산업기술
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DC 측정 회로에서 보았듯이 브리지 저항의 알려지지 않은 값을 측정하는 매우 유용한 방법이 될 수 있습니다.
이는 AC에서도 마찬가지이며 미지의 임피던스를 정확하게 측정하는 데에도 동일한 원리를 적용할 수 있습니다.
검토하기 위해 브리지 회로는 널 감지기를 사용하여 동일한 소스 전압에 연결된 한 쌍의 2성분 전압 분배기로 작동합니다. 0볼트에서 "균형" 상태를 나타내기 위해 그들 사이에 연결된 미터 이동:
밸런스드 브리지는 표시기에 "null" 또는 최소 판독값을 표시합니다.
위 브리지에 있는 4개의 저항 중 누구라도 값을 알 수 없는 저항이 될 수 있으며, 그 값은 "교정"되었거나 저항이 정확한 정도로 알려진 나머지 3개의 비율에 의해 결정될 수 있습니다.
브리지가 균형 상태(널 감지기에 의해 표시된 0 전압)에 있을 때 비율은 다음과 같이 작동합니다.
균형 상태 :
브리지 회로를 사용하여 저항을 측정할 때의 장점 중 하나는 전원의 전압이 관련이 없다는 것입니다.
실제로는 공급 전압이 높을수록 널 감지기로 4개의 저항 사이의 불균형 상태를 감지하기가 더 쉬워지므로 더 민감해집니다.
공급 전압이 높을수록 측정 정밀도가 향상될 수 있습니다. 그러나 다른 유형의 저항 측정 방식과 달리 전원 공급 장치 전압이 낮거나 높아도 근본적인 오류가 발생하지 않습니다.
임피던스 브리지는 동일하게 작동하며 균형 방정식만 복잡한 Null 감지기가 "0"을 나타내려면 두 분배기의 구성 요소에 걸쳐 크기와 위상이 모두 같아야 하기 때문에 양입니다.
물론 널 감지기는 매우 작은 AC 전압을 감지할 수 있는 장치여야 합니다. 소스 주파수가 오디오 범위 내에 있는 경우 매우 민감한 전자기계식 미터 움직임과 헤드폰(작은 스피커)도 사용할 수 있지만 이를 위해 오실로스코프가 자주 사용됩니다.
널 감지기로서 오디오 헤드폰의 효율성을 극대화하는 한 가지 방법은 임피던스 매칭 변압기를 통해 신호 소스에 연결하는 것입니다.
헤드폰 스피커는 일반적으로 구동하는 데 상당한 전류가 필요한 저임피던스 장치(8Ω)이므로 강압 변압기는 저전류 신호를 헤드폰 스피커의 임피던스에 "일치"하는 데 도움이 됩니다.
오디오 출력 변압기는 이러한 목적에 적합합니다. (아래 그림)
"현대적인" 저옴 헤드폰에는 민감한 null 감지기로 사용하기 위해 임피던스 매칭 변압기가 필요합니다.
귀를 완전히 둘러싸는 헤드폰("닫힌 컵" 유형)을 사용하여 이 간단한 감지기 회로로 0.1µA 미만의 전류를 감지할 수 있었습니다.
소형 전원 변압기(120/6 볼트 비율)와 오디오 출력 변압기(1000:8 옴 임피던스 비율)라는 두 가지 다른 강압 변압기를 사용하여 거의 동일한 성능을 얻었습니다.
전류를 차단하기 위해 푸시 버튼 스위치가 있는 경우 이 회로는 DC에서 2MHz 이상까지의 신호를 감지하는 데 사용됩니다. 주파수가 오디오 범위보다 훨씬 높거나 낮더라도 매번 헤드폰에서 "딸깍" 소리가 들립니다. 스위치를 눌렀다가 뗍니다.
저항 브리지에 연결하면 전체 회로는 아래 그림과 같습니다.
민감한 AC null 감지기가 있는 브리지
브리지의 저항 "암" 중 하나 이상이 조정될 때 헤드폰을 듣고 헤드폰이 "딸깍"(또는 브리지의 전원 주파수가 오디오 범위 내에 있는 경우 톤)을 생성하지 못할 때 균형 상태가 실현됩니다. ) 스위치가 작동될 때.
임피던스가 있는 일반 AC 브리지를 설명할 때 저항이 균형을 위해 적절한 비율에 있어야 할 뿐만 아니라 각각의 브리지 다리를 상자 모양의 구성 요소 형태로 그리는 것이 도움이 됩니다.
일반화된 AC 임피던스 브리지:Z =비특정 복합 임피던스.
이 일반적인 형태의 AC 브리지가 균형을 이루려면 각 분기의 임피던스 비율이 같아야 합니다.
다시 한 번 강조하지만 위 방정식의 임피던스 양이 반드시 크기와 위상각을 모두 고려하여 복잡해야 합니다.
임피던스 크기만으로는 균형을 맞추는 것만으로는 충분하지 않습니다. 저울에 위상 각이 없으면 여전히 널 감지기의 단자에 전압이 있고 브리지는 평형을 이루지 않습니다.
브리지 회로는 커패시턴스, 인덕턴스, 저항 또는 "Q"까지 원하는 거의 모든 장치 값을 측정하도록 구성할 수 있습니다.
브리지 측정 회로에서 항상 그렇듯이 미지의 양은 항상 알려진 표준에 대해 "균형"되며, null 검출기 장치가 균형 상태를 나타낼 때까지 값을 조정할 수 있는 고품질의 보정된 구성 요소에서 얻습니다.
브리지 설정 방법에 따라 미지의 구성 요소 값은 보정된 표준의 설정에서 직접 결정되거나 수학 공식을 통해 해당 표준에서 파생될 수 있습니다.
인덕턴스용(아래 그림)과 커패시턴스용으로 구성된 몇 가지 간단한 브리지 회로가 아래에 나와 있습니다.
대칭 브리지는 표준 인덕터와 비교하여 알 수 없는 인덕터를 측정합니다.
대칭 브리지는 표준 커패시터와 비교하여 알 수 없는 커패시터를 측정합니다.
이와 같은 단순한 "대칭" 다리는 왼쪽에서 오른쪽으로 대칭(거울 이미지 유사성)을 나타내기 때문에 그렇게 명명되었습니다.
위에 표시된 두 개의 브리지 회로는 보정된 리액티브 구성 요소(Ls 또는 Cs)를 조정하여 균형을 이룹니다.
실제 대칭 브리지 회로에는 알 수 없는 구성 요소의 표유 저항 균형을 맞추기 위해 반응 구성 요소와 직렬 또는 병렬로 교정된 가변 저항이 있는 경우가 많기 때문에 실제 회로보다 약간 단순화되었습니다.
그러나 완벽한 부품이라는 가상의 세계에서는 이러한 단순한 브리지 회로가 기본 개념을 설명하는 데 충분합니다.
실제 효과를 보상하기 위해 추가된 약간의 복잡성의 예는 소위 빈 다리에서 찾을 수 있습니다. , 병렬 커패시터-저항기 표준 임피던스를 사용하여 알 수 없는 직렬 커패시터-저항 조합의 균형을 유지합니다. (아래 그림)
모든 커패시터는 문자 그대로 또는 이와 동등한(유전체 가열 손실의 형태로) 어느 정도 내부 저항을 가지고 있어 완벽하게 반응하는 특성을 손상시키는 경향이 있습니다.
이 내부 저항은 측정하는 것이 중요할 수 있으므로 Wien 브리지는 "순수"하지 않은 균형 임피던스를 제공하여 이를 수행하려고 합니다.
Wein Bridge는 "실제" 커패시터의 용량성 Cx 및 저항성 Rx 구성요소를 모두 측정합니다.
조정해야 하는 두 가지 표준 구성 요소(저항 및 커패시터)가 있기 때문에 이 브리지는 지금까지 본 다른 브리지보다 균형을 맞추는 데 시간이 조금 더 걸립니다.
Rs와 Cs의 결합된 효과는 브리지가 균형 상태에 도달할 때까지 크기와 위상 각도를 변경하는 것입니다.
균형이 달성되면 보정된 노브에서 Rs와 Cs의 설정을 읽을 수 있고, 두 개의 병렬 임피던스는 수학적으로 결정되고, 알려지지 않은 커패시턴스와 저항은 균형 방정식(Z1/Z2 =Z3/Z4)에서 수학적으로 결정됩니다. .
Wien 브리지의 작동에서 표준 커패시터는 무시할 수 있는 내부 저항을 가지고 있거나 적어도 저항이 이미 알려져 있으므로 균형 방정식에 포함될 수 있다고 가정합니다.
Wien 브리지는 내부 저항이 상대적으로 높은 전해와 같은 "손실" 커패시터 설계의 값을 결정하는 데 유용합니다.
브리지의 균형이 주파수에 따라 달라지기 때문에 주파수 측정기로도 사용됩니다.
이러한 방식으로 사용될 때 커패시터는 고정되고(일반적으로 동일한 값) 상위 2개의 저항은 가변적으로 만들어지며 동일한 노브로 조정됩니다.
이 주제에 대한 흥미로운 변형은 인덕턴스를 정확하게 측정하는 데 사용되는 다음 브리지 회로에서 찾을 수 있습니다.
<강한> 
Maxwell-Wein 브리지는 커패시터 표준 측면에서 인덕터를 측정합니다.
이 독창적인 브리지 회로는 Maxwell-Wien 브리지로 알려져 있습니다. (때때로 Maxwell 다리라고 분명히 알려져 있습니다. ) 보정된 저항 및 커패시턴스 측면에서 알려지지 않은 인덕턴스를 측정하는 데 사용됩니다. (위 그림)
교정 등급 인덕터는 비슷한 정밀도의 커패시터보다 제조하기가 더 어렵기 때문에 단순한 "대칭" 인덕턴스 브리지를 사용하는 것이 항상 실용적인 것은 아닙니다.
인덕터와 커패시터의 위상 변이가 서로 정확히 반대이기 때문에 여기에 있는 것처럼 브리지의 반대쪽 다리에 있으면 용량성 임피던스가 유도성 임피던스의 균형을 맞출 수 있습니다.
대칭형 인덕턴스 브리지가 아닌 Maxwell 브리지를 사용하여 인덕턴스를 측정할 때의 또 다른 이점은 두 인덕터 간의 상호 인덕턴스로 인한 측정 오류가 제거된다는 것입니다.
자기장은 차폐하기 어려울 수 있으며 브리지의 코일 사이에 약간의 결합이라도 특정 조건에서 상당한 오류를 유발할 수 있습니다. Maxwell 브리지 내에서 반응할 두 번째 인덕터가 없으므로 이 문제가 제거됩니다.
가장 쉬운 작동을 위해 표준 커패시터(Cs)와 이에 병렬로 연결된 저항(Rs)을 가변적으로 만들고 균형을 이루기 위해 둘 다 조정해야 합니다.
그러나 커패시터가 고정(가변 불가)이고 둘 이상의 저항이 가변(적어도 커패시터와 병렬인 저항 및 다른 둘 중 하나)인 경우 브리지가 작동하도록 만들 수 있습니다.
그러나 후자의 구성에서는 서로 다른 가변 저항이 크기와 위상의 균형을 맞출 때 상호 작용하므로 균형을 이루기 위해 더 많은 시행착오 조정이 필요합니다.
일반 Wien 브리지와 달리 Maxwell-Wien 브리지의 균형은 소스 주파수와 무관하며 경우에 따라 이 브리지는 AC 전압 소스의 혼합 주파수가 있는 경우 균형을 이루도록 만들 수 있으며 제한 요소는 인덕터의 넓은 주파수 범위에서 안정성.
이러한 디자인 외에도 더 많은 변형이 있지만 여기에서 전체 논의를 보증하지는 않습니다. 범용 임피던스 브리지 회로가 제조되어 사용 유연성을 극대화하기 위해 둘 이상의 구성으로 전환할 수 있습니다.
민감한 AC 브리지 회로의 잠재적인 문제는 널 감지기 장치의 양쪽 끝과 접지(접지) 전위 사이의 표유 커패시턴스입니다.
커패시턴스는 충전 및 방전을 통해 교류를 "전도"할 수 있기 때문에 브리지 균형에 영향을 줄 수 있는 AC 전압 소스에 대한 표류 전류 경로를 형성합니다.
지면에 대한 표유 정전 용량으로 인해 브리지에 오류가 발생할 수 있습니다.
리드형 미터는 정확하지 않지만 작동 원리는 정확하지 않습니다. 기계적 공진 대신에 전기 공진을 대체하고 탱크 회로(병렬 인덕터 및 커패시터)의 형태로 인덕터와 커패시터를 사용하여 주파수 미터를 설계할 수 있습니다.
구성 요소 중 하나 또는 둘 모두를 조정 가능하게 만들고 두 구성 요소에 걸친 전압의 최대 진폭을 나타내기 위해 회로에 미터를 배치합니다.
조정 손잡이는 주어진 설정에 대한 공진 주파수를 표시하도록 보정되며 기기가 미터의 최대 표시에 맞게 조정된 후 주파수를 읽습니다.
기본적으로 이것은 조정 가능한 필터 회로이며 브리지 회로와 유사한 방식으로 읽혀집니다("null" 조건에 대해 균형을 맞춘 다음 읽어야 함).
AC 전압 소스가 한쪽 끝에서 단단히 접지되고 누설 전류에 대한 총 표유 임피던스가 훨씬 줄어들고 결과적으로 이러한 표유 정전 용량을 통한 누설 전류가 더 커지면 문제가 악화됩니다.
AC 공급 장치의 한쪽이 접지된 경우 부유 정전 용량 오류가 더 심각합니다.
이 효과를 크게 줄이는 한 가지 방법은 널 감지기를 접지 전위로 유지하여 접지와 접지 사이에 AC 전압이 없으므로 부유 커패시턴스를 통해 전류가 흐르지 않도록 하는 것입니다.
그러나 null 감지기를 접지에 직접 연결하는 것은 직접 어떤 용량성 경로보다 나쁠 표유 전류에 대한 현재 경로입니다.
대신 바그너 접지라고 하는 특수 전압 분배기 회로 또는 바그너 지구 널 감지기에 직접 연결할 필요 없이 접지 전위에서 널 감지기를 유지하는 데 사용할 수 있습니다. (아래 그림)
AC 공급을 위한 Wagner 접지는 브리지 접지에 대한 표유 정전 용량의 영향을 최소화합니다.
Wagner 접지 회로는 브리지의 각 측면으로 전압 비율과 위상 편이를 갖도록 설계된 전압 분배기에 불과합니다.
Wagner 분배기의 중간 지점이 직접 접지되기 때문에 Wagner 분배기와 동일한 전압 비율 및 위상을 갖고 동일한 AC 전압 소스에 의해 전원이 공급되는 다른 분배기 회로(브리지 양쪽 포함)는 다음과 같이 접지 전위가 됩니다. 글쎄요.
따라서 Wagner 접지 분배기는 감지기와 접지 사이의 직접적인 연결 없이 널 감지기가 접지 전위에 있도록 합니다.
와그너 접지 분배기 회로의 적절한 설정을 확인하기 위해 널 감지기 연결에 종종 제공되는 규정이 있습니다. 두 위치 스위치(아래 그림)로 널 감지기의 한쪽 끝이 브리지 또는 바그너 지구.
널 감지기가 두 스위치 위치 모두에서 제로 신호를 등록하면 브리지의 균형이 보장될 뿐만 아니라 널 감지기도 접지와 관련하여 제로 전위에 있도록 보장되므로 표유 감지기를 통한 누설 전류로 인한 오류가 제거됩니다. -접지 정전 용량:
스위치 업 위치를 통해 Wagner 접지를 조정할 수 있습니다.
검토:
<울>관련 워크시트:
<울>산업기술
직렬 예제 회로에 대해 동일한 구성 요소를 가져와 병렬로 연결해 보겠습니다. 병렬 R-L 회로. 전원은 직렬 예제 회로와 동일한 주파수를 가지며 저항과 인덕터는 각각 동일한 저항 값과 인덕턴스 값을 가지므로 임피던스 값도 동일해야 합니다. 따라서 동일한 주어진 값으로 분석 테이블을 시작할 수 있습니다. 이번 분석 기법의 유일한 차이점은 직렬 회로의 규칙 대신 병렬 회로의 규칙을 적용한다는 것입니다. 접근 방식은 기본적으로 DC와 동일합니다. 우리는 병렬 회로의 모든 구성 요소가 전압을 균일하게 공유한다는
3상은 배전 시스템에 자주 사용되기 때문에 전압을 높이거나 낮추려면 3상 변압기가 필요합니다. 이는 일반 단상 변압기를 함께 묶어 다양한 구성의 2개의 3상 시스템 간에 전력을 변환할 수 있으므로 특수한 3상 변압기가 필요하지 않기 때문에 이는 부분적으로만 사실입니다. 그러나 이러한 작업을 위해 특수 3상 변압기가 제작되었으며 모듈식 대응 제품보다 더 적은 재료 요구 사항, 더 작은 크기 및 더 적은 무게로 수행할 수 있습니다. 3상 변압기 권선 및 연결 3상 변압기는 3세트의 1차 및 2차 권선으로 구성되며, 각 세트는 철심