16. Мосты переменного тока. Общая теория.

Измерительные мосты переменного тока служат для измерений ёмкости, индуктивности и т. д. Обычно их делают 4-плечими, реже 6-плечими. Различают измерительные мосты уравновешенные (наиболее точные), работа которых основана на нулевом методе, и неуравновешенные, в которых об измеряемой величине судят по показаниям измерительного прибора (гальванометра), проградуированного в соответствующих единицах (сопротивления, ёмкости, индуктивности и др.).

Схема моста переменного тока:

Где: а-в, в-б, а-г, б-г = плечи моста; а-б = измерительная диагональ; в-г = диагональ питания;

ИР – индикатор равновесия (показывает отсутствие тока или напряжения)

На постоянном токе ИР = гальванометр; на переменном – осциллограф.

Под равновесием измерительного моста понимается режим работы схемы, при котором ток в измерительной диагонали отсутствует, I0=0 т.е.: I1Z1 = I2Z3; I1Z2 = I2Z4; Данное условие выполняется при равенстве произведений сопротивлений противоположных плеч моста Z1Z4 = Z2Z3 – общее условие равновесия моста переменного тока. Общее условие распадается на 2 частных, если представить сопротивления в показательной форме:

Z1=Z1exp(jφ1);

Z2=Z2exp(jφ2);

Z3=Z3exp(jφ3);

Z4=Z4exp(jφ4);

Где Z1..Z4 – модули полных сопротивлений плеч моста.

Получим: |Z1*Z4|exp(j(φ1+ φ4))= |Z2*Z3|exp(j(φ2+ φ3)); => |Z1*Z4|=|Z2*Z3| и φ1+ φ4= φ2+ φ3

Т.е.:

1. Произведения модулей сопротивлений в противоположных плечах равны между собой

2. Суммы углов сдвига между током и напряжением в противоположных плечах моста равны между собой.

Общая теория.

Мосты переменного тока работают на тех же самых принципах, что и мосты постоянного тока: пропорциональное отношение импедансов (в отличии от сопротивлений в мостах постоянного тока) создаст условие баланса, индицируемое детектором нуля.

Детекторами нуля для мостов переменного тока могут служить чувствительные электромагнитные индикаторы, осциллографы, наушники (с усилителями или без), или любое другое устройство, способное зарегистрировать очень слабый сигнал. Как и детекторы нуля для мостов постоянного тока, эти детекторы требуют только точной калибровки в нуле шкалы.

Мосты переменного тока могут быть «симметричного» типа, где неизвестный импеданс уравновешивается соответствующим (индуктивным или ёмкостным) стандартным импедансом на той же стороне моста (внизу или вверху). Или же они могут быть «несимметричного типа», используя параллельные импедансы для уравновешивания последовательно соединённых импедансов, и кроме того ёмкости могут уравновешивать индуктивности.

Мостовые схемы переменного токи имеют более чем один орган настройки, так как для условий баланса должны совпасть и амплитуда, и фаза сигнала.

Одни импедансные мосты частотно-зависимые, другие - нет. Частотно-зависимые мосты могут быть использованы в качестве частотомеров, если значения всех их компонентов точно известно.