HÁLÓZATI HÁLÓZATOK

A TINACloud meghívásához kattintson az alábbiakra vagy érintse meg az alábbi példa áramköröket, és válassza ki az Interaktív DC módot az online elemzéshez.
Találjon alacsony költségű hozzáférést a TINACloudhoz a példák szerkesztéséhez vagy saját áramkörök létrehozásához

1. DC BRIDGE NETWORKS

Az egyenáramú híd egy elektromos áramkör az ellenállások pontos mérésére. A legismertebb hídpálya a Wheatstone-híd, amelyet Sir Charles Wheatstone-ról neveztek el.1802-1875), an Angol fizikus és feltaláló.

A Wheatstone-híd áramköre az alábbi ábrán látható. Ennek az áramkörnek az az érdekessége, hogy ha az ellentétes ellenállások (R1R4 és R2R3) termékei egyenlőek, akkor a középső ág árama és feszültsége nulla, és azt mondjuk, hogy a híd kiegyensúlyozott. Ha a négy ellenállás közül három (R1, R2, R3, R4) ismert, meg tudjuk határozni a negyedik ellenállás ellenállását. A gyakorlatban a három kalibrált ellenállást addig állítják, amíg a voltmérő vagy ampermérő a középső ágban nullát nem mutat.

Wheatstone hidak

Bizonyítsuk be az egyensúly feltételét.

Ha egyensúlyban van, az R1 és R3 feszültségének egyenlőnek kell lennie:

ebből adódóan

R₁ R₃+R₁ R₄ = R₁ R₃ + R₂ R₃

Az R kifejezés óta₁ R₃ Az egyenlet mindkét oldalán megjelenik, kivonható, és megkapjuk az egyensúly feltételét:

R₁ R₄ = R₂ R₃

A TINA-ban szimulálhatja a híd kiegyensúlyozását úgy, hogy gyorsbillentyűket rendel a cserélni kívánt komponensekhez. Ehhez kattintson duplán egy összetevőre, és rendeljen hozzá egy gyorsbillentyűt. Használjon egy funkcióbillentyűt nyilakkal vagy nagybetűvel, pl. A növeléséhez és egy másik betűhöz, pl. S csökkentéséhez és mondjuk 1-es növeléséhez. Most, amikor a program interaktív módban van (a DC gombot megnyomja) módosíthatja az összetevők értékeit a hozzájuk tartozó gyorsbillentyűkkel. Bármely összetevőre duplán kattinthat, és az alábbi párbeszédpanel jobb oldalán található nyilak segítségével módosíthatja az értéket.

Példa

Keresse meg R értékét_x ha a Wheatstone-híd kiegyensúlyozott. R₁ = 5 ohm, R₂ = 8 ohm,

R₃ = 10 ohm.

A szabály R_x

Ellenőrzés TINA-nál:

Ha betöltötte ezt az áramköri fájlt, nyomja meg a DC gombot, és nyomja meg az A billentyűt néhányszor a híd kiegyensúlyozásához és a megfelelő értékek megtekintéséhez.

2. AC HÍD HÁLÓZATOK

Ugyanez a technika használható váltakozó áramú áramkörökhöz is, egyszerűen az ellenállások helyett impedanciák használatával:

Ebben az esetben mikor

Z₁ Z₄ = Z₂ Z₃

a híd kiegyensúlyozott lesz.

Ha a híd kiegyensúlyozott és pl Z_1, Z₂ , Z₃ ismertek

Z₄ = Z₂ Z₃ / Z₁

A váltakozó áramú híd segítségével nemcsak az impedanciát, hanem az ellenállást, a kapacitást, az induktivitást, sőt a frekvenciát is mérheti.

Mivel a komplex mennyiségeket tartalmazó egyenletek két valós egyenletet jelentenek (az abszolút értékekre és a fázisokra or valós és képzeletbeli részek) egyensúlyozása egy váltakozó áramú áramkörnek általában két kezelőgombra van szüksége, de egy AC híd kiegyensúlyozásával egyszerre két mennyiség is megtalálható. Érdekes módon sok váltakozó áramú híd egyensúlyi állapota független a frekvenciától. A következőkben a legismertebb hidakat mutatjuk be, mindegyiket feltalálójukról nevezték el.

Schering – híd: soros veszteségű kondenzátorok mérése.

A híd akkor lesz kiegyensúlyozott, ha:

Z₁ Z₄ = Z₂ Z₃

A mi esetünkben:

szorzás után:

Az egyenlet akkor teljesül, ha a valós és a képzeletbeli rész egyenlő.

A mi hídunkban csak C és R_x ismeretlenek. Ahhoz, hogy megtaláljuk őket, meg kell változtatni a híd különböző elemeit. A legjobb megoldás az R megváltoztatása₄ és C₄ finomhangoláshoz, és R₂ és C₃ a mérési tartomány beállításához.

Esetünkben számszerűen:

a frekvenciától függetlenül.

Maxwell híd: párhuzamos veszteségű kondenzátorok mérése

Keresse meg a C kondenzátor értékét₁ és párhuzamos vesztesége R₁ if az f = 159 Hz frekvencia.

Az egyensúly feltétele:

Z₁Z₄ = Z₂Z₃

Erre az esetre:

Valós és képzeletbeli rész szorzás után:

R₁*R₄ + j w L₁*R₁ = R₂*R₃ + j w R₁ R₂ R₃C₁

És innentől az egyensúly feltétele:

Számszerűen R₁ = 10³* 10³/ 10³ = 1 kohm, C₁ = 10^-3/ 10⁶ = 1 nF

A következő ábrán látható, hogy ezekkel a C értékekkel₁ és R₁ a jelenlegi valójában nulla.

Szénahíd: induktivitások mérése soros veszteséggel

Mérjük meg az L induktivitást₁ soros veszteséggel R₄.

A híd kiegyensúlyozott, ha

Z₁Z₄ = Z₂Z₃

A szorzás után a valós és a képzeletbeli rész a következő:

Oldja meg az R második egyenletét₄, cserélje be az első kritériumok közé, oldja meg L-re₁, és helyettesítsük azt az R kifejezésre₄:

Ezek a kritériumok gyakoriságfüggőek; csak egy frekvenciára érvényesek!

Számszerűen:

Az eredmény ellenőrzése TINA-val:

Wien-Robinson híd: mérési frekvencia

Hogyan lehet frekvenciát mérni híddal?

Keresse meg az egyensúly feltételeit a Wien-Robinson hídon.

A híd kiegyensúlyozott, ha R₄ ּ (R₁ + 1 / j w C₁ ) = R₂ ּ R₃ / (1 + j w C₃ R₃)

Szorzás után és a valós és képzetes rész egyenlőségének követelményéből:

If C₁ = C₃ = C és a R₁ = R₃ = R a híd kiegyensúlyozott lesz, ha R₂ = 2R₄ és a szögfrekvencia:

`

Az eredmény ellenőrzése TINA-val: