Els circuits que s’utilitzen per calcular la incògnita resistència , la inductància, la capacitat, la freqüència i la inductància mútua s’anomenen ponts de corrent altern. Aquests circuits funcionen amb un senyal de tensió de corrent altern. Aquests ponts funcionen sobre el principi de la relació d’equilibri d’impedàncies que s’obté amb el detector nul i produeix resultats precisos. En alguns dels circuits, es pot utilitzar un amplificador de CA en lloc del detector nul. Les equacions d'equilibri obtingudes del circuit es poden utilitzar per determinar la resistència, la capacitat i la inductància desconegudes i també independents de la freqüència. S'utilitzen els ponts AC sistemes de comunicació , elèctrica i complexa circuits electrònics i molts més. Hi ha diferents tipus de ponts de corrent altern utilitzats en circuits electrònics. Són el pont Maxwells, el pont Maxwells Wein, el pont Anderson, el pont de Hay’s, el pont Owen, el pont De Sauty, el pont Schering i el pont de la sèrie Wein.
Definició del pont de Maxwells
El pont de Maxwell també es coneix com a pont Wein de Maxwell o forma modificada de Pont de Wheatstone o pont de capacitància d’inductància de Maxwell, consta de quatre braços que s’utilitzen per mesurar inductàncies desconegudes en termes de capacitats i resistències calibrades. Es pot utilitzar per mesurar un valor d’inductància desconegut i el compara amb el valor estàndard. Funciona sobre el principi de comparació de valors d’inductància coneguts i desconeguts.
Utilitza el mètode de deflexió nul·la per calcular la inductància amb un paral·lel calibrat resistència i condensador. Es diu que el circuit de pont de Maxwell està en ressonància si l’angle de fase positiu d’una impedància inductiva es compensa amb l’angle de fase negatiu de la impedància capacitiva (connectat al braç oposat). Per tant, no hi haurà corrent pel circuit ni cap potencial a través del detector nul.
Fórmula del pont Maxwells
Si el pont del maxwell està en condicions d’equilibri, la inductància desconeguda es pot mesurar mitjançant un condensador estàndard variable. La fórmula pont de maxwell es dóna com (en termes d’inductància, resistència i capacitat)
R1 = R2r3 / R4
L1 = R2R3C4
El factor de qualitat del circuit pont de Maxwell es dóna com,
Q = ωL1 / R1 = ωC4R4
Circuit del pont de Maxwells
El circuit de pont de Maxwell consta de 4 braços connectats en forma quadrada o de rombe. En aquest circuit, dos braços contenen una sola resistència, un altre conté una resistència i un inductor en combinació en sèrie i l'últim braç conté una resistència i un condensador en combinació paral·lela. A continuació es mostra el circuit bàsic de pont de Maxwell.
Circuit del pont de Maxwell
Una font de tensió de corrent altern i un detector nul es connecten en diagonal al circuit del pont per mesurar el valor d’inductància desconegut i es compara amb els valors coneguts.
Equació del pont de Maxwells
Del circuit, AB, BC, CD i DA són els 4 braços connectats en forma de rombe.
AB i CD són les resistències R2 i R3,
BC és una combinació en sèrie de resistències i inductors donats com Rx i Lx.
DA és una combinació paral·lela de resistència i condensador donada com a R1 i C1
Considerem que Z1, Z2, Z3 i ZX són les impedàncies dels 4 braços del circuit del pont. Els valors d’aquestes impedàncies es donen com,
Z1 = (R1 + jwL1) [ja que Z1 = R1 + 1 / jwC1]
Z2 = R2
Z3 = R3
ZX = (R4 + jwLX)
O bé
Z1 = R1 en paral·lel amb C1, és a dir, Y1 = 1 / Z1
Y1 = 1 / R1 + j ωC1
Z2 = R2
Z3 = R3
Zx = Rx en sèrie amb Lx = Rx + jωLx
Agafeu l’equació d’equilibri d’un circuit bàsic de pont de CA de la següent manera,
Z1Zx = Z2Z3
Zx = Z2Z3 / Z1
Substituïu els valors d’impedàncies del circuit de pont de Maxwell a l’equació de balanç anterior. Aleshores,
Rx + jωLx = R2R3 ((1 / R1) + jωC1)
Rx + jωLx = R2R3 / R1 + jωC1R2R3
Ara igualeu els termes reals i imaginaris de les dues equacions anteriors,
Rx = R2R3 / R1 i Lx = C1R2R3
Q = ωLx / Rx = ωC1R2R3x R1 / R2R3 = ωC1R
On Q = factor de qualitat del circuit pont
Rx = resistència desconeguda
Lx = inductància desconeguda
R2 i R3 = resistències no inductives conegudes
C1 = condensador connectat en paral·lel a la resistència variable R1
Diagrama de fasor
El pont de Maxwell s’utilitza per mesurar la inductància desconeguda del circuit mitjançant resistències calibrades i condensadors . Aquest circuit pont compara el valor d’inductància conegut amb un valor estàndard. Diagrama fasorial del pont de Maxwell a continuació es mostra el circuit en equilibri.
Diagrama de fasor
Es diu que el circuit de pont de Maxwell es troba en un estat equilibrat si els desplaçaments de fase d’inductors i condensadors són oposats entre si. Això significa que la impedància capacitiva i la impedància inductiva es col·loquen oposades entre si al circuit del pont. Els actuals I3 i I4 estan en fase amb I1 i I2. Al variar les impedàncies del circuit del pont, el corrent pot quedar enrere del senyal de tensió de CA aplicat.
Els errors de mesura es poden eliminar a causa de la inductància mútua entre els dos indicadors. Atès que es poden produir errors substancials a causa de l'acoblament entre les bobines del circuit. Per aconseguir l'estat d'equilibri del circuit, el condensador i la resistència variables es connecten en paral·lel. Les inductàncies mesurades en un estat de balanç són independents de les freqüències.
Tipus de pont de Maxwells
Els diferents tipus de ponts són
Pont d’inductància de Maxwells
Aquest tipus de circuit pont s’utilitza per mesurar el valor d’inductància desconegut del circuit comparant-lo amb un valor estàndard d’autoinductància. Dos braços del circuit del pont es coneixen resistències no inductives, un altre conté una inductància variable amb una resistència fixa en sèrie i un altre braç conté una inductància desconeguda en sèrie amb una resistència. La font de tensió de corrent altern i un detector de nul·la estan connectats a través de les unions del circuit. El diagrama del circuit es mostra a continuació.
Pont d’inductància de Maxwell
En la condició d’equilibri, la fórmula del circuit d’inductància de Maxwell es dóna com,
On L1 = Inductància desconeguda amb una resistència R1
R2 i R3 són les resistències no inductives
L2 és la inductància variable amb una resistència fixa r2
R2 és la resistència variable en sèrie amb L2
Pont de capacitància d’inductància Maxwells
Aquest tipus de circuit de pont s’utilitza per mesurar un valor d’inductància desconegut comparant-lo amb un condensador estàndard variable. El senyal de tensió de corrent altern i un detector de nul estan connectats a les unions.
Pont de capacitat d’inductància
Des del circuit, podem observar que,
Un braç conté un condensador estàndard variable C1 en paral·lel amb una resistència variable no inductiva R1
Els altres dos braços contenen resistències no inductives conegudes R2 i R3
Un altre braç conté una inductància desconeguda Lx amb una resistència Rx en sèrie el valor del qual s'ha de mesurar i comparar amb un valor conegut.
L’expressió de la capacitat d’inductància de Maxwell es dóna com, (en estat d’equilibri
Q = factor de qualitat del circuit pont de Maxwell
Avantatges dels ponts Maxwells
Els avantatges són
- En la condició d’equilibri, el circuit del pont és independent de la freqüència
- Ajuda a mesurar una àmplia gamma de valors d’inductància a la freqüència d’àudio i de potència
- Per mesurar directament el valor d’inductància, s’utilitza l’escala de resistència calibrada.
- S’utilitza per mesurar l’alt rang d’inductàncies i es compara amb un valor estàndard.
Inconvenients de Maxwells Bridge
Els desavantatges són
- El condensador fix del circuit de pont de Maxwell pot crear interacció entre resistència i equilibri de reactància.
- No és adequat per mesurar un rang elevat de factors de qualitat (valors Q> = 10)
- El condensador estàndard variable utilitzat al circuit és molt costós.
- No s’utilitza per mesurar el factor de baixa qualitat (valor Q) a causa de la condició d’equilibri del circuit. Per tant, s’utilitza per a bobines de qualitat mitjana.
Aplicacions de Maxwells Bridge
Les aplicacions són
- S’utilitza en sistemes de comunicació
- S’utilitza en circuits electrònics
- S'utilitza en circuits de potència i freqüència d'àudio
- S’utilitza per mesurar valors d’inductància desconeguts del circuit i es compara amb un valor estàndard.
- S’utilitza per mesurar bobines de qualitat mitjana.
- S'utilitza en circuits de filtre, instrumentació, circuits lineals i no lineals
- S’utilitza en circuits de conversió de potència.
Preguntes freqüents
1). Què són els ponts AC i DC?
Els ponts de corrent altern i els ponts de corrent continu s’utilitzen per mesurar components desconeguts com la inductància, la capacitat i la resistència. O mesureu impedàncies desconegudes del circuit.
Els diferents tipus de ponts alternatius són el pont de Maxwell, el pont de Wien de Maxwell, el pont d’Anderson, el pont de Hay, el pont Owen, el pont De Sauty, el pont Schering i el pont de la sèrie Wein.
Els ponts de corrent continu s’utilitzen per mesurar la resistència desconeguda al circuit del pont. Els diferents tipus de ponts de corrent continu són el pont de Wheatstone, el pont de Kelvin i el pont d’extensió.
2). Quin pont és sensible a la freqüència?
El pont de Wien és sensible a la freqüència.
3). Quin és l’objectiu d’un circuit pont?
El propòsit del circuit pont és rectificar el corrent elèctric de la font d’alimentació i mesurar la impedància desconeguda del circuit i comparar-lo amb un valor conegut.
4). Quina és la fórmula de l’autoinductància?
Quan es coneix el flux, la fórmula d'autoinductància es dóna com:
L = NΦm / I.
On 'L' és l'autoinductància de Henry
‘Φm’ és el flux magnètic de la bobina
'N' és el nombre de voltes
‘Jo’ és el corrent que circula per la bobina d’Ampers.
5). Què són els oscil·ladors RC i LC?
L'oscil·lador LC utilitza el circuit del tanc del condensador inductor i és un tipus d'oscil·lador de retroalimentació positiva per produir oscil·lacions sostingudes.
L'oscil·lador lineal que utilitza resistències i condensadors per formar la xarxa RC amb retroalimentació positiva s'anomena oscil·lador RC. També es coneix com a oscil·lador sinusoïdal.
Així, això és tot una visió general del pont de Maxwell definició, tipus, fórmula, equació, tipus, aplicacions, avantatges i desavantatges del circuit. Aquí teniu una pregunta: 'Quins són els altres tipus de circuits de pont?'
