Scheringov most je električni tokokrog, ki se uporablja za merjenje izolacijskih lastnosti električnega kabla in opreme. Gre za AC mostno vezje, ki ga je razvil Harald Ernst Malmsten Schering (25. november 1880 - 10. april 1959). Največja prednost je, da je uravnotežena enačba neodvisna od frekvence. Izvirni trenutni mostovi so AC mostovi, so najbolj priljubljeni, priročni in vidni ali natančni instrumenti, ki se uporabljajo za merjenje izmeničnega upora, kapacitivnosti in induktivnosti. Mostovi Ac so tako kot DC mostovi razlika med mostovi izmeničnega toka in mostovi enosmernega toka pa je napajanje.

Kaj je Scheringov most?

Opredelitev: Scheringov most je ena vrsta AC mostov, ki se uporablja za merjenje neznane kapacitivnosti, relativne prepustnosti, faktorja disipacije in dielektrične izgube kondenzatorja. Visoka napetost v tem mostu se doseže z uporabo povečevalnega transformatorja. Glavni cilj tega mostu je najti vrednost kapacitivnosti. Glavni pripomočki, ki so potrebni za povezavo, so komplet za vadbo, desetletna kapacitivna omarica, multimeter, CRO in povezovalni akordi. Formula, uporabljena za pridobitev vrednosti kapacitivnosti, je CX = C_dva(R_4./ R_3.).

Osnovno vezje AC mosta

V AC mostovih se daljnovodi uporabljajo kot vir vzbujanja pri nizkih frekvencah, oscilatorji se uporabljajo kot vir pri visokofrekvenčnih meritvah. Frekvenčno območje oscilatorja je od 40 Hz do 125 Hz. AC mostovi ne merijo le odpornosti, kapacitivnosti in induktivnosti, temveč merijo tudi faktor moči in faktor shranjevanja, vsi AC mostovi pa temeljijo na Wheatstonovem mostu. Osnovni diagram vezja izmeničnega toka je prikazan na spodnji sliki.

osnovno-ac-most-vezje

Osnovni diagram vezja AC mostu sestavljajo štiri impedance Z1, Z2, Z3 in Z4, detektor in vir izmenične napetosti. Detektor je nameščen med točkama „b“ in, „d“ in ta detektor se uporablja za uravnoteženje mostu. Vir izmenične napetosti je nameščen med točkama „a“ in „c“ in napaja mostno omrežje. Potencial točke „b“ je enak potencialu točke „d“. Z vidika amplitude in faze sta obe potencialni točki, kot sta b & d, enaki. Tako v velikosti kot v fazi je točka 'a' do 'b' padec napetosti enaka točki padca napetosti a do d.

Ko se izmenični mostovi uporabljajo za merjenje pri nizkih frekvencah, se kot vir napajanja uporablja daljnovod, kadar se meritve izvajajo pri visokih frekvencah, pa se za napajanje uporabljajo elektronski oscilatorji. Elektronski oscilator se uporablja kot vir napajanja, frekvence, ki jih zagotavlja oscilator, so fiksne, izhodne valovne oblike elektronskega oscilatorja pa so sinusoidne narave. V AC mostovih se uporabljajo tri vrste detektorjev, to so slušalke, vibracijske galvanometri in nastavljiv ojačevalnik vezja.

Obstajajo različna frekvenčna območja in pri tem bo uporabljen določen detektor. Spodnje frekvenčno območje slušalk je 250 Hz, visokofrekvenčno območje pa nad 3 do 4 KHz. Frekvenčno območje vibracijskih galvanometrov je od 5 Hz do 1000 Hz in je občutljivejše pod 200 Hz. Frekvenčno območje nastavljivih ojačevalnih vezij je od 10 Hz do 100 KHz.

Visokonapetostni shematski diagram Scheringovega mostu

Shema visokonapetostnega Scheringovega mostu je prikazana na spodnji sliki. Most je sestavljen iz štirih krakov, v prvem kraku sta dve neznani kapacitivnosti C1 in C2, ki ju moramo najti, upor R1 pa je povezan, v drugi krak pa spremenljiva kapacitivnost C4 in upori R3 in R4. V središču mostu je priključen detektor „D“.

“skupna anoda 7 -segmentnega zaslona anode ”

visokonapetostni-Scheringov most

Na sliki je 'C1' kondenzator, katerega kapacitivnost je treba razviti, 'R1' je serijski upor, ki predstavlja izgubo v kondenzatorju C1, C2 je standardni kondenzator, 'R3' je neinduktivni upor, 'C4 'je spremenljiv kondenzator in' R4 'je spremenljiv neinduktivni upor vzporedno s spremenljivim kondenzatorjem' C4 '.

Z uporabo ravnotežnega stanja mostu je razmerje impedance 'Z1 & Z2' enako impedanci 'Z3 & Z4', izraženo kot

Z1 / Z2 = Z3 / Z4

Z1 * Z4 = Z3 * Z2 ………………… eq (1)

Kje Z_{1 =}R_1.+ 1 / jwC_1.Z_{2 =}1 / jwC_dvaZ_{3 =}R_3.Z_{4 =}(R_4.+ 1 / jwC_4.R_4.) / (R_4.- 1 / jwC_4.R_4.)

Zdaj nadomestimo vrednosti impedanc Z1, Z2, Z3 in Z4 v enačbi 1, dobimo vrednosti C1 in R1.

(R_1.+ 1 / jw C_1.) [(R_4.+ 1 / jwC_4.R_4.) / (R_4.- 1 / jwC_4.R_4.)] = R_3.(1 / jwC_dva) ……… .. eq (2)

S poenostavitvijo impedance bo Z4 dobil

Z_{4 =}(R_4.+ 1 / jwC_4.R_4.) / (R_4.- 1 / jwC_4.R_4.)

Z_{4 =}R_4./ jwC_4.R_4.…………… .eq (3)

Nadomestni eq (3) v eq (2) bo dobil

(R_1.+ 1 / jw C_1.) (R_4./ jwC_4.R_4.) = R_3.(1 / jwC_dva)

(R_1.R_4.) + (R_4./ jw C_1.) = (R_3./ jwC_dva) (1+ jwC_4.R_4.)

S poenostavitvijo zgornje enačbe bomo dobili

(R_1.R_4.) + (R_4./ jw C_1.) = (R_3./ jwC_dva) + (R_3.* R_4.C_4./ C_dva) ………… eq (4)

Primerjaj realne dele R1 R4 in R3 * R4C4 / 2 v eq (4) bo dobil neznano vrednost R1

“kaj počne obvodni kondenzator ”

R1 R4 = R3 * R4C4 / C2

R1 = R3 * C4 / C2 ………… eq (5)

Podobno primerjajte namišljene dele R_4./ jw C_1.in R_3./ jwC_dvabo dobil neznano kapacitivnost C_1.vrednost

R_4./ jw C_1.= R_3./ jwC_dva

R_4./ C_1.= R_3./ C_dva

C_1.= (R_4./ R3) C_dva………… eq (6)

Enačba (5) in (6) sta neznana upornost in neznana kapacitivnost

Merjenje tan tande z uporabo ScheringBridge

Dielektrična izguba

Učinkovit električni material podpira različno količino akumulatorja naboja z minimalnim odvajanjem energije v obliki toplote. Ta toplotna izguba, ki jo v resnici imenujemo dielektrična izguba, je dielektrično odvajanje energije. Varno se parametrizira glede na delta kota izgube ali tanta tanta izgube tanta. V bistvu obstajata dve glavni obliki izgube, ki lahko odvajata energijo znotraj izolatorja, to sta izguba prevodnosti in dielektrična izguba. Pri izgubi prevodnosti tok naboja skozi material povzroči izgubo energije. Na primer, tok uhajanja skozi izolator. Dielektrična izguba je običajno večja pri materialih z visoko dielektrično konstanto

Ekvivalentno vezje dielektrika

Predpostavimo, da kateri koli dielektrični material, ki je v električnem krogu povezan kot dielektrik med vodniki, deluje kot praktični kondenzator. Električni ekvivalent takšnega sistema je lahko zasnovan kot tipičen model s strnjenimi elementi, ki vključuje idealni kondenzator brez izgub, zaporedoma z uporom, znan kot enakovreden serijski upor ali ESR. ESR predstavlja predvsem izgube v kondenzatorju, vrednost ESR je pri dobrem kondenzatorju zelo majhna, pri slabem kondenzatorju pa je vrednost ESR precej velika.

Faktor disipacije

Je merilo stopnje izgube energije v dielektriku zaradi nihanja dielektričnega materiala zaradi uporabljene izmenične napetosti. Vzajemni faktor kakovosti je znan kot faktor odvajanja, ki je izražen kot Q = 1 / D. Kakovost kondenzatorja je znana po faktorju disipacije. Formula faktorja disipacije je

D = wR_4.C_4.

Scheringov most-fazorski diagram

Za matematično interpretacijo si oglejte fazorski diagram, to je razmerje med ESR in reaktanco kapacitivnosti. Znan je tudi kot tangenta kota izgube in je pogosto izražen kot

Tan tanta = ESR / X_C

Testiranje tan tan delte

Preskušanje tanta delta poteka na izolaciji navitij in kablov. To preskušanje se uporablja za merjenje poslabšanja stanja kabla.

Izvajanje testiranja tan tan delte

Za izvedbo preskusa tanta delta je treba preskusiti izolacijo kablov ali navitij, jo najprej izolirati in odklopiti. Od nizkofrekvenčnega vira napajanja se uporabi preskusna napetost in krmilnik tan delta izvede potrebne meritve, do nazivne napetosti kablov pa se preskusna napetost v korakih poveča. Iz zgornjega fazorskega diagrama Scheringovega mostu lahko izračunamo vrednost tan tante, ki se imenuje tudi D (disipacijski faktor). Tanta delta je izražena kot

Tan tanta = stranišče_1.R_1.= W * (C_dvaR_4./ R3) * (R_3.C_4./ C_dva) = WC_4.R_4.

Merjenje relativne prepustnosti s Scheringovim mostom

Nizko prepustnost dielektričnega materiala se meri s pomočjo Scheringovega mostu. Razporeditev vzporedne plošče relativne prepustnosti je matematično izražena kot

e_r₌C_sd / ε₀TO

Kjer je 'Cs' vrednost izmerjene kapacitivnosti z upoštevanjem vzorca kot dielektrika ali kapacitivnosti vzorca, 'd' je prostor med elektrodama, 'A' je efektivna površina elektrod, 'd' je debelina vzorca, 't' je reža med elektrodo in vzorcem je 'x' zmanjšanje ločevanja med elektrodo in vzorcem, ε0 pa propustnost prostega prostora.

merjenje relativne prepustnosti

Kapaciteta med elektrodo in vzorcem je matematično izražena kot

C = C_SC₀/ C_S+ C₀……… eq (a)

Kje C_S= ε_re₀A / d C₀= ε₀A / t

Namestnik C_Sin C.₀vrednosti v enačbi (a)

C = (npr_re₀A / d) (npr₀A / t) / (npr_re₀A / d) + (npr₀A / t)

Matematični izraz za zmanjšanje vzorca je prikazan spodaj

e_r= d / d - x

To je razlaga merjenja relativne prepustnosti s Scheringovim mostom.

Lastnosti

Značilnosti Scheringovega mostu so

Iz potencialnega ojačevalnika dobimo visokonapetostno napajanje.
Za vibracije mostu se galvanometer uporablja kot detektor
V krakih ab in ad so nameščeni visokonapetostni kondenzatorji.
Impedanca roke bc in cd sta nizki, impedance roke ab in ad pa visoki.
Točka ‘c’ na sliki je ozemljena.
Impedanca 'ab' in 'ad' roke je visoka.
V kraku 'ab' in 'ad' je izguba moči zelo majhna, ker je impedanca krakov ab in ad velika.

Povezave

Povezave so bile dodeljene kompletu mostov Schering, kot sledi.

Pozitivni priključek vhoda povežite s pozitivnim priključkom vezja
Priključite negativni priključek vhoda na negativni priključek vezja
Vrednost upora R3 nastavite na nič položaj in vrednost kapacitivnosti C3 nastavite na nič položaj
Nastavite upor R2 na 1000 ohmov
Vklopite napajanje
Po vseh teh povezavah boste videli odčitek v ničelnem detektorju, zdaj prilagodite desetletni upor R1, da dobite najmanjši odčitek v digitalnem ničelnem detektorju
Zapišite si odčitke upora R1, R2 in kapacitivnosti C2 ter izračunajte vrednost neznanega kondenzatorja po formuli
Ponovite zgornje korake tako, da prilagodite vrednost upora R2
Na koncu izračunajte kapacitivnost in upor z uporabo formule. To je razlaga delovanja in povezav Scheringovega mostu

Previdnostni ukrepi

Nekateri previdnostni ukrepi, ki jih moramo upoštevati pri povezovanju mostu, so

Pazite, da napetost ne sme presegati 5 voltov
Pred vklopom napajanja preverite pravilno povezave

Aplikacije

Nekatere aplikacije uporabe Scheringovega mostu so

Scheringovi mostovi, ki jih uporabljajo generatorji
Uporabljajo ga motorni motorji
Uporablja se v hišnih industrijskih omrežjih itd

Prednosti Scheringovega mostu

Prednosti Scheringovega mostu so

V primerjavi z drugimi mostovi so stroški tega mostu manjši
Iz frekvence so enačbe ravnotežja proste
Pri nizkih napetostih lahko meri majhne kondenzatorje

Slabosti Scheringovega mostu

Pri nizkonapetostnem Scheringovem mostu obstaja več pomanjkljivosti, zaradi katerih so za merjenje majhne kapacitivnosti potrebni visokofrekvenčni in napetostni Scheringov most.

Pogosta vprašanja

1). Kaj je obrnjeni most Schering?

Scheringov most je ena vrsta mostu izmeničnega toka, ki se uporablja za merjenje kapacitivnosti kondenzatorjev.

2). Kateri tip detektorja se uporablja pri mostovih z izmeničnim tokom?

Tip detektorja, ki se uporablja pri mostovih z izmeničnim tokom, je uravnotežen detektor.

3). Kaj pomeni mostno vezje?

Mostno vezje je ena vrsta električnega vezja, ki je sestavljeno iz dveh vej.

“kalkulator barvne kode upora ”

4). Za katero meritev se uporablja Scheringov most?

Scheringov most se uporablja za merjenje kapacitivnosti kondenzatorjev.

5). Kako uravnotežite mostno vezje?

Mostno vezje je treba uravnotežiti tako, da upoštevamo dva pogoja ravnotežja, to sta velikost in fazni kot.

V tem članku je pregled Scheringova teorija mostu , obravnavane so prednosti, aplikacije, slabosti, povezave mostnega vezja, merjenje relativne prepustnosti, visokonapetostno Scheringovo mostno vezje, merjenje tan delta in osnove AC mostnega vezja. Tukaj je vprašanje za vas, kakšen je faktor moči Scheringovega mostu?