Принцип действия моста переменного тока. Условие равновесия моста переменного тока

Для измерения величин сопротивления используют мостовые схемы. Схема моста постоянного тока приведена па рисунке 1.

Рис. 1 – Схема моста постоянного тока

Мост содержит четыре резистора R1, R2, R3, R4 - образующих че­тыре плеча АС, AD, DB, ВС. В диагональ АВ включен индикатор нуля, а в диагональ CD - источник питания схемы. Изменяя сопро­тивления плеч моста, можно добиться равенства потенциалов в точ­ках А и В, а следовательно отсутствие тока через индикатор. Если бу­дет выполняться условие R1*R3 = R2*R4, то ток в цепи индикатора бу­дет отсутствовать. Это условие еще называют балансом моста и резиcтop R4, включенный в плечо, смежное но отношению к измеряемому, называют образцовым плечом сравнения. Он является основным эле­ментом при определении сопротивления R_x. Отношение сопротивле­ний R2/R3 меняется скачкообразно с кратностью 10ⁿ. Это обеспечи­вает широкие пределы измерений.

Мостовые схемы применяют в приборах ПКП для измерения электрических параметров кабельных линий — электриче­ского сопротивления каждой жилы, электрического сопротивления шлейфа, электрического сопротивления омической асимметрии, элек­трического сопротивления изоляции.

Кабельная линия состоит из жил, покрытых изоляцией. Каждая жила имеет свое собственное сопротивление (например, линия двух­проводная - жилы "а" и "б"). Значит, R_a и R_б. Сумма этих двух сопро­тивлений даст Rшл, т.е. Rшл = R_a + R_б. Разность этих сопротивлений называется омической асимметрией ΔR = R_a - R_б. Так как жилы име­ют изоляцию, то можно измерить сопротивление изоляции между жилами Rиз_аб и сопротивление изоляции между каждой жилой и зем­лей Лиз_а и Яиз_б.

Если в схеме моста постоянного тока заменить в плечах сопротивления резисторов полными сопротивлениями некоторых двухполюсников, то получим схему моста переменного тока. На рисунке 2.29приведена общая схема моста переменного тока.

Рис. 2– Схема моста переменного тока

Такой мост питается переменным напряжением, обычно от гене­ратора синусоидальной формы. В качестве индикатора баланса ис­пользуют электронные вольтметры. Условие равновесия (баланс мос­та) записывается следующим образом:

Z1 * Z3 = Z2 * Z4

Заменив сопротивление Z его выражением в показательной фор­ме, получим:

|Z1| е^jφ1 *| Z3| е^jφ3 = | Z2| е^jφ2*| Z4| е^jφ4

где |Z1|, |Z2|, |Z3|, |Z4| - модули полных сопротивлений плеч;

е^jφ1, е^jφ3, е^jφ2, е^jφ4 - фазовые сдвиги между током и напряжением в соответствующих плечах.

Тогда условие баланса распадается на два условия равновесия:

|Z1|*|Z3| = |Z2|*|Z4| и

е^jφ1 + е^jφ3 = е^jφ2 + е^jφ4

Из этого следует, что мост переменного тока можно уравновесить регулировкой не менее двух элементов схемы с переменными пара­метрами, так как нужно добиваться равновесия по модулям и фазам раздельно.

Практически мост можно привести в равновесие только последо­вательными приближениями, так как даже при раздельных регули­ровках активных и реактивных составляющих модуль и фаза изменяются одновременно.

Второе условие равновесия моста переменного тока — суммы фа­зовых сдвигов в противолежащих плечах должны быть равны друг другу, определяют построение схемы моста. То есть, если в первом и третьем плечах включены резисторы, то во втором и четвертом плечах должны находиться реактивные со­противления с обратными знаками.

Поиск по сайту: