Мост Шеринга - это электрическая схема, используемая для измерения изоляционных свойств электрического кабеля и оборудования. Это мостовая схема переменного тока, разработанная Харальдом Эрнстом Мальмстеном Шерингом (25 ноября 1880 г. - 10 апреля 1959 г.). Наибольшее преимущество состоит в том, что сбалансированное уравнение не зависит от частоты. Источником токовых мостов являются мосты переменного тока, они являются наиболее популярными, удобными и выдающимися или точными инструментами, используемыми для измерения сопротивления переменного тока, емкости и индуктивности. Мосты переменного тока такие же, как постоянного тока мосты но разница между мостами переменного и постоянного тока заключается в источнике питания.

Что такое мост Шеринга?

Определение: Мост Шеринга - это один из типов моста переменного тока, который используется для измерения неизвестной емкости, относительной проницаемости, коэффициента рассеяния и диэлектрических потерь конденсатора. Высокое напряжение в этом мосту получается с помощью повышающего трансформатора. Основная задача этого моста - найти значение емкости. Основными устройствами, необходимыми для подключения, являются тренажерный комплект, декадный емкостной блок, мультиметр, CRO и патч-корды. Формула, используемая для получения значения емкости: CX = C_два(Р₄/Р₃).

Базовая мостовая схема переменного тока

В мостах переменного тока линии электропередач используются в качестве источника возбуждения на низких частотах, генераторы используются как источник при высокочастотных измерениях. Частотный диапазон генератора от 40 Гц до 125 Гц. Мосты переменного тока не только измеряют сопротивление, емкость и индуктивность, но также измеряют коэффициент мощности и коэффициент накопления, а все мосты переменного тока основаны на мосте Уитстона. Принципиальная принципиальная схема моста переменного тока показана на рисунке ниже.

мостовая схема основного переменного тока

Базовая принципиальная схема мостовой схемы переменного тока состоит из четырех импедансов Z1, Z2, Z3 и Z4, детектора и источника переменного напряжения. Детектор помещается между точками «b» и «d», и этот детектор используется для балансировки моста. Источник переменного напряжения помещается между точками «a» и «c», и он обеспечивает питание мостовой сети. Потенциал точки «b» такой же, как и потенциальной точки «d». С точки зрения амплитуды и фазы обе потенциальные точки, такие как b и d, равны. Как по величине, так и по фазе, падение напряжения от точки «a» до «b» равно точке падения напряжения от a до d.

Когда мосты переменного тока используются для измерения на низких частотах, тогда линия электропередачи используется в качестве источника питания, а когда измерения проводятся на высоких частотах, электронные генераторы используются для источника питания. Электронный генератор используется в качестве источника питания, частоты, обеспечиваемые генератором, являются фиксированными, а формы выходных сигналов электронного генератора имеют синусоидальную природу. В мостах переменного тока используются три типа детекторов: наушники, вибрационные. гальванометры , и настраиваемый усилитель мощности схемы.

Существуют разные частотные диапазоны, и в них будет использоваться конкретный детектор. Нижний частотный диапазон наушников составляет 250 Гц, а высокочастотный диапазон - от 3 до 4 КГц. Диапазон частот колебательного гальванометра составляет от 5 Гц до 1000 Гц, а ниже 200 Гц он более чувствителен. Диапазон частот перестраиваемых усилителей составляет от 10 Гц до 100 кГц.

Схема высоковольтного моста Шеринга

Принципиальная схема высоковольтного моста Шеринга показана на рисунке ниже. Мост состоит из четырех плеч, в первом плече есть две неизвестные емкости C1 и C2, которые мы должны найти, и резистор R1 подключен, а во втором плече подключены переменная емкость C4 и резисторы R3 и R4. В центре перемычки подключен детектор «D».

“список всех электронных устройств ”

высоковольтный мост Шеринга

На рисунке C1 - это конденсатор, емкость которого необходимо увеличить, R1 - последовательное сопротивление, представляющее потери в конденсаторе C1, C2 - стандартный конденсатор, R3 - неиндуктивное сопротивление, C4 '- переменный конденсатор, а' R4 '- переменное неиндуктивное сопротивление, подключенное параллельно переменному конденсатору' C4 '.

Используя условие баланса моста, отношение импеданса «Z1 и Z2» равно импедансу «Z3 и Z4», оно выражается как

Z1 / Z2 = Z3 / Z4

Z1 * Z4 = Z3 * Z2 ………………… уравнение (1)

Где С_{1 =}р₁+ 1 / jwC₁С_{2 =}1 / jwC_дваС_{3 =}р₃С_{4 =}(Р₄+ 1 / jwC₄р₄)/( Р₄- 1 / jwC₄р₄)

Теперь подставим значения импедансов Z1, Z2, Z3 и Z4 в уравнение 1, получим значения C1 и R1.

(Р₁+ 1 / jw C₁) [(Р₄+ 1 / jwC₄р₄)/( Р₄- 1 / jwC₄р₄)] = R₃(1 / jwC_два) ……… .. уравнение (2)

Путем упрощения импеданса Z4 получит

С_{4 =}(Р₄+ 1 / jwC₄р₄)/( Р₄- 1 / jwC₄р₄)

С_{4 =}р₄/ jwC₄р₄…………… .уравнение (3)

Подставив уравнение (3) в уравнение (2), получим

(Р₁+ 1 / jw C₁) (Р₄/ jwC₄р₄) = R₃(1 / jwC_два)

(Р₁р₄) + (R₄/ jw C₁) = (R₃/ jwC_два) (1+ jwC₄р₄)

Упростив приведенное выше уравнение, получим

(Р₁р₄) + (R₄/ jw C₁) = (R₃/ jwC_два) + (R₃*Р₄C₄/ C_два) ………… уравнение (4)

Сравните реальные части R1 R4 и R3 * R4C4 / 2 в уравнении (4), получите неизвестное значение сопротивления R1.

“что такое операционный усилитель ”

R1 R4 = R3 * R4C4 / C2

R1 = R3 * C4 / C2 ………… уравнение (5)

Аналогично сравниваем мнимые части R₄/ jw C₁и R₃/ jwC_дваполучит неизвестную емкость C₁ценить

р₄/ jw C₁= R₃/ jwC_два

р₄/ C₁= R₃/ C_два

C₁= (R₄/ R3) С_два………… уравнение (6)

Уравнения (5) и (6) представляют собой неизвестное сопротивление и неизвестную емкость.

Измерение тангенса дельты с использованием ScheringBridge

Диэлектрические потери

Эффективный электрический материал поддерживает накопление разного количества заряда с минимальным рассеиванием энергии в виде тепла. Эти тепловые потери, фактически называемые диэлектрическими потерями, представляют собой диэлектрическое рассеяние энергии. Он безопасно параметризуется с точки зрения дельты угла потерь или дельты тангенса угла потерь. По существу, есть две основные формы потерь, которые могут рассеивать энергию внутри изолятора, это потеря проводимости и диэлектрическая потеря. При потере проводимости поток заряда через материал вызывает рассеяние энергии. Например, протекание тока утечки через изолятор. Диэлектрические потери обычно выше в материалах с высокой диэлектрической проницаемостью.

Эквивалентная схема диэлектрика

Предположим, что любой диэлектрический материал, включенный в электрическую цепь в качестве диэлектрика между проводниками, действует как практический конденсатор. Электрический эквивалент такой системы может быть спроектирован как типичная модель с сосредоточенными элементами, которая включает в себя идеальный конденсатор без потерь, соединенный последовательно с сопротивлением, известное как эквивалентное последовательное сопротивление или ESR. ESR, в частности, представляет собой потери в конденсаторе, значение ESR очень мало в хорошем конденсаторе, а значение ESR довольно велико в плохом конденсаторе.

Фактор рассеивания

Это мера скорости потери энергии в диэлектрике из-за колебаний в диэлектрическом материале из-за приложенного переменного напряжения. Обратный коэффициенту качества известен как коэффициент рассеяния, который выражается как Q = 1 / D. Качество конденсатора определяется коэффициентом рассеяния. Формула коэффициента рассеяния:

D = wR₄C₄

Мост Шеринга-векторная диаграмма

Для математической интерпретации посмотрите на векторную диаграмму, это отношение ESR и реактивного сопротивления емкости. Он также известен как тангенс угла потерь и обычно выражается как

Тан дельта = СОЭ / Х_C

Тан-дельта-тестирование

Тестирование тангенса дельта проводится на изоляции обмоток и кабелей. Это испытание используется для измерения износа кабеля.

Выполнение теста на дельта-загар

Чтобы выполнить испытание тангенса дельта, необходимо проверить изоляцию кабелей или обмоток, сначала изолировать и отсоединить. От низкочастотного источника питания подается испытательное напряжение, и необходимые измерения выполняются контроллером тангенса дельта, и до номинального напряжения кабеля испытательное напряжение постепенно увеличивается. Из приведенной выше векторной диаграммы моста Шеринга мы можем вычислить значение тангенса дельты, которое также называется D (коэффициент рассеяния). Тан-дельта выражается как

Тан дельта = Туалет₁р₁= W * (C_двар₄/ R3) * (R₃C₄/ C_два) = WC₄р₄

Измерение относительной проницаемости с помощью моста Шеринга

Низкая проницаемость диэлектрического материала измеряется с помощью моста Шеринга. Расположение параллельных пластин относительной проницаемости математически выражается как

е_р_{знак равно}C_sd / ε₀К

Где Cs - это значение емкости, измеренное с учетом образца как диэлектрика или емкости образца, d - расстояние между электродами, A - эффективная площадь электродов, d - толщина образца, t - зазор. между электродом и образцом, «x» - это уменьшение расстояния между электродом и образцом, а ε0 - диэлектрическая проницаемость свободного пространства.

измерение относительной проницаемости

Емкость между электродом и образцом математически выражается как

C = C_SC₀/ C_S+ C₀……… экв (а)

Где C_S= ε_ре₀A / d C₀= ε₀В

Заменить C_Sи C₀значения в уравнении (а) получат

C = (e_ре₀A / d) (e₀Съел_ре₀A / d) + (e₀В)

Математическое выражение для уменьшения образца показано ниже.

е_р= д / д - х

Это объяснение измерения относительной проницаемости с помощью моста Шеринга.

особенности

Особенности моста Шеринга:

От усилителя потенциала получается питание высокого напряжения.
Для вибрации моста в качестве детектора используется гальванометр.
В плечах ab и ad размещены высоковольтные конденсаторы.
Импеданс плеч bc и cd низкий, а импеданс плеч ab и ad высокий.
Точка «c» на рисунке заземлена.
Импеданс плеч «ab» и «ad» поддерживается на высоком уровне.
В плечах ab и ad потери мощности очень малы, поскольку импеданс плеч ab и ad велик.

Подключения

Подключения к комплекту мостовой схемы Шеринга были выполнены следующим образом.

“выходное напряжение полного мостового выпрямителя ”

Подключите положительную клемму входа к положительной клемме цепи.
Подключите отрицательную клемму входа к отрицательной клемме цепи.
Установите значение сопротивления R3 в нулевое положение и установите значение емкости C3 в нулевое положение.
Установите сопротивление R2 на 1000 Ом.
Включите источник питания
После всех этих подключений вы увидите показания в детекторе нуля, теперь настройте сопротивление декады R1, чтобы получить минимальное показание в цифровом детекторе нуля.
Запишите значения сопротивления R1, R2 и емкости C2 и вычислите значение неизвестного конденсатора по формуле
Повторите вышеуказанные шаги, отрегулировав значение сопротивления R2.
Наконец, рассчитайте емкость и сопротивление по формуле. Это объяснение работы и подключения моста Шеринга.

Меры предосторожности

При подключении к мосту мы должны соблюдать следующие меры предосторожности:

Убедитесь, что напряжение не должно превышать 5 вольт.
Перед включением питания проверьте правильность подключения.

Приложения

Некоторые из применений использования моста Шеринга:

Мосты Шеринга, используемые генераторами
Используется силовыми двигателями
Используется в домашних промышленных сетях и т. Д.

Преимущества моста Шеринга

Преимущества моста Шеринга:

По сравнению с другими мостами, стоимость этого моста меньше.
От частоты уравнения баланса свободны
При низких напряжениях может измерять малые конденсаторы

Недостатки моста Шеринга

У низковольтного моста Шеринга есть несколько недостатков, из-за которых для измерения малой емкости требуется мост Шеринга высокой частоты и напряжения.

FAQs

1). Что такое перевернутый мост Шеринга?

Мост Шеринга - это один из типов моста переменного тока, который используется для измерения емкости конденсаторов.

2). Какой тип детектора используется в мостах переменного тока?

Тип детектора, используемого в мостах переменного тока, - это сбалансированный детектор.

3). Что подразумевается под мостовой схемой?

Мостовая схема - это один из типов электрической цепи, состоящей из двух ветвей.

4). Для каких измерений используется мост Шеринга?

Мост Шеринга используется для измерения емкости конденсаторов.

5). Как сбалансировать мостовую схему?

Мостовая схема должна быть сбалансирована с соблюдением двух условий баланса: величины и фазового угла.

В этой статье представлен обзор Теория моста Шеринга , обсуждаются преимущества, применения, недостатки, подключения к мостовой схеме, измерение относительной проницаемости, высоковольтная мостовая схема Шеринга, измерение тангенса угла диафрагмы и основы мостовой схемы переменного тока. Вот вам вопрос, какой коэффициент мощности у моста Шеринга?