Bromålinger

Brokredsløb — et skema til at forbinde elementerne i et elektrisk kredsløb (modstande, ensretterdioder osv.), kendetegnet ved tilstedeværelsen af ​​en brogren mellem to punkter i kredsløbet, der ikke er direkte forbundet med kilden til elektrisk energi. Brokredsløbet er baseret på Wheatstone Bridge-kredsløbet (fig. 1).

Funktionsprincippet for brokredsløbet er baseret på det faktum, at når forholdet mellem impedanser i broens arme er lig med За / Зб = ЗНС/Зд, er der ingen strøm i broens diagonal (i indikatorenheden ). Ved at øge følsomheden af ​​nul-indikatoren er det muligt at opnå meget nøjagtig lighed af impedansforhold i brokredsløbet. Bromålinger er baseret på dette princip.

Ris. 1. Brodiagram (Wheatstone Bridge Diagram)

Strømforsyninger til brokredsløb kan være enten DC- eller AC-kilder. Brobalancering er fuldstændig uafhængig af forsyningsspændingsudsving.

Bromålinger — Metoder til måling af parametrene for elektriske kredsløb af jævnstrøm (DC modstand, strøm) og af vekselstrøm (aktiv modstand, kapacitans, induktans, gensidig induktans, frekvens, tabsvinkel, kvalitetsfaktor osv.) vha. brokæder. Bromålinger bruges også i vid udstrækning til elektriske målinger af ikke-elektriske størrelser ved hjælp af sensorer - mellemkonvertere af den målte mængde til en funktionelt relateret parameter i det elektriske kredsløb.

Bromålinger udføres ved hjælp af målebroer (broinstallationer), der tilhører kategorien af ​​sammenligningsapparater. Generelt er de baseret på brugen af ​​et bestemt elektrisk kredsløb, der består af flere kendte og en ukendt (målt) modstand, drevet af en enkelt kilde og udstyret med en indikatoranordning.

Ved at ændre de kendte modstande justeres dette kredsløb, indtil en vis, angivet af viseren, fordeling af spændinger i individuelle sektioner af kredsløbet er nået. Det er indlysende, at et givet spændingsforhold også svarer til et bestemt forhold mellem kredsløbsmodstande, hvorved det er muligt at beregne den ukendte modstand, hvis de andre modstande er kendte.

Historisk set blev den første, enkleste og mest almindelige version af bromålinger realiseret ved hjælp af en balanceret bro med fire arme, som er et ringkredsløb med 4 modstande ("arm"-broer), hvor strømforsyningen og viseren er forbundet diagonalt til modsatte hjørner, under form af «broer» (fig. 2).

Ris. 2.

Hvis betingelsen R1R3 = R2R4 er opfyldt (henholdsvis Z1Z3 = Z2Z4 ved vekselstrøm), er spændingen ved udgangen af ​​brokredsløbet (uanset forsyningsspændingen) nul (Ucd = 0), dvs. broen er " balanceret «, hvilket er angivet med en nul-markør .

DC-broens stabile tilstand svarende til betingelsen R1R3 = R2R4 kan opnås ved kun at justere én variabel parameter og tillader også kun at bestemme én ukendt modstand.

For at opnå den komplekse vekselstrømsligevægtstilstand Z1Z3 = Z2Z4, som nedbrydes, når de komplekse værdier af modstandene Z = R + jx substitueres i to uafhængige betingelser, skal mindst to variable parametre justeres. I dette tilfælde er det muligt samtidigt at bestemme to komponenter af den komplekse modstand (for eksempel L og R eller L og Q, C og tgφ osv.).

En række forskellige firearmede AC-broer er resonansbroer... Ud over firearme bruges mere komplekse broskemaer - dobbeltbroer på jævnstrøm (fig. 3) og multiple arme (seks eller syv arme) - på alternerende strøm (f.eks. fig. 4). Ligevægtsbetingelserne for disse kredsløb adskiller sig naturligvis fra de ovenfor anførte.

Ris. 3.

Ris. 4.

Broer kan bruges i både balanceret og ubalanceret tilstand. I sidstnævnte tilfælde bestemmes måleresultatet uden justering af modstandene, direkte fra strømmen eller spændingen ved udgangen af ​​brokredsløbet, som er funktioner af den målte modstand og forsyningsspændingen (sidstnævnte skal være stabil). Udgangsenheden kalibreres direkte i den målte værdi.

AC-bromålinger kan bruges i yderligere to tilstande: kvasibalanceret og halvbalanceret. Sidstnævnte er kendetegnet ved, at det konventionelle firearmskredsløb (fig. 2) justeres ved hjælp af kun én variabel parameter, indtil den minimale udgangsspænding er opnået (fuld ligevægt, dvs. Ucd= 0, hvilket kræver indstilling af to parametre, i dette tilfælde er den ikke tilgængelig).

Øjeblikket for at nå minimumsspændingen Ucd kan bestemmes direkte ud fra en simpel pointer ved udgangen af ​​kredsløbet, eller mere præcist - indirekte - baseret på f.eks. faserelationerne af spændingsvektorerne i brokredsløbet, der forekommer i øjeblikket af halv ligevægt.

I det andet tilfælde ligner det eksperimentelle og indikerende udstyr dem, der anvendes i den quasi-balancerede tilstand. Komponenterne i den målte modstand bestemmes: den ene - fra værdien af ​​den variable parameter i øjeblikket af halvligevægt, den anden - fra broens udgangsspænding. Forsyningsspændingen skal være stabiliseret.

Afbalancering af målebroer kan foretages både direkte af en person (broer med manuel føring) og ved hjælp af et automatisk apparat (automatiske målebroer).

Bromålinger bruges både til at måle modstandsværdier og til at bestemme afvigelserne af disse værdier fra en given nominel værdi. De er blandt de mest almindelige og avancerede målemetoder. Serieproducerede broer har nøjagtighedsklasser fra 0,02 til 5 for jævnstrøm og fra 0,1 til 5 for AC.