Schering Bridge는 전기 케이블 및 장비의 절연 특성을 측정하는 데 사용되는 전기 회로입니다. Harald Ernst Malmsten Schering (1880 년 11 월 25 일 – 1959 년 4 월 10 일)이 개발 한 AC 브리지 회로입니다. 균형 방정식이 주파수와 무관하다는 가장 큰 장점이 있습니다. 원래 전류 브리지는 AC 브리지이며 AC 저항, 커패시턴스 및 인덕턴스 측정에 사용되는 가장 인기 있고 편리하며 눈에 잘 띄거나 정확한 계측기입니다. Ac 브리지는 DC와 같습니다. 교량 그러나 교류 브리지와 직류 브리지의 차이점은 전원 공급 장치입니다.

Schering Bridge 란 무엇입니까?

정의: Schering 브리지는 알 수없는 커패시턴스, 상대 투자율, 손실 계수 및 커패시터의 유전 손실을 측정하는 데 사용되는 AC 브리지의 한 유형입니다. 이 브리지의 고전압은 승압 변압기를 사용하여 얻습니다. 이 브리지의 주요 목적은 커패시턴스 값을 찾는 것입니다. 연결에 필요한 주요 장치는 트레이너 키트, 디케 이드 커패시턴스 박스, 멀티 미터, CRO 및 패치 코드입니다. 커패시턴스 값을 얻는 데 사용되는 공식은 CX = C입니다._두(아르 자형₄/아르 자형_삼).

기본 AC 브리지 회로

AC 브리지에서 전력선은 저주파에서 여기 소스로 사용됩니다. 발진기 고주파 측정에서 소스로 사용됩니다. 발진기의 주파수 범위는 40Hz ~ 125Hz입니다. AC 브리지는 저항, 커패시턴스 및 인덕턴스를 측정 할뿐만 아니라 역률도 측정하고 저장 인자와 모든 AC 브리지는 휘트 스톤 브리지를 기반으로합니다. 교류 브리지의 기본 회로도가 아래 그림에 나와 있습니다.

기본 AC 브리지 회로

AC 브리지 회로의 기본 회로도는 Z1, Z2, Z3 및 Z4 4 개의 임피던스, 검출기 및 AC 전압 소스로 구성됩니다. 감지기는 지점 'b'와 'd'사이에 배치되며이 감지기는 브리지의 균형을 맞추는 데 사용됩니다. AC 전압 소스는 'a'와 'c'지점 사이에 위치하며 브리지 네트워크에 전원을 공급합니다. 'b'지점의 잠재력은 'd'지점의 잠재력과 동일합니다. 진폭과 위상 측면에서 b & d와 같은 두 잠재적 지점은 동일합니다. 크기와 위상 모두에서 전압 강하 지점 'a'에서 'b'는 전압 강하 지점 a ~ d와 같습니다.

저주파에서 측정에 사용되는 AC 브리지의 경우 전원 라인이 공급원으로 사용되고 고주파에서 측정이 수행되면 전원 공급 장치에 전자 발진기가 사용됩니다. 전자 발진기는 전원 공급원으로 사용되며 발진기가 제공하는 주파수는 고정되어 있으며 전자 발진기의 출력 파형은 본질적으로 정현파입니다. AC 브리지에 사용되는 세 가지 유형의 감지기가 있습니다. 검류계 및 조정 가능 증폭기 회로.

다른 주파수 범위가 있으며 그 점에서 특정 감지기가 사용됩니다. 헤드폰 저주파 범위는 250Hz이고 고주파 범위는 최대 3 ~ 4KHz 이상입니다. 진동 검류계 주파수 범위는 5Hz ~ 1000Hz이며 200Hz 미만에서는 더 민감합니다. 조정 가능한 증폭기 회로의 주파수 범위는 10Hz ~ 100KHz입니다.

고전압 Schering Bridge 회로도

고전압 Schering 브리지 회로도가 아래 그림에 나와 있습니다. 브리지는 4 개의 암으로 구성되어 있습니다. 첫 번째 암에는 두 개의 알 수없는 커패시턴스 C1과 C2가 있습니다. 찾아야하는 저항 R1이 연결되고 두 번째 암에는 가변 커패시턴스 C4와 저항 R3 및 R4가 연결됩니다. 브릿지 중앙에는 'D'감지기가 연결되어 있습니다.

“적외선 손전등을 만드는 방법 ”

고전압 셰링 브리지

그림에서 'C1'은 커패시턴스를 개발해야하는 커패시터, 'R1'은 커패시터 C1의 손실을 나타내는 직렬 저항, C2는 표준 커패시터, 'R3'은 비유 도성 저항, 'C4 '는 가변 커패시터이고'R4 '는 가변 커패시터'C4 '와 병렬로 연결된 가변 비유 도성 저항입니다.

브리지의 평형 조건을 이용하여 임피던스 'Z1 & Z2'의 비율은 임피던스 'Z3 & Z4'와 같으며 다음과 같이 표현됩니다.

Z1 / Z2 = Z3 / Z4

Z1 * Z4 = Z3 * Z2 ………………… eq (1)

어디 와_{1 =}아르 자형₁+ 1 / jwC₁와_{2 =}1 / jwC_두와_{3 =}아르 자형_삼와_{4 =}(아르 자형₄+ 1 / jwC₄아르 자형₄) / (R₄– 1 / jwC₄아르 자형₄)

이제 방정식 1에서 임피던스 Z1, Z2, Z3 및 Z4의 값을 대체하면 C1 및 R1의 값을 얻을 수 있습니다.

(아르 자형₁+ 1 / jw C₁) [(R₄+ 1 / jwC₄아르 자형₄) / (R₄– 1 / jwC₄아르 자형₄)] = R_삼(1 / jwC_두) ……… .. eq (2)

임피던스를 단순화함으로써 Z4는

와_{4 =}(아르 자형₄+ 1 / jwC₄아르 자형₄) / (R₄– 1 / jwC₄아르 자형₄)

와_{4 =}아르 자형₄/ jwC₄아르 자형₄…………… .eq (3)

eq (2)에서 eq (3)을 대체하면

(아르 자형₁+ 1 / jw C₁) (R₄/ jwC₄아르 자형₄) = R_삼(1 / jwC_두)

(아르 자형₁아르 자형₄) + (R₄/ jw C₁) = (R_삼/ jwC_두) (1+ jwC₄아르 자형₄)

위의 방정식을 단순화하면

(아르 자형₁아르 자형₄) + (R₄/ jw C₁) = (R_삼/ jwC_두) + (R_삼*아르 자형₄씨₄/ 씨_두) ………… eq (4)

실제 부품 비교 R1 R4 및 R3 * R4C4 / 2 in eq (4) will get unknown resistance R1 value

“교류는 어떻게 작동합니까 ”

R1 R4 = R3 * R4C4 / C2

R1 = R3 * C4 / C2 ………… eq (5)

유사하게 허수 부 R 비교₄/ jw C₁그리고 R_삼/ jwC_두알 수없는 커패시턴스 C₁값

아르 자형₄/ jw C₁= R_삼/ jwC_두

아르 자형₄/ 씨₁= R_삼/ 씨_두

씨₁= (R₄/ R3) C_두………… eq (6)

방정식 (5)와 (6)은 알 수없는 저항과 알 수없는 커패시턴스입니다.

ScheringBridge를 사용한 탄 델타 측정

유전 손실

효율적인 전기 재료는 열 형태의 에너지 손실을 최소화하면서 다양한 양의 전하 저장을 지원합니다. 효과적으로 유전 손실이라고하는이 열 손실은 유전 고유의 에너지 소실입니다. 손실 각도 델타 또는 손실 탄젠트 탄 델타 측면에서 안전하게 매개 변수화됩니다. 절연체 내에서 에너지를 소산시킬 수있는 두 가지 주요 손실 형태가 있는데, 전도 손실과 유전 손실입니다. 전도 손실에서 물질을 통한 전하의 흐름은 에너지 소산을 유발합니다. 예를 들어, 절연체를 통한 누설 전류의 흐름. 유전 손실은 유전 상수가 높은 재료에서 더 높은 경향이 있습니다.

유전체의 등가 회로

전도체 사이의 유전체로 전기 회로에 연결된 모든 유전체 물질이 실용적인 커패시터 역할을한다고 가정 해 보겠습니다. 이러한 시스템의 전기적 등가물은 등가 직렬 저항 또는 ESR로 알려진 저항과 직렬로 연결된 무손실 이상적인 커패시터를 포함하는 전형적인 집중 요소 모델로 설계 될 수 있습니다. ESR은 특히 커패시터의 손실을 나타내며 ESR 값은 양호한 커패시터에서 매우 작으며 ESR 값은 불량 커패시터에서 상당히 큽니다.

소산 인자

인가 된 AC 전압으로 인한 유전체 재료의 진동으로 인해 유전체의 에너지 손실률을 측정 한 것입니다. 품질 계수의 역수는 Q = 1 / D로 표현되는 소산 계수로 알려져 있습니다. 커패시터의 품질은 손실 계수로 알 수 있습니다. 소산 계수 공식은 다음과 같습니다.

D = wR₄씨₄

쉐링 브리지 페이저 다이어그램

수학적 해석을 위해 페이저 다이어그램을 보면 ESR과 커패시턴스 리액턴스의 비율입니다. 손실 각도의 탄젠트라고도하며 일반적으로 다음과 같이 표현됩니다.

탄 델타 = ESR / X_씨

탄 델타 테스트

tan delta 테스트는 권선 및 케이블의 절연에 대해 수행됩니다. 이 테스트는 케이블의 열화를 측정하는 데 사용됩니다.

Tan Delta 테스트 수행

탄젠트 델타 테스트를 수행하려면 케이블 또는 권선의 절연을 테스트하고 먼저 절연 및 분리합니다. 저주파 전원에서 테스트 전압이 적용되고 tan 델타 컨트롤러가 필요한 측정을 수행하며 케이블 정격 전압까지 테스트 전압이 단계적으로 증가합니다. 위의 Schering bridge의 페이저 다이어그램에서 D (소산 계수)라고도하는 tan delta의 값을 계산할 수 있습니다. tan 델타는 다음과 같이 표현됩니다.

탄 델타 = 화장실₁아르 자형₁= W * (C_두아르 자형₄/ R3) * (R_삼씨₄/ 씨_두) = 화장실₄아르 자형₄

Schering Bridge를 사용한 상대 투자율 측정

저 투과성 유전 물질은 Schering 브리지를 사용하여 측정됩니다. 상대 투자율의 평행 판 배열은 수학적으로 다음과 같이 표현됩니다.

이자형_{아르 자형}₌씨_에스d / ε₀에

여기서 'Cs'는 시편을 유전체 또는 시편 정전 용량으로 고려하여 측정 한 정전 용량 값, 'd'는 전극 사이의 공간, 'A'는 전극 유효 면적, 'd'는 시편 두께, 't'는 간격 전극과 시편 사이의 'x'는 전극과 시편 사이의 분리 감소이고 ε0는 자유 공간의 유전율입니다.

상대 투자율 측정

전극과 시편 사이의 정전 용량은 수학적으로 다음과 같이 표현됩니다.

C = C_에스씨₀/ 씨_에스+ C₀……… eq (a)

어디 씨_에스= ε_{아르 자형}이자형₀A / d C₀= ε₀A / t

대체 C_에스그리고 C₀방정식 (a)의 값은

C = (e_{아르 자형}이자형₀A / d) (e₀먹었다_{아르 자형}이자형₀A / d) + (e₀A / t)

표본을 줄이기위한 수학적 표현은 다음과 같습니다.

이자형_{아르 자형}= d / d – x

이것은 Schering 브리지를 사용한 상대 투자율 측정에 대한 설명입니다.

풍모

Schering 다리의 특징은 다음과 같습니다.

전위 증폭기에서 고전압 공급이 이루어집니다.
브리지 진동의 경우 검류계가 감지기로 사용됩니다.
ab 및 ad 암에는 고전압 커패시터가 배치됩니다.
arm bc와 cd의 임피던스는 낮고 arm ab와 ad의 임피던스는 높습니다.
그림의 'c'지점은 접지되어 있습니다.
암 'ab'및 'ad'임피던스는 높게 유지됩니다.
'ab'와 'ad'암은 ab와 ad의 임피던스가 높기 때문에 전력 손실이 매우 적습니다.

사이

다음과 같이 Schering 브리지 회로 키트에 연결되었습니다.

입력의 양극 단자를 회로의 양극 단자에 연결
입력의 음극 단자를 회로의 음극 단자에 연결
저항 값 R3을 0 위치로 설정하고 커패시턴스 값 C3을 0 위치로 설정
저항 R2를 1000 옴으로 설정
전원 공급 장치 켜기
이러한 모든 연결 후 널 감지기에서 판독 값을 볼 수 있습니다. 이제 디케 이드 저항 R1을 조정하여 디지털 널 감지기에서 최소 판독 값을 얻습니다.
저항 R1, R2 및 커패시턴스 C2의 판독 값을 기록하고 공식을 사용하여 알 수없는 커패시터의 값을 계산합니다.
저항 R2 값을 조정하여 위의 단계를 반복하십시오.
마지막으로 공식을 사용하여 커패시턴스와 저항을 계산합니다. 이것은 Schering 다리의 작동 및 연결에 대한 설명입니다.

지침

다리에 연결하는 동안 취해야 할 예방 조치 중 일부는

전압이 5V를 초과하지 않아야합니다.
전원을 켜기 전에 연결 상태를 확인하십시오.

응용

Schering Bridge 사용의 일부 응용 프로그램은 다음과 같습니다.

발전기가 사용하는 쉐링 브리지
동력 엔진에 사용
집 산업 네트워크 등에서 사용

Schering Bridge의 장점

Schering 다리의 장점은 다음과 같습니다.

다른 교량에 비해 비용이 저렴합니다.
주파수에서 균형 방정식은 무료입니다.
저전압에서 소형 커패시터 측정 가능

Schering Bridge의 단점

저전압 쉐링 브리지에는 몇 가지 단점이 있습니다. 이러한 단점 때문에 작은 커패시턴스를 측정하려면 고주파수 및 전압 쉐링 브리지가 필요합니다.

자주 묻는 질문

1). 역 쉐링 브리지 란 무엇입니까?

Schering 브리지는 커패시터의 커패시턴스를 측정하는 데 사용되는 교류 브리지의 한 유형입니다.

2). AC 브리지에는 어떤 유형의 감지기가 사용됩니까?

AC 브리지에 사용되는 검출기 유형은 평형 검출기입니다.

삼). 브리지 회로는 무엇을 의미합니까?

브리지 회로는 두 개의 분기로 구성된 전기 회로의 한 유형입니다.

4). Schering Bridge는 어떤 측정에 사용됩니까?

Schering 브리지는 커패시터의 커패시턴스를 측정하는 데 사용됩니다.

5). 브리지 회로의 균형을 어떻게 잡습니까?

브리지 회로는 크기 및 위상 각 조건 인 두 가지 균형 조건을 따라 균형을 유지해야합니다.

이 기사에서는 쉐링 브리지 이론 , 장점, 애플리케이션, 단점, 브리지 회로에 주어진 연결, 상대 투자율 측정, 고전압 Schering 브리지 회로, tan 델타 측정 및 AC 브리지 회로의 기본 사항에 대해 설명합니다. 여기에 질문이 있습니다. Schering 다리의 역률은 무엇입니까?