A Schering Bridge egy elektromos áramkör, amelyet elektromos kábel és berendezés szigetelési tulajdonságainak mérésére használnak. Ez egy váltóáramú híd áramkör, amelyet Harald Ernst Malmsten Schering (1880. november 25. - 1959. április 10.) fejlesztett ki. A legnagyobb előnye, hogy a kiegyensúlyozott egyenlet független a frekvenciától. A kiinduló áramhidak a váltóáramú hidak, ezek a legnépszerűbb, legkényelmesebb, legkiemelkedőbb vagy legpontosabb műszerek, amelyeket az AC ellenállás, a kapacitás és az induktivitás mérésére használnak. Az Ac hidak olyanok, mint a DC hidak de a váltakozó áramú hidak és az egyenáramú hidak közötti különbség az áramellátás.
Mi a Schering-híd?
Meghatározás: A Schering-híd az AC-híd egyik típusa, amelyet a kondenzátor ismeretlen kapacitásának, relatív permeabilitásának, disszipációs tényezőjének és dielektromos veszteségének mérésére használnak. Ebben a hídban a nagyfeszültséget a fokozatos transzformátor használatával lehet elérni. Ennek a hídnak a fő célja a kapacitásérték meghatározása. A csatlakoztatáshoz szükséges fő készülékek az edzőkészlet, az évtizedes kapacitástartó doboz, a multiméter, a CRO és a patch akkordok. A kapacitásérték meghatározásához használt képlet a CX = Ckét(R4/ R3).
Alap AC váltóáramú áramkör
A váltakozó áramú hidaknál az elektromos vezetékeket gerjesztő forrásként használják alacsony frekvenciákon, oszcillátorok forrásként használják a nagyfrekvenciás méréseknél. Az oszcillátor frekvenciatartománya 40 és 125 Hz között van. A váltóáramú hidak nem csak az ellenállást, a kapacitást és az induktivitást mérik, hanem a teljesítménytényezőt, a tárolási tényezőt és az összes váltakozó áramú hidat is a Wheatstone-hídon alapozzák. A váltakozó áramú híd alap kapcsolási rajzát az alábbi ábra mutatja.
alap-ac-híd-áramkör
A váltakozó áramú híd áramkörének alap kapcsolási rajza Z1, Z2, Z3 és Z4 négy impedanciából, egy detektorból és egy váltakozó feszültségű forrásból áll. Az érzékelőt a „b” és a „d” pont közé helyezzük, és ezt az érzékelőt használjuk a híd kiegyensúlyozására. Az „a” és a „c” pont közé váltóáramú feszültségforrást helyeznek, és ez szolgáltatja az áramot a hídhálózatnak. A „b” pont potenciálja megegyezik a „d” potenciál ponttal. Az amplitúdót és a fázist tekintve mindkét potenciális pont, például a b & d, megegyezik. Mind a nagyságrendben, mind a fázisban az „a” – „b” pont a feszültségesés megegyezik az a – d feszültségesési ponttal.
Amikor az alacsony frekvencián történő méréshez használt váltakozó áramú hidakat használjuk, akkor az áramvezetéket táplálási forrásként használjuk, és amikor a méréseket magas frekvencián végezzük, akkor az elektronikus oszcillátorokat használjuk a tápellátáshoz. Elektronikus oszcillátort használnak áramforrásként, az oszcillátor által biztosított frekvenciák rögzítettek, és az elektronikus oszcillátor kimeneti hullámformái szinuszos jellegűek. A váltakozó áramú hidakban háromféle detektor található, ezek fejhallgató, vibrációs galvanométerek , és hangolható erősítő áramkörök.
Különböző frekvenciatartományok léteznek, és ebben egy adott detektort használnak. A fejhallgató alsó frekvenciatartománya 250Hz, a nagyfrekvenciás tartomány pedig legfeljebb 3–4KHz. A vibrációs galvanométer frekvenciatartománya 5 Hz és 1000 Hz között van, és 200 Hz alatt érzékenyebb. A hangolható erősítő áramkörök frekvenciatartománya 10Hz és 100KHz között van.
Nagyfeszültségű Schering híd áramkör diagram
A nagyfeszültségű Schering híd kapcsolási rajzát az alábbi ábra mutatja. A híd négy karból áll, az első karban két ismeretlen C1 és C2 kapacitás van, amelyeket meg kell találnunk, és az R1 ellenállás csatlakozik, a második karon pedig a változó C4 kapacitás, valamint az R3 és R4 ellenállások vannak összekötve. A híd közepén a „D” érzékelő csatlakozik.
nagyfeszültségű-Schering-híd
Az ábrán 'C1' az a kondenzátor, amelynek kapacitását fejleszteni kell, 'R1' egy soros ellenállás, amely a C1 kondenzátorban bekövetkező veszteséget képviseli, C2 szabványos kondenzátor, 'R3' nem induktív ellenállás, 'C4 'változó kondenzátor, és' R4 'változó nem induktív ellenállás párhuzamosan a változó' C4 'kondenzátorral.
A híd egyensúlyi feltételének felhasználásával az „Z1 és Z2” impedancia aránya megegyezik a „Z3 & Z4” impedanciával, ezt a
Z1 / Z2 = Z3 / Z4
Z1 * Z4 = Z3 * Z2 ………………… egyenérték (1)
Hol VAL VEL1 =R1+ 1 / jwC1VAL VEL2 =1 / jwCkétVAL VEL3 =R3VAL VEL4 =(R4+ 1 / jwC4R4) / (R4- 1 / jwC4R4)
Most cserélje le az 1. egyenletben a Z1, Z2, Z3 és Z4 impedanciák értékeit, és megkapja a C1 és R1 értékeket.
(R1+ 1 / jw C1) [(R4+ 1 / jwC4R4) / (R4- 1 / jwC4R4)] = R3(1 / jwCkét) ……… .. egyenérték (2)
Az impedancia egyszerűsítésével a Z4 megkapja
VAL VEL4 =(R4+ 1 / jwC4R4) / (R4- 1 / jwC4R4)
VAL VEL4 =R4/ jwC4R4…………… .eq (3)
Az (2) egyenletben szereplő (3) egyenletet megkapja
(R1+ 1 / jw C1) (R4/ jwC4R4) = R3(1 / jwCkét)
(R1R4) + (R4/ jw C1) = (R3/ jwCkét) (1+ jwC4R4)
A fenti egyenlet egyszerűsítésével megkapja
(R1R4) + (R4/ jw C1) = (R3/ jwCkét) + (R3* R4C4/ Ckét) ………… egyenérték (4)
Hasonlítsa össze az R1 R4 és R3 valós alkatrészeit * Az R4C4 / 2 egyenértékben (4) ismeretlen R1 ellenállást kap
R1 R4 = R3 * R4C4 / C2
R1 = R3 * C4 / C2 ………… egyenérték (5)
Hasonlóképpen hasonlítsa össze a képzeletbeli R részeket4/ jw C1és R3/ jwCkétismeretlen C kapacitást kap1érték
R4/ jw C1= R3/ jwCkét
R4/ C1= R3/ Ckét
C1= (R4/ R3) Ckét………… egyenérték (6)
Az (5) és (6) egyenlet az ismeretlen ellenállás és az ismeretlen kapacitás
Tan Delta mérés a ScheringBridge segítségével
Dielektromos veszteség
A hatékony elektromos anyag a változó mennyiségű töltéstárolást támogatja, minimális hőelvezetéssel. Ez a hőveszteség, amelyet gyakorlatilag dielektromos veszteségnek nevezünk, az energia dielektrikus eredendő elvezetése. Biztonságosan van paraméterezve a veszteségszög delta vagy veszteség tangens tan delta szempontjából. Lényegében két fő veszteségforma létezik, amely elvezetheti az energiát egy szigetelőn belül: ezek a vezetési veszteség és a dielektromos veszteség. Vezetési veszteség esetén az anyagon keresztüli töltés áramlása energiaeloszlást okoz. Például a szivárgási áram átfolyása a szigetelőn. A dielektromos veszteség általában nagyobb a dielektromos állandóval rendelkező anyagokban
Dielektromos egyenértékű áramkör
Tegyük fel, hogy minden olyan dielektromos anyag, amely egy elektromos áramkörben a vezetők között dielektrikumként csatlakozik, gyakorlati kondenzátorként működik. Az ilyen rendszer elektromos megfelelője megtervezhető tipikus darabos elemmodellként, amely egy veszteség nélküli ideális kondenzátort tartalmaz sorozatosan, az ellenállás ekvivalens soros ellenállásként vagy ESR-ként ismert. Az ESR különösen a kondenzátor veszteségeit képviseli, az ESR értéke nagyon kicsi egy jó kondenzátorban, és az ESR értéke elég nagy egy rossz kondenzátorban.
Disszipációs tényező
Ez a dielektrikum energiaveszteségének mértéke, mivel az alkalmazott váltakozó feszültség miatt a dielektromos anyagban oszcillálnak. A minőségi tényező reciproka disszipációs tényezőként ismert, amelyet Q = 1 / D-ként fejezünk ki. A kondenzátor minőségét a disszipációs tényező ismeri. A disszipációs faktor képlete az
D = wR4C4
Schering-híd-fázis-diagram
A matematikai értelmezéshez nézze meg a fázisdiagramot, ez az ESR és a kapacitív reaktancia aránya. A veszteség szögének érintőjeként is ismert, és általában úgy fejezik ki
Tan delta = ESR / XC
Tan Delta tesztelése
A barnás-delta teszt a tekercsek és kábelek szigetelését végzi. Ezt a tesztet használják a kábel romlásának mérésére.
Tan Delta tesztelés végrehajtása
A sárgásbarna delta teszt elvégzéséhez meg kell vizsgálni a kábelek vagy tekercsek szigetelését, először izolálni és leválasztani. Az alacsony frekvenciájú áramforrásból a vizsgálati feszültséget alkalmazzák, és a szükséges méréseket a tan delta szabályozóval elvégzik, és a kábelek névleges feszültségéig a vizsgálati feszültséget lépésenként növelik. A Schering-híd fenti fázisdiagramjából kiszámíthatjuk a tan delta értékét, amelyet D-nek (Dissipation Factor) is neveznek. A barnás delta kifejezése:
Tan delta = WC1R1= W * (CkétR4/ R3) * (R3C4/ Ckét) = WC4R4
Relatív permeabilitás mérése Schering Bridge-rel
A dielektromos anyag alacsony permeabilitását a Schering-híd segítségével mérjük. A relatív permeabilitás párhuzamos lemezelrendezését matematikailag úgy fejezzük ki
er=Csd / ε0NAK NEK
Ahol „Cs” a mért kapacitás, ha a mintát dielektrikumnak vagy a minta kapacitásának tekintjük, „d” az elektródák közötti tér, „A” az elektródák tényleges területe, „d” a minta vastagsága, „t” a rés Az elektróda és a minta között az 'x' az elektród és a minta közötti elválasztás csökkenése, és ε0 a szabad tér permittivitása.
a relatív permeabilitás mérése
Az elektróda és a próbatest közötti kapacitást matematikailag úgy fejezzük ki
C = CSC0/ CS+ C0……… egyenérték (a)
Hol CS= εre0A / d C0= ε0Nál nél
C helyettesítőSés C0Az (a) egyenletben szereplő értékek megkapják
C = (ere0A / d) (e0A / t) / (ere0A / d) + (e0Nál nél)
Az alábbiakban bemutatjuk a minta csökkentésére szolgáló matematikai kifejezést
er= d / d - x
Ez a magyarázat a relatív permeabilitás mérésére a Schering-híddal.
Jellemzők
A Schering-híd jellemzői
- A potenciális erősítőből nagyfeszültségű tápellátást kapunk.
- A híd rezgéséhez a galvanométert használják detektorként
- Az ab és ad karokban a nagyfeszültségű kondenzátorok vannak elhelyezve.
- A bc és cd kar impedanciája alacsony, egy ab és ad kar impedanciája magas.
- Az ábra „c” pontja földelt.
- Az „ab” és az „ad” impedanciát magasan tartják.
- Az „ab” és az „ad” karokban az energiaveszteség nagyon kicsi, mert az ab és ad karok impedanciája magas.
Kapcsolatok
A csatlakozásokat a Schering-híd áramkör készlethez kaptuk, az alábbiakhoz hasonlóan.
- Csatlakoztassa a bemenet pozitív kivezetését az áramkör pozitív kivezetéséhez
- Csatlakoztassa a bemenet negatív kivezetését az áramkör negatív kivezetéséhez
- Állítsa az R3 ellenállás értékét nulla helyzetbe, és a C3 kapacitás értékét nulla helyzetbe
- Állítsa az R2 ellenállást 1000 ohmra
- Kapcsolja be az áramellátást
- Mindezen kapcsolatok után látni fog egy nulladetektort, most állítsa be az R1 évtizedes ellenállást, hogy megkapja a minimális leolvasást a digitális nulldetektorban
- Jegyezze fel az R1, R2 és a C2 kapacitás leolvasását, és a képlet segítségével számítsa ki az ismeretlen kondenzátor értékét
- Ismételje meg a fenti lépéseket az R2 ellenállás értékének beállításával
- Végül a képlet segítségével számítsa ki a kapacitást és az ellenállást. Ez a magyarázat a Schering-híd működésére és kapcsolataira
Óvintézkedések
Néhány olyan óvintézkedés, amelyet meg kell tennünk, miközben kapcsolatot biztosítunk a híddal
- Ügyeljen arra, hogy a feszültség ne haladja meg az 5 V-ot
- Az áramellátás bekapcsolása előtt ellenőrizze megfelelően a csatlakozásokat
Alkalmazások
A Schering bridge használatának néhány alkalmazási területe
- A generátorok által használt schering-hidak
- Az erőművek használják
- Házi ipari hálózatokban használják stb
A Schering-híd előnyei
A Schering-híd előnyei
- Más hidakhoz képest ennek a hídnak a költsége alacsonyabb
- A gyakoriságtól az egyenletegyenletek szabadok
- Kis feszültség mellett képes mérni a kis kondenzátorokat
A Schering-híd hátrányai
A kisfeszültségű Schering hídnak számos hátránya van, ezek miatt a kis kapacitás méréséhez nagyfrekvenciás és feszültségű Schering hídra van szükség.
GYIK
1). Mi az a fordított Schering-híd?
A Schering-híd egy váltakozó áramú híd, amelyet a kondenzátorok kapacitásának mérésére használnak.
2). Milyen típusú érzékelőt használnak a váltakozó áramú hidaknál?
A váltakozó áramú hidaknál használt detektor kiegyensúlyozott detektor.
3). Mit jelent a hídkör?
A hídáramkör egyfajta elektromos áramkör, amely két ágból áll.
4). Milyen mérésre használják a Schering-hidat?
A Schering-híd a kondenzátorok kapacitásának mérésére szolgál.
5.) Hogyan lehet egyensúlyba hozni a híd áramkört?
A híd áramkört ki kell egyensúlyozni a két egyensúlyi feltétel követésével, amelyek nagysága és fázisszöge.
Ebben a cikkben a Schering-híd elmélet , előnyei, alkalmazásai, hátrányai, a hídkör kapcsolatai, a relatív permeabilitás mérése, a nagyfeszültségű Schering híd áramkör, a tan delta mérése és az AC híd áramkör alapjai. Itt egy kérdés az Ön számára, mi a Schering-híd teljesítménytényezője?
