los Los circuitos de puente se utilizan para medir varios valores de componentes. como resistencia, capacitancia, inductancia, etc. La forma simple de un circuito puente consiste en una red de cuatro resistencias / brazos de impedancia que forman un circuito cerrado. Se aplica una fuente de corriente a dos nodos opuestos y se conecta un detector de corriente a los dos nodos restantes. Este artículo analiza el funcionamiento del circuito puente de Anderson y sus aplicaciones.
Los circuitos de puente utilizan el principio de indicación nula y el método de medición de comparación, esto también se conoce como “condición de equilibrio de puente a voltaje cero. El circuito puente compara los valores de un componente desconocido con los de un componente estándar conocido con precisión. Por lo tanto, la precisión depende principalmente del circuito puente, no del indicador nulo.
Desde el circuito puente anterior, la ecuación de equilibrio es
Diferentes tipos de puentes
Se utilizan dos tipos de puentes para medir los valores de los componentes. Son puentes D.C y puentes A.C.
Los puentes de D.C son
- puente de Wheatstone
- Puente de Kelvin
Los distintos tipos de puentes A.C son,
- Puente de comparación de inductancia
- Puente de comparación de capacitancia
- Puente de Maxwell
- Hay’s bridge
- Puente de Anderson
- Puente de Schering
- Puente de Viena
Puentes A.C
Los puentes de CA se utilizan a menudo para medir el valor de la impedancia desconocida (inductancia propia / mutua de los inductores o capacitancia de los condensadores con precisión). Un circuito de puente de CA consta de cuatro impedancias, una fuente de suministro de CA y un detector equilibrado. Los detectores de equilibrio generalmente utilizados para puentes A.C son
- Auriculares (en las frecuencias de 250 Hz a 3 a 4 kHz)
- Circuito amplificador sintonizable (para un rango de frecuencia de 10 HZ a 100 Hz)
- Galvanómetros de vibración (para frecuencias de rango bajo de 5 Hz a 1000 Hz)
La respuesta nula (condición de equilibrio del puente) se puede obtener variando uno de los brazos del puente. La impedancia de un componente está en forma de polar que puede tener una magnitud y un valor de ángulo de fase. Para un circuito de CA que se muestra arriba, la impedancia se puede escribir en términos de magnitud y ángulo de fase
Donde Z1, Z2, Z3, Z4 son las magnitudes y θ1, θ2, θ3 y θ4 son ángulos de fase. El producto de todas las impedancias debe realizarse en la forma polar, donde todas las magnitudes se multiplican y se deben sumar los ángulos de fase.
Aquí, el puente debe estar equilibrado tanto para la magnitud de las condiciones como para los ángulos de fase. De las ecuaciones anteriores se deben cumplir dos condiciones para el equilibrio del puente. Igualando magnitudes de ambos lados, obtendremos la condición de magnitud como,
Z1.Z4 = Z2.Z3
Y los ángulos de fase también, θ1 + θ4 = θ2 + θ3
El ángulo de fase es + ve impedancias inductivas y –ve para las impedancias capacitivas.
Construcción y trabajo del puente de Anderson
El puente de Anderson es un puente de CA que se utiliza para medir la autoinductancia de la bobina. Permite medir la inductancia de una bobina. usando un condensador estándar y resistencias. No requiere un equilibrado repetido del puente. Es una modificación del puente de Maxwell en la que también se obtiene el valor de la autoinducción comparándolo con un condensador estándar. Las conexiones se muestran a continuación.
Construcción y trabajo del puente de Anderson
Un brazo del puente consta del inductor desconocido Lx con resistencia conocida en serie con Lx. Esta resistencia R1 incluye la resistencia de el inductor . La capacitancia C es el condensador estándar con r, R2, R3 y R4 son de naturaleza no inductiva.
Las ecuaciones de equilibrio del puente son,
i1 = i3 y i2 = i4 + ic,
V2 = i2.R3 y V3 = i3.R3
V1 = V2 + ic.r y V4 = V3 + I c r
V1 = i1.R1 + i1.ω.L1 y V4 = i4.R4
Ahora el voltaje V viene dado por,
Del circuito anterior, R2, R4 y poco común en forma de estrella, que se transforma en su forma delta equivalente para encontrar las ecuaciones de equilibrio del puente como se muestra en la siguiente figura.
Los elementos en el delta equivalente están dados por,
R5 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / R4
R6 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / R2
R7 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / r
Ahora el R7 desvía la fuente y, por lo tanto, no afecta la condición de equilibrio. Por lo tanto, al descuidar R7 y reorganizar una red como la figura (b) anterior, obtenemos un puente de inductancia de Maxwell.
Por tanto, la ecuación de equilibrio está dada por
Lx = CR3R5 y
R1 = R3. (R5 / R6)
Sustituyendo los valores de R5 y R6, obtendremos
Si el condensador utilizado no es perfecto, el valor de la inductancia permanece sin cambios, pero el valor de R1 cambia. El método de puente de Anderson también se puede utilizar para medir el condensador C si se dispone de una autoinductancia calibrada.
La ecuación anterior que obtuvimos es más compleja que la que obtuvimos en el puente de Maxwell. Al observar las ecuaciones anteriores, podemos decir fácilmente que para obtener la convergencia del equilibrio más fácilmente, se deben hacer ajustes alternativos de R1 yr en el puente de Anderson.
Ahora veamos cómo podemos obtener el valor del inductor desconocido experimentalmente. Al principio, establezca la frecuencia del generador de señal en el rango audible. Ahora ajuste R1 yr de modo que los auriculares (detector nulo) den un sonido mínimo. Mide los valores de R1 yr (obtenidos después de estos ajustes) con la ayuda del multímetro. Utilice la fórmula que hemos obtenido anteriormente para averiguar el valor de la inductancia desconocida. El experimento se puede repetir con el valor diferente del condensador estándar.
Ventajas del puente de Anderson
- Se utiliza el condensador fijo, mientras que otros puentes utilizan un condensador variable.
- El puente se utiliza para la determinación precisa de la inductancia en el rango de milímetros.
- Este puente también proporciona un resultado preciso para la determinación de la capacitancia en términos de inductancia.
- El puente es fácil de equilibrar desde el punto de vista de la convergencia en comparación con el puente de Maxwell en caso de valores bajos de Q.
Desventajas del puente de Anderson
- Es muy complicado que otros puentes en cuanto al número de componentes utilizados.
- Las ecuaciones de equilibrio también son complicadas de derivar.
- El puente no se puede proteger fácilmente debido al punto de unión adicional, para evitar los efectos de capacitancias parásitas.
Aplicaciones del puente de Anderson
- Se utiliza para medir la autoinducción de la bobina (L)
- Para encontrar el valor de reactancia inductiva (XL) de la bobina a una frecuencia específica
De la información anterior, finalmente, podemos concluir que un puente de Anderson es bien conocido por su aplicación midiendo la autoinductancia de unos pocos micro Henry a varios Henry precisamente. Esperamos que comprenda mejor este concepto. Además, cualquier duda sobre este concepto o sobre implementar proyectos eléctricos y electrónicos por favor, dé sus valiosas sugerencias comentando en la sección de comentarios a continuación. Aquí hay una pregunta para ti, ¿Cuáles son las aplicaciones de los puentes AC?
