الدوائر التي تستخدم لحساب المجهول مقاومة ، الحث ، السعة ، التردد ، الحث المتبادل تسمى جسور التيار المتردد. تعمل هذه الدوائر بإشارة جهد تيار متردد. تعمل هذه الجسور على مبدأ نسبة التوازن للممانعات التي يحصل عليها الكاشف الفارغ وتنتج نتائج دقيقة. في بعض الدوائر ، يمكن استخدام مضخم التيار المتردد بدلاً من الكاشف الفارغ. يمكن استخدام معادلات التوازن التي تم الحصول عليها من الدائرة لتحديد المقاومة غير المعروفة والسعة والتحريض وأيضًا بشكل مستقل عن التردد. تستخدم جسور التيار المتردد في نظم الاتصالات والكهربائية المعقدة و الدوائر الإلكترونية و أكثر من ذلك بكثير. هناك أنواع مختلفة من جسور التيار المتردد المستخدمة في الدوائر الإلكترونية. هم جسر ماكسويلز ، جسر ماكسويلز وين ، جسر أندرسون ، جسر هاي ، جسر أوين ، جسر دي ساوتي ، جسر شيرينغ ، وجسر وين.
تعريف جسر ماكسويلز
يُعرف جسر ماكسويل أيضًا باسم جسر وين ماكسويل أو شكل معدل جسر يتستون أو جسر السعة الحثية لماكسويل ، يتكون من أربعة أذرع تستخدم لقياس المحاثات غير المعروفة من حيث السعات والمقاومات المعايرة. يمكن استخدامه لقياس قيمة المحاثة غير المعروفة ومقارنتها بالقيمة القياسية. يعمل على مبدأ المقارنة بين قيم الحث المعروفة وغير المعروفة.
يستخدم طريقة الانحراف الفارغ لحساب المحاثة بمعايرة متوازية المقاوم ومكثف. يقال إن دائرة جسر ماكسويل تكون في حالة صدى إذا تم تعويض زاوية الطور الموجب لمقاومة حثي بزاوية المرحلة السالبة للمقاومة السعوية (متصلة في الذراع المعاكس). ومن ثم لن يكون هناك تيار يتدفق عبر الدائرة ولا يوجد جهد عبر الكاشف الفارغ.
صيغة جسر ماكسويلز
إذا كان جسر maxwell في حالة توازن ، فيمكن قياس الحث غير المعروف باستخدام مكثف قياسي متغير. يتم إعطاء صيغة جسر ماكسويل على النحو التالي (من حيث الحث والمقاومة والسعة)
R1 = R2r3 / R4
L1 = R2R3C4
يتم إعطاء عامل الجودة لدائرة جسر ماكسويل على النحو التالي ،
س = ωL1 / R1 = ωC4R4
حلبة جسر ماكسويلز
تتكون دائرة جسر ماكسويل من 4 أذرع متصلة بشكل مربع أو معين. في هذه الدائرة ، يحتوي ذراعان على مقاوم واحد ، ويحتوي ذراع آخر على مقاوم ومحث في مجموعة متسلسلة ، ويحتوي الذراع الأخير على مقاوم ومكثف في تركيبة متوازية. يتم عرض دائرة الجسر الأساسية لماكسويل أدناه.
حلبة جسر ماكسويل
يتم توصيل مصدر جهد التيار المتردد وكاشف فارغ بشكل قطري بدائرة الجسر لقياس قيمة المحاثة غير المعروفة ومقارنتها بالقيم المعروفة.
معادلة جسر ماكسويلز
من الدائرة ، AB ، BC ، CD ، و DA هي 4 أذرع متصلة في شكل معين.
AB و CD هما المقاومات R2 و R3 ،
BC عبارة عن مزيج متسلسل من المقاوم والمحث يُعطى كـ Rx و Lx.
DA هو مزيج متوازي من المقاوم والمكثف المعطى كـ R1 و C1
لنفترض أن Z1 و Z2 و Z3 و ZX هي ممانعات للأذرع الأربعة لدائرة الجسر. يتم إعطاء قيم هذه الممانعات على النحو التالي ،
Z1 = (R1 + jwL1) [منذ Z1 = R1 + 1 / jwC1]
Z2 = R2
Z3=R3
ZX = (R4 + jwLX)
أو
Z1 = R1 بالتوازي مع C1 أي Y1 = 1 / Z1
Y1 = 1 / R1 + j ωC1
Z2 = R2
Z3=R3
Zx = Rx على التوالي مع Lx = Rx + jωLx
خذ معادلة التوازن لدائرة جسر التيار المتردد الأساسية على النحو التالي ،
Z1Zx=Z2Z3
Zx = Z2Z3 / Z1
استبدل قيم الممانعات لدائرة جسر ماكسويل في معادلة التوازن أعلاه. ثم،
Rx + jωLx = R2R3 ((1 / R1) + jωC1)
Rx + jωLx = R2R3 / R1 + jωC1R2R3
الآن قم بمساواة المصطلحات الحقيقية والتخيلية من المعادلتين السابقتين ،
Rx = R2R3 / R1 و Lx = C1R2R3
س = ωLx / Rx = ωC1R2R3x R1 / R2R3 = ωC1R
حيث Q = عامل جودة دائرة الجسر
Rx = مقاومة غير معروفة
Lx = محاثة غير معروفة
R2 و R3 = المقاومة غير الحثية المعروفة
C1 = مكثف متصل بالتوازي مع المقاوم المتغير R1
مخطط Phasor
يستخدم جسر ماكسويل لقياس المحاثة غير المعروفة للدائرة باستخدام مقاومات معايرة و المكثفات . تقارن دائرة الجسر هذه قيمة الحث المعروفة بالقيمة القياسية. رسم تخطيطي لمراحل جسر ماكسويل تظهر الدائرة في حالة التوازن أدناه.
مخطط Phasor
يقال إن دارة جسر ماكسويل في حالة متوازنة إذا كانت تحولات الطور للمحثات والمكثفات معاكسة لبعضها البعض. وهذا يعني أن الممانعة السعة والمقاومة الحثية توضع مقابل بعضهما البعض في دائرة الجسر. I3 و I4 الحاليان في طور مع I1 و I2. من خلال تغيير ممانعات دائرة الجسر ، قد يتخلف التيار عن إشارة جهد التيار المتردد المطبقة.
يمكن التخلص من أخطاء القياس بسبب الحث المتبادل بين المؤشرين. حيث يمكن أن تحدث أخطاء كبيرة بسبب الاقتران بين الملفات في الدائرة. لتحقيق حالة توازن الدائرة ، يتم توصيل المكثف المتغير والمقاوم بالتوازي. المحاثات المقاسة في حالة التوازن مستقلة عن الترددات.
أنواع جسر ماكسويلز
أنواع الجسور المختلفة
جسر ماكسويل الحث
يستخدم هذا النوع من دوائر الجسر لقياس قيمة المحاثة غير المعروفة للدائرة من خلال مقارنتها بالقيمة القياسية للحث الذاتي. ذراعان لدائرة الجسر معروفان بالمقاومات غير الحثية ، والذراع الآخر يحتوي على محاثة متغيرة بمقاوم ثابت في سلسلة ، ويحتوي ذراع آخر على محاثة غير معروفة في سلسلة مع المقاوم. يتم توصيل مصدر جهد التيار المتردد والكاشف الفارغ عبر تقاطعات الدائرة. يظهر مخطط الدائرة أدناه.
جسر الحث ماكسويل
في حالة التوازن ، يتم إعطاء صيغة دائرة محاثة ماكسويل على النحو التالي ،
حيث L1 = محاثة غير معروفة مع المقاوم R1
R2 و R3 هما المقاومات غير الحثية
L2 هو الحث المتغير ذو المقاومة الثابتة r2
R2 هو المقاوم المتغير المتسلسل مع L2
جسر ماكسويلز الحث
يستخدم هذا النوع من دوائر الجسر لقياس قيمة المحاثة غير المعروفة بمقارنتها بمكثف قياسي متغير. إشارة جهد التيار المتردد وكاشف فارغ متصلان عند التقاطعات.
جسر السعة الحثية
من الدائرة يمكننا ملاحظة ذلك ،
يحتوي أحد الذراعين على مكثف قياسي متغير C1 بالتوازي مع مقاومة متغيرة غير حثية R1
يحتوي الذراعين الآخرين على مقاومات غير حثيّة معروفة R2 و R3
يحتوي ذراع آخر على محاثة غير معروفة Lx مع المقاوم Rx في سلسلة يتم قياس قيمته ومقارنتها بقيمة معروفة.
يتم إعطاء التعبير عن سعة محاثة ماكسويل على النحو التالي ، (في حالة التوازن
س = عامل جودة دائرة جسر ماكسويل
مزايا ماكسويلس بريدجز
الإيجابيات
- في حالة التوازن ، تكون دائرة الجسر مستقلة عن التردد
- يساعد على قياس نطاق واسع من قيم الحث عند تردد الصوت والطاقة
- لقياس قيمة الحث مباشرة ، يتم استخدام مقياس المقاومة المعايرة.
- يتم استخدامه لقياس النطاق العالي من المحاثات ومقارنتها بقيمة قياسية.
عيوب جسر ماكسويلز
العيوب
- قد يخلق المكثف الثابت في دائرة جسر ماكسويل تفاعلًا بين المقاومة وتوازن التفاعل.
- ليس من المناسب قياس مجموعة عالية من عوامل الجودة (قيم Q> = 10)
- المكثف القياسي المتغير المستخدم في الدائرة مكلف للغاية.
- لا يتم استخدامه لقياس عامل الجودة المنخفضة (قيمة Q) بسبب حالة توازن الدائرة. ومن ثم يتم استخدامه للملفات ذات الجودة المتوسطة.
تطبيقات جسر ماكسويلز
التطبيقات
- تستخدم في أنظمة الاتصالات
- تستخدم في الدوائر الإلكترونية
- تستخدم في دوائر الطاقة والتردد الصوتي
- تستخدم لقياس قيم المحاثة غير المعروفة للدائرة ومقارنتها بقيمة قياسية.
- تستخدم لقياس الملفات ذات الجودة المتوسطة.
- تستخدم في دوائر التصفية والأجهزة والدوائر الخطية وغير الخطية
- تستخدم في دوائر تحويل الطاقة.
أسئلة وأجوبة
1). ما هي جسور التيار المتردد والتيار المستمر؟
تُستخدم جسور التيار المتردد وجسور التيار المستمر لقياس مكونات غير معروفة مثل المحاثة والسعة والمقاومة. أو قياس الممانعات غير المعروفة للدائرة.
الأنواع المختلفة من جسور التيار المتردد هي جسر ماكسويل وجسر ماكسويل وين وجسر أندرسون وجسر هاي وجسر أوين وجسر دي سوتي وجسر شيرينغ وجسر سلسلة وين.
تُستخدم جسور التيار المستمر لقياس المقاومة غير المعروفة في دائرة الجسر. الأنواع المختلفة من جسور التيار المستمر هي جسر ويتستون وجسر كيلفن وجسر قياس الضغط.
2). أي جسر حساس للتردد؟
جسر Wien حساس للتردد.
3). ما هو الغرض من دائرة الجسر؟
الغرض من دائرة الجسر هو تصحيح التيار الكهربائي في مصدر الطاقة وقياس الممانعة غير المعروفة للدائرة ومقارنتها بقيمة معروفة.
4). ما هي صيغة الحث الذاتي؟
عندما يُعرف التدفق ، يتم إعطاء صيغة الحث الذاتي على النحو التالي ،
L = نيوتن متر / أنا.
حيث 'L' هو الحث الذاتي في Henry's
'Φm' هو التدفق المغناطيسي في الملف
'N' هو عدد الدورات
'أنا' هو التيار المتدفق عبر الملف في أمبير.
5). ما هي مذبذبات RC و LC؟
يستخدم مذبذب LC دائرة خزان المحث والمكثف وهو نوع من مذبذب ردود الفعل الإيجابية لإنتاج التذبذبات المستمرة.
المذبذب الخطي الذي يستخدم المقاومات والمكثفات لتشكيل شبكة RC ذات التغذية الراجعة الإيجابية يسمى مذبذب RC. يُعرف أيضًا باسم مذبذب جيبي.
وبالتالي هذا كل شيء لمحة عامة عن جسر ماكسويل تعريف الدائرة وأنواعها وصيغتها ومعادلتها وأنواعها وتطبيقاتها ومزاياها وعيوبها. إليك سؤال لك ، 'ما هي الأنواع الأخرى من دوائر الجسر؟'
