de tensió ‘E1’ i ‘E2’ són iguals entre els braços i es representen al mateix eix.
De la mateixa manera, la caiguda de tensió ‘e3’ és la suma de la caiguda de tensió resistiva (I2R2) i la caiguda de tensió capacitiva (I2 / wC2). A causa del condensador fix, el corrent i1 esdevé caiguda de tensió perpendicular (90 graus) ‘e4’. L’actual ‘I2’ i la caiguda de tensió I2R2 representen l’eix vertical. La tensió d’alimentació representa ‘E1’ i ‘E3’.
Avantatges
Els avantatges del pont Owens són que la inductància desconeguda mesurada és independent de la freqüència i no requereix subministrament de freqüència.
- L'equació d'equilibri es pot obtenir molt fàcilment i de forma senzilla.
- S'utilitza per mesurar una àmplia gamma d'inductància en termes de capacitat.
- També s’utilitza per mesurar una àmplia gamma de valors de capacitat (obtenim de l’equació de balanç final).
Desavantatges
Els desavantatges que inclou el pont d’Owen són
- Un condensador estàndard variable utilitzat en aquest circuit de pont és molt costós. Per tant, el cost del circuit de pont d’Owen també augmenta.
- La precisió del condensador estàndard variable utilitzat al circuit és molt baixa (gairebé l’1%)
- L'ús d'un condensador estàndard variable més gran augmentaria l'abast d'un factor de qualitat de la bobina mesurada. Això pot augmentar encara més el cost del circuit.
Preguntes freqüents
1). Què és un detector nul?
Ajuda a trobar l’estat d’equilibri del circuit de pont de corrent altern (quan el valor donat és zero). I també compara el valor desconegut (inductància / resistència / capacitància / impedància) amb un valor conegut (referència o valor estàndard).
2). Què vol dir amb el factor de qualitat (factor q) de la bobina?
És la proporció de la reactància de la bobina a la seva resistència a la freqüència de funcionament.
Q = ωL / R = XL / R
3). Quins són els tipus d'errors que s'han produït als ponts de corrent altern?
Errors de fuites de camp magnètic errors de corrent de Foucault, errors de freqüència i errors de forma d'ona
4). Quin tipus de pont s’utilitza per mesurar la capacitat?
El pont de Wien s'utilitza per mesurar la capacitat en termes de resistència i freqüència calibrades.
5). Per què els ponts de corrent altern no utilitzen galvanòmetre en lloc del detector de nul?
Un galvanòmetre no s’utilitza als ponts de corrent altern perquè només mesura el flux de corrent continu (CC).
Per tant, es tracta de la definició, el circuit, la teoria, els avantatges i els desavantatges d’Owen pont . Aquí teniu una pregunta: 'Quines són les aplicacions del pont d'Owen?'
