Los circuitos que se utilizan para calcular lo desconocido resistencia , la inductancia, la capacitancia, la frecuencia y la inductancia mutua se denominan puentes de CA. Estos circuitos funcionan con una señal de voltaje CA. Estos puentes funcionan según el principio de relación de equilibrio de impedancias que se obtiene mediante el detector nulo y produce resultados precisos. En algunos de los circuitos, se puede utilizar un amplificador de CA en lugar del detector nulo. Las ecuaciones de equilibrio obtenidas del circuito se pueden usar para determinar la resistencia, capacitancia e inductancia desconocidas y también independientemente de la frecuencia. Los puentes de CA se utilizan en sistemas de comunicación , complejo eléctrico y circuitos electrónicos y muchos más. Hay diferentes tipos de puentes de CA que se utilizan en circuitos electrónicos. Son el puente Maxwells, el puente Maxwells Wein, el puente Anderson, el puente Hay, el puente Owen, el puente De Sauty, el puente Schering y el puente de la serie Wein.
Definición de puente de Maxwells
El puente de Maxwell también se conoce como puente Wein de Maxwell o forma modificada de puente de Wheatstone o el puente de capacitancia de inductancia de Maxwell, consta de cuatro brazos que se utilizan para medir inductancias desconocidas en términos de capacitancias y resistencias calibradas. Puede usarse para medir el valor de inductancia desconocido y compararlo con el valor estándar. Funciona según el principio de comparación de valores de inductancia conocidos y desconocidos.
Utiliza el método de deflexión nula para calcular la inductancia con un paralelo calibrado resistor y condensador. Se dice que el circuito puente de Maxwell está en resonancia si el ángulo de fase positivo de una impedancia inductiva se compensa con el ángulo de fase negativo de la impedancia capacitiva (conectado en el brazo opuesto). Por lo tanto, no habrá corriente fluyendo a través del circuito ni potencial a través del detector nulo.
Fórmula del puente de Maxwells
Si el puente de Maxwell está en condición de equilibrio, la inductancia desconocida se puede medir utilizando un condensador estándar variable. La fórmula del puente de Maxwell se da como (en términos de inductancia, resistencia y capacitancia)
R1 = R2r3 / R4
L1 = R2R3C4
El factor de calidad del circuito puente de Maxwell se da como,
Q = ωL1 / R1 = ωC4R4
Circuito del puente de Maxwells
El circuito de puente de Maxwell consta de 4 brazos conectados en forma de cuadrado o rombo. En este circuito, dos brazos contienen una sola resistencia, otro brazo contiene una resistencia y un inductor en combinación en serie, y el último brazo contiene una resistencia y un condensador en combinación en paralelo. El circuito de puente básico de Maxwell se muestra a continuación.
Circuito del puente de Maxwell
Una fuente de voltaje CA y un detector nulo están conectados en diagonal al circuito puente para medir el valor de inductancia desconocido y compararlo con los valores conocidos.
Ecuación de puente de Maxwells
Desde el circuito, AB, BC, CD y DA son los 4 brazos conectados en forma de rombo.
AB y CD son las resistencias R2 y R3,
BC es una combinación en serie de resistor e inductor dado como Rx y Lx.
DA es una combinación en paralelo de resistencia y condensador dada como R1 y C1
Considere que Z1, Z2, Z3 y ZX son las impedancias de los 4 brazos del circuito puente. Los valores de estas impedancias se dan como,
Z1 = (R1 + jwL1) [ya que Z1 = R1 + 1 / jwC1]
Z2 = R2
Z3 = R3
ZX = (R4 + jwLX)
O
Z1 = R1 en paralelo con C1, es decir, Y1 = 1 / Z1
Y1 = 1 / R1 + j ωC1
Z2 = R2
Z3 = R3
Zx = Rx en serie con Lx = Rx + jωLx
Tome la ecuación de equilibrio de un circuito puente de CA básico de la siguiente manera,
Z1Zx = Z2Z3
Zx = Z2Z3 / Z1
Sustituya los valores de impedancias del circuito puente de Maxwell en la ecuación de equilibrio anterior. Entonces,
Rx + jωLx = R2R3 ((1 / R1) + jωC1)
Rx + jωLx = R2R3 / R1 + jωC1R2R3
Ahora equipare los términos real e imaginario de las dos ecuaciones anteriores,
Rx = R2R3 / R1 y Lx = C1R2R3
Q = ωLx / Rx = ωC1R2R3x R1 / R2R3 = ωC1R
Donde Q = factor de calidad del circuito puente
Rx = resistencia desconocida
Lx = inductancia desconocida
R2 y R3 = resistencias no inductivas conocidas
C1 = condensador conectado en paralelo a la resistencia variable R1
Diagrama fasorial
El puente de Maxwell se usa para medir la inductancia desconocida del circuito usando resistencias calibradas y condensadores . Este circuito puente compara el valor de inductancia conocido con un valor estándar. Diagrama fasorial del puente de Maxwell circuito en la condición de equilibrio se muestra a continuación.
Diagrama fasorial
Se dice que el circuito puente de Maxwell está en una condición equilibrada si los cambios de fase de los inductores y condensadores son opuestos entre sí. Eso significa que la impedancia capacitiva y la impedancia inductiva se colocan una frente a la otra en el circuito puente. Las corrientes I3 e I4 están en fase con I1 e I2. Al variar las impedancias del circuito puente, la corriente puede retrasarse con respecto a la señal de voltaje de CA aplicada.
Los errores de medición se pueden eliminar debido a la inductancia mutua entre los dos indicadores. Dado que se pueden producir errores sustanciales debido al acoplamiento entre las bobinas en el circuito. Para lograr la condición de equilibrio del circuito, el condensador variable y la resistencia están conectados en paralelo. Las inductancias medidas en una condición de equilibrio son independientes de las frecuencias.
Tipos de puente Maxwells
Los diferentes tipos de puentes son
Puente de inductancia de Maxwells
Este tipo de circuito puente se utiliza para medir el valor de inductancia desconocido del circuito comparándolo con un valor estándar de autoinducción. Dos brazos del circuito puente tienen resistencias no inductivas conocidas, otro brazo contiene inductancia variable con una resistencia fija en serie y otro brazo contiene inductancia desconocida en serie con una resistencia. La fuente de voltaje de CA y un detector nulo están conectados a través de las uniones del circuito. El diagrama del circuito se muestra a continuación.
Puente de inductancia de Maxwell
En la condición de equilibrio, la fórmula para el circuito de inductancia de Maxwell se da como,
Donde L1 = Inductancia desconocida con una resistencia R1
R2 y R3 son las resistencias no inductivas
L2 es la inductancia variable con una resistencia fija r2
R2 es la resistencia variable en serie con L2
Puente de capacitancia de inductancia de Maxwells
Este tipo de circuito puente se utiliza para medir el valor de inductancia desconocido comparándolo con un condensador estándar variable. La señal de voltaje CA y un detector nulo están conectados en las uniones.
Puente de capacitancia de inductancia
Desde el circuito, podemos observar que,
Un brazo contiene un condensador estándar variable C1 en paralelo con una resistencia variable no inductiva R1
Los otros dos brazos contienen resistencias no inductivas R2 y R3 conocidas
Otro brazo contiene inductancia desconocida Lx con una resistencia Rx en serie cuyo valor se medirá y comparará con un valor conocido.
La expresión de la capacitancia de inductancia de Maxwell se da como, (en condición de equilibrio
Q = factor de calidad del circuito puente de Maxwell
Ventajas de los puentes Maxwells
Las ventajas son
- En la condición de equilibrio, el circuito puente es independiente de la frecuencia.
- Ayuda a medir una amplia gama de valores de inductancia en frecuencia de audio y potencia
- Para medir el valor de inductancia directamente, se utiliza la escala de resistencia calibrada.
- Se utiliza para medir el rango alto de inductancias y compararlo con un valor estándar.
Desventajas del puente Maxwells
Las desventajas son
- El condensador fijo en el circuito puente de Maxwell puede crear una interacción entre la resistencia y el equilibrio de reactancia.
- No es adecuado medir un rango alto de factor de calidad (valores Q> = 10)
- El condensador estándar variable utilizado en el circuito es muy costoso.
- No se utiliza para medir el factor de baja calidad (valor Q) debido a la condición de equilibrio del circuito. Por eso se utiliza para bobinas de calidad media.
Aplicaciones de Maxwells Bridge
Las aplicaciones son
- Utilizado en sistemas de comunicación
- Utilizado en circuitos electrónicos
- Utilizado en circuitos de potencia y frecuencia de audio
- Se utiliza para medir valores de inductancia desconocidos del circuito y se compara con un valor estándar.
- Se utiliza para medir bobinas de calidad media.
- Se utiliza en circuitos de filtro, instrumentación, circuitos lineales y no lineales.
- Utilizado en circuitos de conversión de energía.
Preguntas frecuentes
1). ¿Qué son los puentes de CA y CC?
Los puentes de CA y los puentes de CC se utilizan para medir componentes desconocidos como inductancia, capacitancia y resistencia. O mida impedancias desconocidas del circuito.
Los diferentes tipos de puentes de CA son el puente de Maxwell, el puente Wien de Maxwell, el puente Anderson, el puente Hay, el puente Owen, el puente De Sauty, el puente Schering y el puente de la serie Wein.
Los puentes de CC se utilizan para medir la resistencia desconocida en el circuito del puente. Los diferentes tipos de puentes de CC son el puente de Wheatstone, el puente Kelvin y el puente de galgas extensométricas.
2). ¿Qué puente es sensible a la frecuencia?
El puente de Viena es sensible a la frecuencia.
3). ¿Cuál es el propósito de un circuito puente?
El propósito del circuito puente es rectificar la corriente eléctrica en la fuente de alimentación y medir la impedancia desconocida del circuito y compararla con un valor conocido.
4). ¿Cuál es la fórmula de la autoinducción?
Cuando se conoce el flujo, la fórmula de la autoinductancia se da como,
L = NΦm / I.
Donde 'L' es la autoinductancia en Henry
'Φm' es el flujo magnético en la bobina
'N' es el número de vueltas
'I' es la corriente que fluye a través de la bobina en amperios.
5). ¿Qué son los osciladores RC y LC?
El oscilador LC utiliza el circuito del tanque inductor-capacitor y es un tipo de oscilador de retroalimentación positiva para producir oscilaciones sostenidas.
El oscilador lineal que utiliza resistencias y condensadores para formar la red RC con retroalimentación positiva se llama oscilador RC. También se conoce como oscilador sinusoidal.
Así que esto es todo una descripción general del puente de Maxwell definición, tipos, fórmula, ecuación, tipos, aplicaciones, ventajas y desventajas del circuito. Aquí tienes una pregunta: '¿Cuáles son los otros tipos de circuitos puente?'
