Schering Bridge, bir elektrik kablosunun ve ekipmanın yalıtım özelliklerini ölçmek için kullanılan bir elektrik devresidir. Harald Ernst Malmsten Schering (25 Kasım 1880 - 10 Nisan 1959) tarafından geliştirilen bir AC köprü devresidir. Dengeli denklemin frekanstan bağımsız olması en büyük avantaja sahiptir. Kaynak akım köprüleri AC köprüleri olup, AC direnci, kapasitans ve endüktans ölçümü için kullanılan en popüler, kullanışlı ve öne çıkan veya doğru cihazlardır. Ac köprüleri tıpkı DC gibi köprüler ancak alternatif akım köprüleri ile doğru akım köprüleri arasındaki fark güç kaynağıdır.
Schering Köprüsü nedir?
Tanım: Schering köprüsü, bir kapasitörün bilinmeyen kapasitansını, göreceli geçirgenliğini, dağılım faktörünü ve dielektrik kaybını ölçmek için kullanılan bir tür AC köprüsüdür. Bu köprüdeki yüksek voltaj, yükseltici trafo kullanılarak elde edilir. Bu köprünün temel amacı, kapasite değerini bulmaktır. Bağlantı için gerekli ana aparatlar eğitim seti, on yıllık kapasite kutusu, multimetre, CRO ve yama akorlarıdır. Kapasitans değerini elde etmek için kullanılan formül CX = C'dir.iki(R4/ R3).
Temel AC Köprü Devresi
AC köprülerde, güç hatları düşük frekanslarda uyarma kaynağı olarak kullanılır, osilatörler yüksek frekanslı ölçümlerde kaynak olarak kullanılır. Bir osilatörün frekans aralığı 40 Hz ila 125 Hz'dir. AC köprüleri sadece direnci, kapasitansı ve endüktansı ölçmekle kalmaz, aynı zamanda güç faktörünü ve depolama faktörünü ölçer ve tüm AC köprüleri Wheatstone köprüsüne dayanır. Alternatif bir akım köprüsünün temel devre şeması aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.
temel-ac-köprü-devresi
Bir AC köprü devresinin temel devre şeması Z1, Z2, Z3 ve Z4 dört empedans, bir dedektör ve bir AC voltaj kaynağından oluşur. Detektör 'b' ve 'd' noktaları arasına yerleştirilir ve bu detektör köprüyü dengelemek için kullanılır. 'A' ve 'c' noktası arasına bir AC voltaj kaynağı yerleştirilir ve köprü ağına güç sağlar. 'B' noktasının potansiyeli, 'd' potansiyel noktasıyla aynıdır. Genlik ve faz açısından, b & d gibi her iki potansiyel nokta eşittir. Hem büyüklük hem de fazda, voltaj düşüşünün 'a' ila 'b' noktası, a ila d voltaj düşüş noktasına eşittir.
Düşük frekanslarda ölçüm için AC köprüler kullanıldığında, güç hattı bir besleme kaynağı olarak kullanılır ve ölçümler yüksek frekanslarda yapıldığında, güç kaynağı için elektronik osilatörler kullanılır. Bir elektronik osilatör, bir güç kaynağı kaynağı olarak kullanılır, osilatör tarafından sağlanan frekanslar sabittir ve bir elektronik osilatörün çıkış dalga formları, doğası gereği sinüzoidaldir. AC köprülerde kullanılan üç tip dedektör vardır, bunlar kulaklık, titreşim galvanometreler ve ayarlanabilir amplifikatör devreler.
Farklı frekans aralıkları vardır ve bunda belirli bir detektör kullanılacaktır. Kulaklık alt frekans aralığı 250Hz'dir ve yüksek frekans aralığı 3 ila 4KHz'nin üzerindedir. Titreşimli galvanometre frekans aralığı 5Hz ila 1000Hz arasındadır ve 200Hz'nin altında daha hassastır. Ayarlanabilir amplifikatör devrelerinin frekans aralığı 10Hz ila 100KHz arasındadır.
Yüksek Gerilim Schering Köprüsü Devre Şeması
Yüksek voltajlı Schering köprü devre şeması aşağıdaki şekilde gösterilmektedir. Köprü dört koldan oluşur, ilk kolda bulmamız gereken iki bilinmeyen kapasite C1 ve C2 vardır ve direnç R1 bağlanır ve ikinci kolda değişken kapasitans C4 ve dirençler R3 ve R4 bağlanır. Köprünün ortasına 'D' dedektörü bağlanır.
yüksek gerilim-Schering-köprü
Şekilde 'C1', kapasitansı geliştirilmesi gereken kapasitördür, 'R1' C1 kapasitöründeki kaybı temsil eden seri dirençtir, C2'nin standart kapasitördür, 'R3' endüktif olmayan dirençtir, 'C4 'değişken bir kapasitördür ve' R4 'değişken kapasitör' C4 'ile paralel olarak değişken endüktif olmayan bir dirençtir.
Köprünün denge koşulunu kullanarak, 'Z1 ve Z2' empedans oranı 'Z3 ve Z4' empedansına eşittir, şu şekilde ifade edilir:
Z1 / Z2 = Z3 / Z4
Z1 * Z4 = Z3 * Z2 ………………… eq (1)
Nerede İLE1 =R1+ 1 / jwC1İLE2 =1 / jwCikiİLE3 =R3İLE4 =(R4+ 1 / jwC4R4) / (R4- 1 / jwC4R4)
Şimdi denklem 1'deki Z1, Z2, Z3 ve Z4 empedans değerlerini değiştirin, C1 ve R1 değerlerini alacaktır.
(R1+ 1 / jw C1) [(R4+ 1 / jwC4R4) / (R4- 1 / jwC4R4)] = R3(1 / jwCiki) ……… .. eq (2)
Empedansı basitleştirerek Z4 elde edecek
İLE4 =(R4+ 1 / jwC4R4) / (R4- 1 / jwC4R4)
İLE4 =R4/ jwC4R4…………… .eq (3)
Eşitlik (2) 'deki ikame eq (3),
(R1+ 1 / jw C1) (R4/ jwC4R4) = R3(1 / jwCiki)
(R1R4) + (R4/ jw C1) = (R3/ jwCiki) (1+ jwC4R4)
Yukarıdaki denklemi basitleştirerek elde edecek
(R1R4) + (R4/ jw C1) = (R3/ jwCiki) + (R3* R4C4/ Ciki) ………… eq (4)
Gerçek parçaları karşılaştırın R1 R4 ve R3 * R4C4 / 2 eq (4) 'te bilinmeyen direnç R1 değeri alacak
R1 R4 = R3 * R4C4 / C2
R1 = R3 * C4 / C2 ………… eq (5)
Benzer şekilde hayali parçaları karşılaştırın R4/ jw C1ve R3/ jwCikibilinmeyen kapasitans C alacak1değer
R4/ jw C1= R3/ jwCiki
R4/ C1= R3/ Ciki
C1= (R4/ R3) Ciki………… eq (6)
Bir denklem (5) ve (6) bilinmeyen direnç ve bilinmeyen kapasitanstır
ScheringBridge kullanarak Tan Delta Ölçümü
Dielektrik Kayıp
Verimli bir elektrik malzemesi, ısı biçiminde minimum enerji yayılımı ile değişen miktarda şarj depolamasını destekler. Etkin bir şekilde dielektrik kaybı olarak adlandırılan bu ısı kaybı, enerjinin dielektrik doğal yayılımıdır. Kayıp açısı delta veya kayıp tanjant tan delta açısından güvenli bir şekilde parametrelendirilir. Bir yalıtkan içinde enerjiyi dağıtabilen esasen iki ana kayıp biçimi vardır, bunlar iletim kaybı ve dielektrik kaybıdır. İletim kaybında, malzemeden geçen yük akışı enerji kaybına neden olur. Örneğin, izolatörden geçen kaçak akım akışı. Dielektrik kaybı, yüksek dielektrik sabitine sahip malzemelerde daha yüksek olma eğilimindedir.
Dielektrik Eşdeğer Devresi
Bir elektrik devresine iletkenler arasında bir dielektrik olarak bağlanan herhangi bir dielektrik malzemenin pratik bir kapasitör görevi gördüğünü varsayalım. Böyle bir sistemin elektriksel eşdeğeri, eşdeğer seri direnç veya ESR olarak bilinen dirençli seri kayıpsız ideal kapasitör içeren tipik bir toplu eleman modeli olarak tasarlanabilir. ESR özellikle kapasitördeki kayıpları temsil eder, ESR değeri iyi bir kapasitörde çok küçüktür ve ESR değeri kötü bir kapasitörde oldukça büyüktür.
Dağılma Faktörü
Uygulanan AC gerilimi nedeniyle dielektrik malzemedeki salınım nedeniyle dielektrikteki enerjinin kayıp oranının bir ölçüsüdür. Kalite faktörünün karşılıklılığı, Q = 1 / D olarak ifade edilen dağıtım faktörü olarak bilinir. Kapasitörün kalitesi dağıtım faktörü ile bilinir. Dağılma faktörü formülü
D = wR4C4
Schering-köprü-fazör diyagramı
Matematiksel yorumlama için fazör diyagramına bakın, bu ESR'nin ve kapasitans reaktansının oranıdır. Kayıp açısının tanjantı olarak da bilinir ve genellikle şu şekilde ifade edilir:
Tan delta = ESR / XC
Tan Delta Testi
Tan delta testi, sargıların ve kabloların yalıtımı üzerinde yapılır. Bu test, kablodaki bozulmayı ölçmek için kullanılır.
Tan Delta Testinin Yapılması
Tan delta testini gerçekleştirmek için kabloların veya sargıların izolasyonu test edilecek, ilk önce izole edilip bağlantısı kesilecektir. Düşük frekanslı güç kaynağından test gerilimi uygulanır ve gerekli ölçümler tan delta kontrolör tarafından alınır ve kabloların anma gerilimine kadar test gerilimi kademeli olarak arttırılır. Yukarıdaki Schering köprüsünün fazör diyagramından, D (Dağılma Faktörü) olarak da adlandırılan tan deltanın değerini hesaplayabiliriz. Tan delta olarak ifade edilir
Tan delta = tuvalet1R1= W * (CikiR4/ R3) * (R3C4/ Ciki) = WC4R4
Schering Köprüsü ile Bağıl Geçirgenliğin Ölçülmesi
Dielektrik malzemenin düşük geçirgenliği Schering köprüsü kullanılarak ölçülür. Göreli geçirgenliğin paralel plaka düzenlemesi matematiksel olarak şu şekilde ifade edilir:
er=Csd / ε0KİME
'Cs', numuneyi dielektrik veya numune kapasitansı olarak dikkate alarak ölçülen kapasitans değeri olduğunda, 'd' elektrotlar arasındaki boşluktur, 'A' elektrotların etkili alanıdır, 'd' numune kalınlığıdır, 't' boşluktur elektrot ve numune arasındaki 'x', elektrot ve numune arasındaki ayrılmadaki azalmadır ve ε0, boş alanın geçirgenliğidir.
göreceli geçirgenlik ölçümü
Elektrot ve numune arasındaki kapasitans matematiksel olarak şu şekilde ifade edilir:
C = CSC0/ CS+ C0……… eq (a)
Nerede CS= εre0A / d C0= ε0A / t
Yerine CSve C0(a) denklemindeki değerler alacak
C = (ere0A / d) (e0Yemek yedire0A / d) + (e0A / t)
Örneği azaltmak için matematiksel ifade aşağıda gösterilmiştir.
er= d / d - x
Bu, Schering köprüsü ile göreceli geçirgenlik ölçümünün açıklamasıdır.
Özellikleri
Schering köprüsünün özellikleri
- Potansiyel yükselticiden yüksek voltaj kaynağı elde edilir.
- Köprü titreşimi için galvanometre, dedektör olarak kullanılır
- Kollara ab ve ad, yüksek gerilim kondansatörleri yerleştirilmiştir.
- Kol bc ve cd'nin empedansı düşük ve bir ab ve reklam kolunun empedansları yüksek.
- Şekildeki 'c' noktası topraklanmıştır.
- Kol 'ab' ve 'reklam' empedansı yüksek tutulur.
- 'Ab' ve 'ad' kolunda, güç kaybı çok azdır çünkü ab ve ad kollarının empedansı yüksektir.
Bağlantılar
Bağlantılar, aşağıdaki gibi Schering köprü devre kitine verildi.
- Girişin pozitif terminalini devrenin pozitif terminaline bağlayın
- Girişin negatif terminalini devrenin negatif terminaline bağlayın
- Direnç değeri R3'ü sıfır konumuna ayarlayın ve kapasite değeri C3'ü sıfır konumuna ayarlayın.
- R2 direncini 1000 ohm'a ayarlayın
- Güç kaynağını açın
- Tüm bu bağlantılardan sonra sıfır dedektöründe bir okuma göreceksiniz, şimdi dijital sıfır dedektöründe minimum okumayı elde etmek için on yıllık direnç R1'i ayarlayın.
- R1, R2 direncinin ve C2 kapasitansının okumalarını not edin ve bilinmeyen kapasitörün değerini formülü kullanarak hesaplayın.
- Direnç R2 değerini ayarlayarak yukarıdaki adımları tekrarlayın
- Son olarak, formülü kullanarak kapasitans ve direnci hesaplayın. Bu, Schering köprüsünün çalışması ve bağlantılarının açıklamasıdır
Önlemler
Köprüye bağlantı verirken almamız gereken önlemlerden bazıları şunlardır:
- Voltajın 5 volt'u geçmemesine dikkat edin
- Güç kaynağını açmadan önce bağlantıları düzgün şekilde kontrol edin
Uygulamalar
Schering köprüsünü kullanmanın bazı uygulamaları şunlardır:
- Jeneratörler tarafından kullanılan Schering köprüler
- Güç motorları tarafından kullanılır
- Ev endüstriyel ağlarında vb. Kullanılır
Schering Köprüsü'nün Avantajları
Schering köprüsünün avantajları:
- Diğer köprülere kıyasla bu köprünün maliyeti daha azdır
- Frekanstan denge denklemleri ücretsizdir
- Düşük voltajlarda küçük kapasitörleri ölçebilir
Schering Köprüsü'nün dezavantajları
Düşük voltajlı Schering köprüsünün birkaç dezavantajı vardır, bu dezavantajlardan dolayı küçük kapasitansı ölçmek için yüksek frekans ve voltaj Schering köprüsü gereklidir.
SSS
1). Ters bir Schering köprüsü nedir?
Schering köprüsü, kapasitörlerin kapasitansını ölçmek için kullanılan bir alternatif akım köprüsü türüdür.
2). AC köprülerde hangi tip detektör kullanılır?
AC köprülerde kullanılan dedektör tipi dengeli bir dedektördür.
3). Köprü devresi ile ne kastedilmektedir?
Köprü devresi, iki koldan oluşan bir elektrik devresi türüdür.
4). Hangi ölçüm için Schering köprüsü kullanılır?
Schering köprüsü, kapasitörlerin kapasitansını ölçmek için kullanılır.
5). Bir köprü devresini nasıl dengelersiniz?
Köprü devresi, büyüklük ve faz açısı durumu olan iki denge koşulu izlenerek dengelenmelidir.
Bu makalede genel bakış Schering köprüsü teorisi , avantajları, uygulamaları, dezavantajları, köprü devresine verilen bağlantılar, bağıl geçirgenlik ölçümü, yüksek voltajlı Schering köprü devresi, tan delta ölçümü ve AC köprü devresinin temelleri tartışılmaktadır. İşte size bir soru, Schering köprüsünün güç faktörü nedir?
