Мост измерительный постоянного тока «ммв» — малый мост витстона, 1958 г

Модификации

Используя мост Уитстона, можно с большой точностью измерять сопротивление.

Различные модификации моста Уитстона позволяют измерять другие физические величины:

• ёмкость;
• индуктивность;
• импеданс;
• концентрацию газов;
• и другое.

Прибор explosimeter (англ.) позволяет определить, превышена ли допустимая концентрация горючих газов в воздухе.

Мост Кельвина (англ. Kelvin bridge), также известный как мост Томсона (англ. Thomson bridge), позволяет измерять малые сопротивления, изобретён Томсоном.

Вид спереди прибора, построенного на основе моста Кельвина

Прибор Максвелла позволяет измерять силу переменного тока, изобретён Максвеллом в 1865 году, усовершенствован Блюмлейном около 1926 года.

Мост Максвелла (англ. Maxwell bridge) позволяет измерять индуктивность.

Мост Фостера (англ. Carey Foster bridge) позволяет измерять малые сопротивления, описан Фостером (англ. Carey Foster) в документе, опубликованном в 1872 году.

Делитель напряжения Кельвина-Варли (англ. Kelvin–Varley divider) построен на основе моста Уитстона.

Технические характеристики

Основные метрологические и технические характеристики мостов приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1

Коэффициент плеч отношений	Диапазон измерений, Ом	Класс точности	Напряжение источника питания, В
Внутренний гальванометр	Внешний гальванометр
х0,001	1 — 9,99	2	2	4,5
х0,01	10 — 99,99	0,2	0,2
х0,1	100 — 999,9	0,2	0,2
х1	1000 — 9999	0,2	0,2
х10	10000 — 99990	1	0,5	6
х100	100000 — 499900	2	15
х100	499900 — 999900	5
х1000	1000000 — 9999000	20	2

Таблица 2

Наименование характеристики	Значение
Пределы допускаемой основной погрешности декад магазина сопротивлений сравнительного плеча, % Декада х1 Декада х10 Декада х100 Декада х1000	±2 ±1 ±0,1 ±0,1
Среднее значение начального сопротивления магазина, Ом	0,02
Вариация начального сопротивления магазина сопротивлений сравнительного плеча, Ом, не более	0,003
Пределы допускаемой дополнительной погрешности магазина сопротивлений сравнительного плеча в рабочем диапазоне температур, %	не более основной
Минимальное значение сопротивления плеч отношений, Ом	1
Электрическое сопротивление изоляции, Ом, не менее	107
Электрическая прочность изоляции (переменный ток), кВ	0,5
Время установления показаний гальванометра, с	менее 4
Напряжение питания постоянного тока в зависимости от диапазона измерений, В	от 4,5 до 15
Г абаритные размеры (ШхДхВ), мм	225х175х120
Масса, кг, не более	2,3
Нормальные условия применения: температура окружающего воздуха, °С относительная влажность воздуха, %	20±1,5 от 40 до 60
Рабочие условия применения: температура окружающего воздуха, °С относительная влажность воздуха, %	от 10 до 35 от 25 до 75
Средняя наработка на отказ, ч	16000
Средний срок службы, лет, не менее	10

Типичная схема мостового преобразователя

В этой схеме для контроля и ограничения тока применяется трансформатор тока. Это оправдано для мощных преобразователей. Обычно по мостовой схеме строятся именно мощные преобразователи, так что в основном используются токовые трансформаторы. Но если Вы захотите спроектировать относительно маломощный мостовой источник питания, то можно для контроля тока применить считывающий резистор. Тогда нужно соединить нижние ключи, подключить резистор и обратные диоды так, как это показано в пушпульной схеме. Дальше в форме расчета мы посчитаем сопротивление и мощность этого резистора (R7).

Схема может строиться на основе ШИМ — контроллера 1156ЕУ2 (D1). Кроме него в схеме применяются два драйвера полумоста (D3, D4), например, IR2184. Именно эти драйверы обеспечивают правильное (описанное выше) переключение транзисторов. Эти драйвера предназначены только для работы с полевыми транзисторами, так что биполярные транзисторы в этой схеме применяться не могут.

Расчет

В целом расчет аналогичен расчету для пушпульной схемы. Так что я приведу только те формулы, которые отличаются.

Как и для пушпульной схемы, мы рекомендуем выбирать максимальный коэффициент заполнения около 80%

При расчете трансформатора формулы такие же, как в пушпульной схеме с учетом того, что в мостовой схеме одна первичная обмотка. Количество витков в ней равно количеству витков в одной из половинок пушпульного трансформатора, а толщина провода вдвое больше, так как средний ток через нее вдвое больше.

[Максимальное напряжение коллектор — эмиттер VT2, VT9, VT11, VT12, В] = [Максимальное входное напряжение, В]

Коррекция асимметрии

Для того, чтобы исключить одностороннее намагничивание сердечника трансформатора иногда включают последовательно с первичной обмоткой конденсатор. Это гарантирует отсутствие одностороннего намагничивания. Но с другой стороны конденсатор снижает максимальную мощность преобразователя. Для мощных схем потребуется конденсатор большой емкости, рассчитанный на большой ток. Другим решением является применение в сердечнике трансформатора небольшого зазора (0.025 — 0.05 мм). Такой зазор гарантирует саморазмагничивание.

[Емкость последовательного конденсатора, Ф] = 5 * [Максимальная средняя сила тока через дроссель L1, А] * [Коэффициент трансформации] * [Максимальный коэффициент заполнения] / ([Минимальное входное напряжение, В] * [Частота работы контроллера D1, Гц])

Такой выбор емкости обеспечит изменение напряжения на нем в пределах 10% от минимального входного.

Конденсатор лучше выбирать рассчитанный на максимальное входное напряжение. Это обеспечит надежный запас.

(читать дальше…) :: (в начало статьи)

1

2

3

:: ПоискТехника безопасности :: Помощь

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите!Задать вопрос. Обсуждение статьи.

Еще статьи

Прямоходовый однотактный импульсный преобразователь напряжения, источн…
Как сконструировать прямоходовый импульсный преобразователь. В каких ситуациях о…

Инвертор, преобразователь, чистая синусоида, синус…
Как получить чистую синусоиду 220 вольт от автомобильного аккумулятора, чтобы за…

Силовой мощный импульсный трансформатор, дроссель. Намотка. Изготовить…
Приемы намотки импульсного дросселя / трансформатора….

Зарядное устройство. Импульсный автомобильный зарядник. Зарядка аккуму…
Схема импульсного зарядного устройства. Расчет на разные напряжения и токи….

Обратноходовый импульсный преобразователь напряжения, источник питания…
Как работает обратноходовый стабилизатор напряжения. Где он применяется. Описани…

Прямоходовый импульсный преобразователь напряжения. Выбор ключа — бипо…
Как сконструировать прямоходовый импульсный источник питания. Как выбрать мощные…

Понижающий импульсный источник питания. Обратная связь по напряжению. …
Шаг 4. Метод расчета цепей компенсации усилителя ошибки. Как применять полевые т…

Преобразователь однофазного в трехфазное. Конвертер одной фазы в три. …
Схема преобразователя однофазного напряжения в трехфазное….

Применение

Мостовая схема лучше всего подходит для мощных источников питания с высоковольтным входом. На такой схеме строятся, например, большинство импульсных сварочных аппаратов.

У схемы два основных недостатка. Во-первых, высокие потери на проводимость при больших входных токах. Во-вторых, сложность, большое количество компонентов, а значит высокая стоимость.

Диоды VD12, VD13 HER308.

Номиналы следующих элементов выбираются согласно рекомендациям производителя IR2184.

Резисторы R21, R22, R23, R24 20 Ом.

Конденсаторы C10, C11 1 мкФ, рассчитанные на напряжение питания драйверов.

Измерение сопротивлений с помощью моста Уитстона

Принцип измерения сопротивления основан на уравнивании потенциала средних выводов двух ветвей (см. ).

1. В одну из ветвей включён двухполюсник (резистор), сопротивление которого требуется измерить (Rx{\displaystyle R_{x}}).

Другая ветвь содержит элемент, сопротивление которого может регулироваться (R2{\displaystyle R_{2}}; например, реостат).

Между ветвями (точками B и D; см. ) находится индикатор. В качестве индикатора могут применяться:

• гальванометр;
•  — прибор, отклонение стрелки которого показывает наличие тока в цепи и его направление, но не величину. На шкале такого прибора отмечено только одно число — ноль;
• вольтметр (RG{\displaystyle R_{G}} принимают равным бесконечности: RG=∞{\displaystyle R_{G}=\infty });
• амперметр (RG{\displaystyle R_{G}} принимают равным нулю: RG={\displaystyle R_{G}=0}).

Обычно в качестве индикатора используется гальванометр.

1. Сопротивление R2{\displaystyle R_{2}} второй ветви изменяют до тех пор, пока показания гальванометра не станут равны нулю, то есть потенциалы точек узлов D и B не станут равны. По отклонению стрелки гальванометра в ту или иную сторону можно судить о направлении протекания тока на диагонали моста BD (см. ) и указывают в какую сторону изменять регулируемое сопротивление R2{\displaystyle R_{2}} для достижения «баланса моста».

Когда гальванометр показывает ноль, говорят, что наступило «равновесие моста» или «мост сбалансирован». При этом:

отношение R2/R1{\displaystyle R_{2}/R_{1}} равно отношению Rx/R3{\displaystyle R_{x}/R_{3}}:

R2R1=RxR3,{\displaystyle {\frac {R_{2}}{R_{1}}}={\frac {R_{x}}{R_{3}}},}

откуда

Rx=R2R3R1;{\displaystyle R_{x}={\frac {R_{2}R_{3}}{R_{1}}};}

• разность потенциалов между точками B и D (см. ) равна нулю;
• ток по участку BD (через гальванометр) (см. ) не протекает (равен нулю).

Сопротивления R1{\displaystyle R_{1}}, R3{\displaystyle R_{3}} должны быть известны заранее.

1. Изменяют сопротивление R2{\displaystyle R_{2}} до баланса моста.

1. Вычисляют искомое сопротивление Rx{\displaystyle R_{x}}:

Rx=R2R3R1.{\displaystyle R_{x}={\frac {R_{2}R_{3}}{R_{1}}}.}

Вывод формулы см. ниже.

Точность

При плавном изменении сопротивления R2{\displaystyle R_{2}} гальванометр способен зафиксировать момент наступления равновесия с большой точностью. Если величины R1{\displaystyle R_{1}}, R2{\displaystyle R_{2}} и R3{\displaystyle R_{3}} были измерены с малой погрешностью, величина Rx{\displaystyle R_{x}} будет вычислена с большой точностью.

В процессе измерения сопротивление Rx{\displaystyle R_{x}} не должно изменяться, так как даже небольшие его изменения приведут к нарушению баланса моста.

Недостатки

К недостаткам предложенного способа можно отнести:

необходимость регулирования сопротивления R2{\displaystyle R_{2}}. На поиски «равновесия» тратится время. Гораздо быстрее измерить несколько параметров цепи и вычислить Rx{\displaystyle R_{x}} по другой формуле.

Полупроводниковые схемы

Любой выпрямитель — это схема. Она включает в себя вторичную обмотку трансформатора, выпрямляющий элемент, электрический фильтр и нагрузку. При этом существует возможность получать умножение напряжения. Выпрямленное напряжение — это сумма постоянного и переменного напряжений. Переменная составляющая — это нежелательная компонента, которую уменьшают тем или иным способом. Но поскольку используются полуволны переменного напряжения, иначе быть не может.

Его можно уменьшить двумя способами:

• улучшая эффективность электрического фильтра;
• улучшая параметры выпрямляемого переменного напряжения.

Простейший выпрямитель однополупериодный. Он отсекает одну из полуволн переменного напряжения. Поэтому коэффициент пульсаций в такой схеме получается самым большим. Но если выпрямляется трехфазное напряжение с одним диодом в каждой фазе, а также одним и тем же фильтром, получится в три раза меньший коэффициент пульсаций. Однако наилучшими характеристиками обладают двухполупериодные выпрямители.

Использовать обе полуволны переменного напряжения можно двумя способами:

• по схеме моста;
• по схеме со средней точкой обмотки (схема Миткевича).

Сравним обе эти схемы для одного и того же значения выпрямленного напряжения. В схеме моста используется меньше витков вторичной обмотки трансформатора, что является преимуществом. Но при этом в однофазном выпрямительном мосте необходимы четыре диода. В схеме со средней точкой необходимо в два раза больше витков вторичной обмотки со средней точкой, что является недостатком. Еще один недостаток этой схемы — необходимость симметрии частей обмотки относительно средней точки.

Схема устройства стабилизатора напряжения

Асимметрия будет дополнительным источником пульсаций. Но зато в этой схеме нужны только два диода, что является преимуществом. При выпрямлении на диоде существует напряжение. Его величина почти не изменяется в зависимости от силы тока, протекающего через этот диод. Поэтому мощность, рассеиваемая на полупроводниковом диоде, растет по мере увеличения силы выпрямленного тока.

Это весьма ощутимо при большой силе тока, и поэтому полупроводниковые диоды размещаются на охлаждающих радиаторах и при необходимости обдуваются.

При выпрямлении тока большой силы два диода схемы со средней точкой будут экономичнее и компактнее в сравнении с четырьмя диодами выпрямительного моста. Схемы выпрямителей в свое время не появились из ниоткуда. Их изобрели инженеры. Поэтому схемы выпрямителей в литературе иногда называются в связи с именами своих первооткрывателей. Мостовая схема именуется как «полный мост Гретца». Схема со средней точкой — «выпрямитель Миткевича».

Силовой трансформатор

Это устройство предназначено для согласования напряжений на входе и выходе выпрямительного устройства. Другими словами, трансформатор осуществляет разделение сети нагрузки и сети питания. Существуют всевозможные варианты схем соединения обмоток этого трансформатора, выбор которых зависит от типа схемы выпрямления устройством. На величину выходного напряжения трансформатора U₂ влияет величина напряжения на выходе выпрямительного моста U_н.

Трансформатор способен выполнить гальваническую развязку частоты f₁ с сетью питания U₁, I₁, и нагрузочную цепь с U_н, I_н одновременно. В настоящее время появилась возможность проектировать и производить инверторы высокого напряжения, функционирующие на повышенной частоте и выпрямляющие напряжение. Для этого применяются схемы бестрансформаторного выпрямления, в которых блок вентилей подключается сразу к первичной сети питания.

Силовой трансформатор

Диодный мост

Этот блок выполняет основную функцию в устройстве выпрямителя, преобразуя переменный ток в постоянный. В блоке применяются чаще всего элементы в виде диодов. На выходе блока вентилей снимается постоянное напряжение, имеющее повышенный уровень импульсов, который зависит от числа фаз сети питания и схемой выпрямителя.

Диодный мост

Устройство фильтрования

Фильтрующая часть выпрямителя обеспечивает необходимый уровень пульсаций напряжения на выходе выпрямителя в соответствии с предъявляемыми требованиями нагрузки. В схеме фильтрующего устройства применяются сглаживающий дроссель или сопротивление, подключенные последовательно, и конденсаторы, подключенные параллельно выходу питания.

Однако чаще всего фильтры выполняют по схемам несколько сложнее. В маломощных выпрямителях нет необходимости в применении дросселя и резистора. В схемах выпрямителей для трехфазной сети величина импульсов меньше, тем самым становятся легче условия функционирования фильтра.

Мостовая схема

Принципиальная схема моста Шеринга ( питание переменным напряжением с частотой, на которой проводятся измерения.| Принципиальная схема двойного Т — образного моста ( питание переменным напряжением с частотой, на которой проводятся измерения.

Мостовые схемы, работающие при высоких частотах, требуют тщательного экранирования и компенсации индуктивностей и емкостей линий связи. Работа при высоких частотах требует наличия известного опыта у экспериментатора.
 

Мостовая схема, или просто мост, представляет собой электрическую схему, к двум зажимам которой подведено питание, а к двум другим подключен нулевой указатель. Четыре сопротивления, образующие замкнутый четырехугольник, называют плечами моста, а цепи питания и нулевого указателя — диагоналями. Измеряемое сопротивление является одним из четырех плечей моста.
 

Мостовая схема состоит из термисторов, включенных в ее плечи, постоянных сопротивлений Rg и i. Сигнал, появляюп йся при разбалансе схемы с диагонали моста, подается на делитель напряжения ( сопротивления Rg, Rg, Е) через переключатель / Zj. Из-за индуктивного характера нагрузки ( первичная обмотка трансформатора Тр), делитель обеспечивает выбранную кратность деления напряжения сигнала только при определенной частоте. При изменении частоты переключателем П кратность деления напряжения нарушается.
 

Мостовая схема является двухтактной. При этом через нагрузку RH ток проходит в одном направлении.
 

Мостовые схемы с переменными индуктивностью и емкостью применяют, как правило, в области начальной проницаемости. Для расширения пределов измерения в сторону больших значений индукции равновесие моста следует осуществлять по первой гармонике. Для этой цели в качестве нулевого индикатора в диагонали моста используют не телефон, а усилитель с фильтром, настроенный на первую гармонику. С выхода усилителя сигнал подают на осциллограф или индикаторную лампу.
 

Мостовая схема питается переменным напряжением 6 3 В от накальной обмотки трансформатора.
 

Двухполупериодное выпрямление по мостовой схеме.

Мостовая схема рис. 1.24, а имеет структуру, аналогичную мосту Уитстона, в котором сопротивления заменены вентилями.
 

Мостовые схемы питаются постояевым током 10 в от аккумуляторной батареи или от специального источника питания.
 

Схема термокомпенсации мостов от источников переменного тока.

Мостовые схемы с болометрами практически аналогичны схемам с термисторами. Для измерения уровней мощности свыше 10 мВт мостовые схемы с болометрами несколько усложняют. Из-за низкой чувствительности и неизбежного разброса сопротивлений болометров в процессе их изготовления оказывается невозможным установить начальный баланс моста при заданных значениях постоянного и переменного токов низкой частоты. Поэтому наряду с регулировкой мощности для первоначального подогрева в схеме предусматривают регулировку сопротивлений плеч моста, симметричного плечу, в которое включен болометр.
 

Мостовые схемы обладают большой точностью, высокой чувствительностью, широким диапазоном измеряемых значений, возможностью создания как специализированных приборов, предназначенных для измерения какой-либо одной величины, так и универсальных приборов с ручным уравновешиванием или автоматических с цифровым отсчетом.
 

Схемы мостов для измерения индуктивности.| Схемы соединения катушек при измерении взаимной индуктивности методом двукратного измерения.| Схема моста с трансформаторными плечами отношения.

Мостовые схемы, приведенные на рис. 4.19, могут быть использованы для измерения взаимной индуктивности между двумя катушками. Для этого они соединяют -, ся последовательно и взаимная индуктивность М определяется методом двукратного измерения.
 

Преимущество — мостовая схема

Мостовая схема выпрямления.| Последовательное соединение диодов и их шунтирование резистором.

Преимущество мостовой схемы перед предыдущей заключается в том, что в ней используется трансформатор без средней точки, а в некоторых случаях возможно использование мостовой схемы выпрямителя без трансформатора.
 

Мостовая схема.

Преимущество мостовой схемы по сравнению с двухполупе-риодной схемой с нулевым выводом заключается в меньшем обратном напряжении на каждом диоде, меньшей расчетной мощности трансформатора, а также возможности осуществления выпрямления без применения трансформаторов с непосредственным подключением сетевого напряжения к вентильному мосту. Впрочем, эту возможность используют редко, так как трансформатор обычно необходим для получения заданной величины выпрямленного напряжения.
 

Преимущество мостовой схемы состоит в том, что ею можно пользоваться без специального трансформатора с выводом средней точки. Кроме того, в мостовой схеме обратное напряжение, приходящееся на каждый вентиль в непроводящую часть периода, в два раза меньше, чем в обычной двухполупроводной схеме.
 

Мостовая схема включения тен-зорезисторов.

Преимущество мостовой схемы заключается в том, что с ее помощью измеряют только изменение сопротивления тензорезисторов Rl; R2; R3 и R4, а не общее их сопротивление.
 

Преимуществом мостовой схемы по сравнению с предыдущей является более простой трансформатор и меньшее обратное напряжение диодов, что полностью компенсирует увеличение числа диодов. Указанные обстоятельства являются причиной более широкого применения мостовой схемы на практике.
 

Второе преимущество мостовых схем преобразователей заключается в общих положительных свойствах балансных схем, а именно: нечувствительность к значительным нестабилыюстям питающих напряжений.
 

Из преимуществ мостовой схемы отметим: в 2 раза меньшее по сравнению с предыдущей схемой обратное напряжение; лучшее использование трансформатора, так как ток во вторичной обмотке его проходит в течение всего периода; наконец, возможность применения схемы без трансформатора.
 

Схемы выпрямления и соответствующие диаграммы напряжения.

К числу преимуществ мостовой схемы относятся вдвое меньшее значение обратного напряжения на каждом вентиле, меньшая габаритная мощность и вес трансформатора выпрямительной схемы.
 

Это является преимуществом мостовой схемы по сравнению со схемой с нулевым выводом. Недостатком мостовой схемы является необходимость иметь в ней четыре вентиля, а не два, как в схеме с нулевым выводом.
 

Трансформатор для ртутного выпрямителя. а — соединение обмоток по схеме звезда — двойной зигзаг. б — диаграмма э. д. с.

Это составляет ценнее преимущество мостовой схемы.
 

Связанные материалы

Ремонт и переделка проигрывателя винила SONY- PS-242…
Попал мне в руки вот такой агрегат. Настоящий японец. Состояние внешне красивое, но нерабочее….

Восстановлена схема генератора ГЗШ-63. Ламповый «гена» из 1965!…
Генератор звуковой школьный, хорошо известный по радиокружкам, с мощным выходом и классическим…

Полный усилитель на микросхемах. Часть 5-2. Компенсация сопротивления соединительных проводов акустических систем…
Не мечтай, действуй! Интерфейсные искажения, возникающие между УМЗЧ и акустической системой, явно…

LIMP Arta Software — программный измеритель RCL…
Продолжу описание программы LIMP из пакета фирмы Arta Software. С ее помощью можно определять…

Измерение индуктивности трансформатора или дросселя…
Часто самодельщики-ламповики озадачены определением индуктивности обмотки(ок)…

SE Усилитель “Trancemaster”. Схема А.И. Манакова с автосмещением…
Схема не нова и много раз была опубликована в радиолюбительских журналах и в Интернете. Несмотря на…

Простой модульный вольтметр переменного напряжения на PIC16F676…
Простой вольтметр переменного напряжения с частотой 50 Гц, выполнен в виде встраиваемого модуля,…

Транзисторный фильтр питания с высоким КПД для аудиоаппаратуры…
При создании прибора для ремонта телевизоров мне потребовался регулируемый источник питания 30-300…

Мой ламповый SE на 6Ф3П (ECL82) по А. Манакову…
Заняться лампами была давняя мечта. Но останавливало изготовление выходных трансформаторов,…

Простой пробник-измеритель полевых JFET транзисторов…
Вот уж не думал, что придется развлекаться с полевыми транзисторами. Когда транзисторы попали в…

В. Трамперт. Измерение, управление и регулирование с помощью AVR микроконтроллеров….
Книга описывает особенности применения AVR-микроконтроллеров в технике измерения, управления и…

DVD/VCR/HDD рекордеры и проигрыватели. Устройство и ремонт…
DVD/VCR/HDD рекордеры и проигрыватели. Устройство и ремонт Серия «Ремонт» №107. Приложение к…

Мост — переменный ток

Мосты переменного тока используются для измерения индуктивности, емкости, частоты. В качестве нулевого индикатора НИ используется электронный милливольтметр или осциллограф.
 

Мосты переменного тока измерительные.
 

Мосты переменного тока служат в основном для измерений комплексных сопротивлений. Простейшими и наиболее распространенными являются четырехплечие мосты переменного тока.
 

Схема моста переменного тока.

Мосты переменного тока питают либо от сети промышленной частоты, либо от генераторов звуковой частоты.
 

Мосты переменного тока широко применяются для измерения емкости и угла потерь конденсаторов, индуктивности и добротности катушек, взаимной индуктивности и частоты.
 

Мосты переменного тока имеют ряд преимуществ по сравнению с аналогичными мостами постоянного тока: питание измерительной схемы осуществляется переменным током 6 3 в от одной из обмоток силового трансформатора электронного усилителя, поэтому нет надобности в периодической проверке напряжения питания и в смене сухих элементов; отсутствует вибрационный преобразователь.
 

Схема одинарного моста переменного тока.| Схемы мостов переменного тока для измерения емкости конденсаторов без потерь ( а и с потерями ( б.| Схема моста переменного тока для измерения индуктивности.

Мосты переменного тока применяют главным образом для измерения индуктивностей и емкостей различных устройств.
 

Мосты переменного тока служат в основном для измерений комплексных сопротивлений. Простейшими и наиболее распространенными являются четырехплечие мосты переменного тока.
 

Эквивалентная схема моста переменного тока прибора ИПЛ-48.| Схема моста постоянного тока.

Мост переменного тока применяется также для измере ния индуктивностей катушек и емкостей конденсаторов.
 

Мост переменного тока Хартсхорна. Схема моста переменного тока Хартсхориа изображена на фиг. Источником питания SG обычно служит генератор звуковых частот. Обычно используются частоты от 20 гц до нескольких сот герц. Для стабильности результатов не следует пользоваться частотами, которые лежат слишком близко к гармоникам частоты городской электросети. В Лейдене и в Бюро стандартов М2 состоит из четырех групп катушек ( каждая группа но 10 катушек) и вариометра с непрерывным изменением показаний. Взаимоиндукции величиной до 3 мгенри могут измеряться с точностью, лучшей 0 01 мкзенри.
 

Мосты переменного тока используются как для измерения активных сопротивлений, так и для измерения индуктивностей и емкостей. Однако если мост питается переменным током от источника одной частоты, а работать измеряемые элементы должны в схемах, где проходят токи других частот, то значения, полученные в результате измерений, могут сильно отличаться от значений параметров, которые будут иметь эти элементы в процессе работы.
 

Мосты переменного тока могут иметь индуктивную связь между плечами моста и между плечами моста и цепью источника питания или индикатора. Преимущество ее заключается в том, что она позволяет при большом сопротивлении плеч Z3 и Z4 по отношению к источнику питания моста получить малые значения сопротивлений этих плеч по отношению к индикатору и, следовательно, близкие к значению, определяемому условиями ( 85) максимальной чувствительности.
 

Где используют измерительный мост Уитстона?

Измерительные элементы применяют в работе с кабельными линиями из металла. Они позволяют нейтрализовать постороннее влияние для более эффективной локализации дефектов. Гарантированы высокоточные результаты в рамках диапазона измеряемых величин.

С помощью мостовой схемы Уитстона можно вычислить сопротивление изменяющегося элемента. Схемы используют в конструкциях электронных весов, электронных термометров и терморезисторов.

Среди промышленных образцов широко известны приборы с ручной калибровкой равновесия:

• ММВ – измеряет сопротивление проводника постоянного напряжения;
• Р333 – схема одинарного моста, с помощью которой выявляется поврежденный участок кабеля.

Модификации

Используя мост Уитстона, можно с большой точностью измерять сопротивление.

Различные модификации моста Уитстона позволяют измерять другие физические величины:

• ёмкость;
• индуктивность;
• импеданс;
• концентрацию газов;
• и другое.

Прибор explosimeter (англ.) позволяет определить, превышена ли допустимая концентрация горючих газов в воздухе.

Мост Кельвина (англ. Kelvin bridge), также известный как мост Томсона (англ. Thomson bridge), позволяет измерять малые сопротивления, изобретён Томсоном.

Вид спереди прибора, построенного на основе моста Кельвина

Прибор Максвелла позволяет измерять силу переменного тока, изобретён Максвеллом в 1865 году, усовершенствован Блюмлейном около 1926 года.

Мост Максвелла (англ. Maxwell bridge) позволяет измерять индуктивность.

Мост Фостера (англ. Carey Foster bridge) позволяет измерять малые сопротивления, описан Фостером (англ. Carey Foster) в документе, опубликованном в 1872 году.

Делитель напряжения Кельвина-Варли (англ. Kelvin–Varley divider) построен на основе моста Уитстона.

Принцип работы моста Уитстона

Мостовая схема Ч. Уинстона состоит из 2-х плеч. В каждом 2 резистора. Соединяет 2 параллельные ветви еще одна. Ее название – мостик. Ток проходит от клеммы с минусом к верхнему пику мостовой схемы.

Разделившись по 2 параллельным ветвям, ток идёт к положительной клемме. Величина сопротивления в каждой ветви непосредственно влияет на количество тока. Равное сопротивление на обеих ветвях говорит о том, что в них течет аналогичное количество тока. В таких условиях мостовой элемент уравновешен.

Если в ветвях неравное сопротивление, ток в электросхеме начинает движение от ветви с высоким уровнем сопротивления к ветви с наименьшим. Так продолжается, пока 2 верхних элемента цепей остаются равны по своей величине. Аналогичное положение резисторы имеют в схемах, которые используют в системах контроля и измерения.

Назначение и практическое использование

Область использования моста, набранного из диодов, довольно широка. Это могут быть блоки питания и узлы управления. Он стоит во всех устройствах, питающихся от промышленной сети 220 вольт. Например, телевизоры, приёмники, зарядки, посудомоечные машины, светодиодные лампы.

Не обходятся без него и автомобили. После запуска двигателя начинает работать генератор, вырабатывающий переменный ток. Так как бортовая сеть вся питается от постоянного напряжения, ставится выпрямительный мост, через который происходит подача выпрямленного напряжения. Этим же постоянным сигналом происходит и подзарядка аккумуляторной батареи.

Выпрямительное устройство используется для работы сварочного аппарата. Правда, для него применяются мощные устройства, способные выдерживать ток более 200 ампер. Использование в устройствах диодной сборки даёт ряд преимуществ по сравнению с простым диодом. Такое выпрямление позволяет:

• увеличить частоту пульсаций, которую затем просто сгладить, используя электролитический конденсатор;
• при совместной работе с трансформатором избавиться от тока подмагничивания, что даёт возможность эффективнее использовать габаритную мощность преобразователя;
• пропустить большую мощность с меньшим нагревом, тем самым увеличивая коэффициент полезного действия.

Но также стоит отметить и недостаток, из-за которого в некоторых случаях мост не используют. Прежде всего, это двойное падение напряжения, что особенно чувствительно в низковольтных схемах. А также при перегорании части диодов устройство начинает работать в однополупериодном режиме, из-за чего в схему проникают паразитные гармоники, способные вывести из строя чувствительные радиоэлементы.

Блок питания

Ни один современный блок питания не обходится без выпрямительного устройства. Качественные источники изготавливаются с использованием мостовых выпрямителей. Классическая схема состоит всего из трёх частей:

1. Понижающий трансформатор.
2. Выпрямительный мост.
3. Фильтр.

Синусоидальный сигнал с амплитудой 220 вольт подаётся на первичную обмотку трансформатора. Из-за явления электромагнитной индукции во вторичной его обмотке наводится электродвижущая сила, начинает течь ток. В зависимости от вида трансформатора величина напряжения за счёт коэффициента трансформации снижается на определённое значение.

Между выводами вторичной обмотки возникает переменный сигнал с пониженной амплитудой. В соответствии со схемой подключения диодного моста это напряжение подаётся на его вход. Проходя через диодную сборку, переменный сигнал преобразуется в пульсирующий.

Такая форма часто считается неприемлемой, например, для звукотехнической аппаратуры или источников освещения. Поэтому для сглаживания используется конденсатор, подключённый параллельно выходу выпрямителя.

Трёхфазный выпрямитель

На производствах и в местах, где используется трёхфазная сеть, применяют трёхфазный выпрямитель. Состоит он из шести диодов, по одной паре на каждую фазу. Использование такого рода устройства позволяет получить большее значение тока с малой пульсацией. А это, в свою очередь, снижает требования к выходному фильтру.

Наиболее популярными вариантами включения трёхфазных выпрямителей являются схемы Миткевича и Ларионова. При этом одновременно могут использоваться не только шесть диодов, но и 12 или даже 24. Трёхфазные мосты используются в тепловозах, электротранспорте, на буровых вышках, в промышленных установках очистки газов и воды.