Os circuitos que são usados para calcular o desconhecido resistência , indutância, capacitância, frequência e indutância mútua são chamados de pontes CA. Esses circuitos operam com um sinal de tensão CA. Essas pontes funcionam com base no princípio da razão de equilíbrio das impedâncias, que é obtida pelo detector de nulos e produz resultados precisos. Em alguns dos circuitos, um amplificador CA pode ser usado em vez do detector de nulo. As equações de equilíbrio obtidas do circuito podem ser usadas para determinar a resistência, capacitância e indutância desconhecidas e também independente da frequência. As pontes AC são usadas em sistemas de comunicação , elétrico complexo e Circuitos eletrônicos e muitos mais. Existem diferentes tipos de pontes AC usadas em circuitos eletrônicos. São elas: ponte Maxwells, ponte Maxwells Wein, ponte Anderson, ponte Hay, ponte Owen, ponte De Sauty, ponte Schering e ponte série Wein.
Definição da Ponte Maxwells
A ponte de Maxwell também é conhecida como ponte de Maxwell Wein ou forma modificada de Ponte de Wheatstone ou ponte de capacitância de indutância de Maxwell, consiste em quatro braços usados para medir indutâncias desconhecidas em termos de capacitâncias e resistências calibradas. Ele pode ser usado para medir o valor de indutância desconhecido e compará-lo com o valor padrão. Ele funciona com base no princípio de comparação de valores de indutância conhecidos e desconhecidos.
Ele usa o método de deflexão nula para calcular a indutância com um paralelo calibrado resistor e capacitor. O circuito da ponte de Maxwell está em ressonância se o ângulo de fase positivo de uma impedância indutiva for compensado com o ângulo de fase negativo da impedância capacitiva (conectada no braço oposto). Portanto, não haverá corrente fluindo através do circuito e nenhum potencial através do detector de nulo.
Maxwells Bridge Formula
Se a ponte do maxwell está em condição de equilíbrio, a indutância desconhecida pode ser medida usando um capacitor padrão variável. A fórmula da ponte de maxwell é dada como (em termos de indutância, resistência e capacitância)
R1 = R2r3 / R4
L1 = R2R3C4
O fator de qualidade do circuito de ponte de Maxwell é dado como,
Q = ωL1 / R1 = ωC4R4
Maxwells Bridge Circuit
O circuito da ponte de Maxwell consiste em 4 braços conectados em forma de quadrado ou losango. Neste circuito, dois braços contêm um único resistor, outro braço contém um resistor e indutor em combinação em série, e o último braço contém um resistor e capacitor em combinação paralela. O circuito de ponte de Maxwell básico é mostrado abaixo.
Maxwell’s Bridge Circuit
Uma fonte de tensão CA e um detector de nulo são conectados em diagonal ao circuito de ponte para medir o valor de indutância desconhecido e comparados com os valores conhecidos.
Maxwells Bridge Equation
Do circuito, AB, BC, CD e DA são os 4 braços conectados em forma de losango.
AB e CD são os resistores R2 e R3,
BC é uma combinação em série de resistor e indutor dado como Rx e Lx.
DA é uma combinação paralela de resistor e capacitor dado como R1 e C1
Considere Z1, Z2, Z3 e ZX são as impedâncias dos 4 braços do circuito em ponte. Os valores para essas impedâncias são dados como,
Z1 = (R1 + jwL1) [uma vez que Z1 = R1 + 1 / jwC1]
Z2 = R2
Z3 = R3
ZX = (R4 + jwLX)
Ou
Z1 = R1 em paralelo com C1, ou seja, Y1 = 1 / Z1
Y1 = 1 / R1 + j ωC1
Z2 = R2
Z3 = R3
Zx = Rx em série com Lx = Rx + jωLx
Pegue a equação de equilíbrio de um circuito de ponte CA básico da seguinte forma,
Z1Zx = Z2Z3
Zx = Z2Z3 / Z1
Substitua os valores das impedâncias do circuito da ponte de Maxwell na equação de equilíbrio acima. Então,
Rx + jωLx = R2R3 ((1 / R1) + jωC1)
Rx + jωLx = R2R3 / R1 + jωC1R2R3
Agora iguale os termos reais e imaginários das duas equações acima,
Rx = R2R3 / R1 e Lx = C1R2R3
Q = ωLx / Rx = ωC1R2R3x R1 / R2R3 = ωC1R
Onde Q = fator de qualidade do circuito ponte
Rx = resistência desconhecida
Lx = indutância desconhecida
R2 e R3 = resistências não indutivas conhecidas
C1 = capacitor conectado em paralelo ao resistor variável R1
Diagrama de Fasores
A ponte de Maxwell é usada para medir a indutância desconhecida do circuito usando resistores calibrados e capacitores . Este circuito em ponte compara o valor de indutância conhecido com um valor padrão. Diagrama fasorial da ponte de Maxwell circuito na condição de equilíbrio é mostrado abaixo.
Diagrama de Fasores
O circuito da ponte de Maxwell está em uma condição equilibrada se as mudanças de fase dos indutores e dos capacitores forem opostas. Isso significa que a impedância capacitiva e a impedância indutiva são colocadas opostas uma à outra no circuito da ponte. Os atuais I3 e I4 estão em fase com I1 e I2. Variando as impedâncias do circuito em ponte, a corrente pode ficar atrás do sinal de tensão CA aplicado.
Erros de medição podem ser eliminados devido à indutância mútua entre os dois indicadores. Uma vez que erros substanciais podem ocorrer devido ao acoplamento entre as bobinas do circuito. Para atingir a condição de equilíbrio do circuito, o capacitor variável e o resistor são conectados em paralelo. As indutâncias medidas em uma condição de equilíbrio são independentes das frequências.
Tipos de ponte Maxwells
Os diferentes tipos de pontes são
Ponte de indutância de Maxwells
Este tipo de circuito em ponte é usado para medir o valor de indutância desconhecido do circuito, comparando-o com um valor padrão de auto-indutância. Dois braços do circuito de ponte resistências não indutivas conhecidas, outro braço contém indutância variável com um resistor fixo em série e outro braço contém indutância desconhecida em série com um resistor. A fonte de tensão CA e um detector de nulo são conectados nas junções do circuito. O diagrama do circuito é mostrado abaixo.
Ponte de indutância de Maxwell
Na condição de equilíbrio, a fórmula para o circuito de indutância de Maxwell é dada como,
Onde L1 = indutância desconhecida com um resistor R1
R2 e R3 são as resistências não indutivas
L2 é a indutância variável com uma resistência fixa r2
R2 é o resistor variável em série com L2
Ponte de capacitância de indutância de Maxwells
Este tipo de circuito de ponte é usado para medir o valor de indutância desconhecido, comparando-o com um capacitor padrão variável. O sinal de tensão CA e um detector de nulo são conectados nas junções.
Ponte de capacitância de indutância
Do circuito, podemos observar que,
Um braço contém o capacitor padrão variável C1 em paralelo com uma resistência não indutiva variável R1
Os outros dois braços contêm resistores não indutivos conhecidos R2 e R3
Outro braço contém indutância desconhecida Lx com um resistor Rx em série cujo valor deve ser medido e comparado com um valor conhecido.
A expressão para capacitância de indutância de Maxwell é dada como, (em condição de equilíbrio
Q = fator de qualidade do circuito ponte de Maxwell
Vantagens das pontes Maxwells
As vantagens são
- Na condição de equilíbrio, o circuito da ponte é independente da frequência
- Ajuda a medir uma ampla gama de valores de indutância na frequência de áudio e potência
- Para medir o valor da indutância diretamente, a escala de resistência calibrada é usada.
- É usado para medir a alta faixa de indutâncias e comparado com um valor padrão.
Desvantagens da Ponte Maxwells
As desvantagens são
- O capacitor fixo no circuito de ponte de Maxwell pode criar interação entre o equilíbrio de resistência e reatância.
- Não é adequado medir um alto intervalo de fator de qualidade (valores Q> = 10)
- O capacitor padrão variável usado no circuito é muito caro.
- Não é usado para medir o fator de baixa qualidade (valor Q) devido à condição de equilíbrio do circuito. Por isso, é usado para bobinas de qualidade média.
Aplicações de Maxwells Bridge
Os aplicativos são
- Usado em sistemas de comunicação
- Usado em circuitos eletrônicos
- Usado em circuitos de alimentação e frequência de áudio
- Usado para medir valores de indutância desconhecidos do circuito e comparados com um valor padrão.
- Usado para medir bobinas de qualidade média.
- Usado em circuitos de filtro, instrumentação, circuitos lineares e não lineares
- Usado em circuitos de conversão de energia.
FAQs
1). O que são pontes AC e DC?
As pontes AC e DC são usadas para medir componentes desconhecidos como indutância, capacitância e resistência. Ou meça impedâncias desconhecidas do circuito.
Os diferentes tipos de pontes CA são ponte de Maxwell, ponte de Maxwell Wien, ponte de Anderson, ponte de Hay, ponte de Owen, ponte De Sauty, ponte Schering e ponte série Wein.
As pontes DC são usadas para medir a resistência desconhecida no circuito da ponte. Os diferentes tipos de pontes DC são a ponte de Wheatstone, a ponte Kelvin e a ponte extensômetro.
2). Qual ponte é sensível à frequência?
A ponte de Wien é sensível à frequência.
3). Qual é a finalidade de um circuito em ponte?
O objetivo do circuito em ponte é retificar a corrente elétrica na fonte de alimentação e medir a impedância desconhecida do circuito e compará-la com um valor conhecido.
4). Qual é a fórmula da auto-indutância?
Quando o fluxo é conhecido, a fórmula para auto-indutância é dada como,
L = NΦm / I.
Onde ‘L’ é a auto - indutância em Henry's
‘Φm’ é o fluxo magnético na bobina
‘N’ é o número de voltas
'I' é a corrente fluindo através da bobina em Ampères.
5). O que são osciladores RC e LC?
O oscilador LC usa o circuito tanque indutor-capacitor e é um tipo de oscilador de feedback positivo para produzir oscilações sustentadas.
O oscilador linear que usa resistores e capacitores para formar a rede RC com feedback positivo é chamado de oscilador RC. É também conhecido como oscilador senoidal.
Portanto, isso é tudo uma visão geral da ponte de Maxwell definição, tipos, fórmula, equação, tipos, aplicações, vantagens e desvantagens do circuito. Aqui está uma pergunta para você, 'quais são os outros tipos de circuitos de ponte?'
