O circuitos de ponte são usados para medir vários valores de componentes como resistência, capacitância, indutância, etc. A forma simples de um circuito em ponte consiste em uma rede de quatro braços de resistências / impedância que formam um circuito fechado. Uma fonte de corrente é aplicada a dois nós opostos e um detector de corrente é conectado aos dois nós restantes. Este artigo discute o funcionamento do circuito de ponte de Andersons e suas aplicações.
Os circuitos em ponte usam o princípio de indicação nula e o método de medição de comparação, também conhecido como “condição de equilíbrio de ponte com tensão zero. O circuito da ponte compara os valores de um componente desconhecido com os de um componente padrão conhecido com precisão. Portanto, a precisão depende principalmente do circuito da ponte, não do indicador nulo.
Do circuito da ponte acima, a equação de equilíbrio é
Diferentes tipos de pontes
Dois tipos de pontes usadas para medir os valores dos componentes. Elas são pontes D.C e pontes A.C.
D.C Bridges são
- Ponte de Wheatstone
- Ponte Kelvin
Os vários tipos de pontes A.C são,
- Ponte de comparação de indutância
- Ponte de comparação de capacitância
- Ponte de Maxwell
- Tem ponte
- Ponte de Anderson
- Ponte Schering
- Ponte de viena
A.C Bridges
As pontes CA são freqüentemente usadas para medir o valor da impedância desconhecida (indutância própria / mútua de indutores ou capacitância de capacitores com precisão). Um circuito em ponte A.C consiste em quatro impedâncias, uma fonte de alimentação A.C e um detector balanceado. Os detectores de equilíbrio geralmente usados para pontes A.C são
- Fones de ouvido (nas frequências de 250 Hz a 3 a 4 kHz)
- Circuito amplificador ajustável (para uma faixa de frequência de 10 Hz a 100 Hz)
- Galvanômetros de vibração (para baixa frequência de 5 Hz a 1000 Hz)
A resposta nula (condição de equilíbrio da ponte) pode ser obtida variando um dos braços da ponte. A impedância de um componente está na forma de polar que pode ter uma magnitude e um valor de ângulo de fase. Para um circuito A.C mostrado acima, a impedância pode ser escrita em termos de magnitude e ângulo de fase
Onde Z1, Z2, Z3, Z4 são as magnitudes e θ1, θ2, θ3 e θ4 são ângulos de fase. O produto de todas as impedâncias deve ser realizado na forma polar onde todas as magnitudes são multiplicadas e os ângulos de fase devem ser adicionados.
Aqui, a ponte deve ser balanceada tanto para a magnitude das condições quanto para os ângulos de fase. A partir das equações acima, duas condições devem ser satisfeitas para o equilíbrio da ponte. Equacionando as magnitudes de ambos os lados, obteremos a condição de magnitude como,
Z1.Z4 = Z2.Z3
E os ângulos de fase também, θ1 + θ4 = θ2 + θ3
O ângulo de fase é + ve impedâncias indutivas e –ve para as impedâncias capacitivas.
Andersons Bridge Construction and Working
A Ponte de Anderson é uma ponte A.C usada para medir a auto-indutância da bobina. Ele permite medir a indutância de uma bobina usando um capacitor padrão e resistores. Não requer um balanceamento repetido da ponte. É uma modificação da Ponte de Maxwell em que também o valor da auto-indutância é obtido comparando-o com um capacitor padrão. As conexões são mostradas abaixo.
Andersons Bridge Construction and Working
Um braço da ponte consiste no indutor desconhecido Lx com resistência conhecida em série com Lx. Esta resistência R1 inclui a resistência de o indutor . Capacitância C é o capacitor padrão com r, R2, R3 e R4 são não indutivos por natureza.
As equações de equilíbrio da ponte são,
i1 = i3 e i2 = i4 + ic,
V2 = i2.R3 e V3 = i3.R3
V1 = V2 + ic.r e V4 = V3 + eu c r
V1 = i1.R1 + i1.ω.L1 e V4 = i4.R4
Agora, a tensão V é dada por,
Do circuito acima, R2, R4 e raro em forma de estrela, que é transformado em sua forma delta equivalente para encontrar as equações de equilíbrio da ponte, conforme mostrado na figura abaixo.
Os elementos no delta equivalente são dados por,
R5 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / R4
R6 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / R2
R7 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / r
Agora, o R7 desvia a fonte e, portanto, não afeta a condição de equilíbrio. Assim, negligenciando R7 e reorganizando uma rede como a fig (b) acima, obtemos uma ponte de indutância de Maxwell.
Assim, a equação de equilíbrio é dada por
Lx = CR3R5 e
R1 = R3. (R5 / R6)
Substituindo os valores de R5 e R6, obteremos
Se o capacitor usado não for perfeito, o valor da indutância permanece inalterado, mas o valor de R1 muda. O método de ponte de Anderson também pode ser usado para medir o capacitor C se uma auto-indutância calibrada estiver disponível.
A equação acima que obtivemos é mais complexa do que a que obtivemos na ponte de Maxwell. Ao observar as equações acima, podemos facilmente dizer que para obter convergência de equilíbrio mais facilmente, deve-se fazer ajustes alternados de R1 e r na ponte de Anderson.
Agora vamos ver como podemos obter o valor do indutor desconhecido experimentalmente. Em primeiro lugar, defina a frequência do gerador de sinal na faixa audível. Agora ajuste R1 er de forma que os fones de ouvido (detector de nulos) forneçam um som mínimo. Meça os valores de R1 er (obtidos após esses ajustes) com a ajuda do multímetro. Use a fórmula que derivamos acima para descobrir o valor da indutância desconhecida. O experimento pode ser repetido com os diferentes valores do capacitor padrão.
Vantagens da Andersons Bridge
- O capacitor fixo é usado, enquanto outras pontes usam um capacitor variável.
- A ponte é usada para a determinação precisa da indutância na faixa de milímetros.
- Esta ponte também fornece um resultado preciso para a determinação da capacitância em termos de indutância.
- A ponte é fácil de equilibrar do ponto de vista de convergência em comparação com a ponte de Maxwell no caso de valores baixos de Q.
Desvantagens da Andersons Bridge
- É muito complicado do que outras pontes em termos de número de componentes usados.
- Equações de equilíbrio também são complicadas de derivar.
- A ponte não pode ser facilmente blindada devido ao ponto de junção adicional, para evitar os efeitos de capacitâncias parasitas.
Aplicações de Andersons Bridge
- É usado para medir a auto-indutância da bobina (L)
- Para encontrar o valor da reatância indutiva (XL) da bobina em uma frequência específica
A partir das informações acima, finalmente, podemos concluir que uma ponte de Andersons é bem conhecida por sua aplicação para medir a auto-indutância de alguns micro Henry a vários Henry precisamente. Esperamos que você tenha entendido melhor este conceito. Além disso, quaisquer dúvidas em relação a este conceito ou a implementar projetos elétricos e eletrônicos por favor, dê suas sugestões valiosas comentando na seção de comentários abaixo. Aqui está uma pergunta para você, Quais são as aplicações das pontes AC?
