AC కొలిచే వంతెనలు మరియు వాటి ఉపయోగం

AC సర్క్యూట్‌లలో, బ్రిడ్జ్ సర్క్యూట్‌లను కొలత ప్రయోజనాల కోసం ఉపయోగిస్తారు. ఈ పథకాలు కెపాసిటర్లు మరియు ఇండక్టెన్స్‌ల విలువలు, కెపాసిటర్ల విద్యుద్వాహక నష్టాల కోణం యొక్క టాంజెంట్‌లు, అలాగే కాయిల్స్ యొక్క పరస్పర ఇండక్టెన్స్‌లను నిర్ణయించడం సాధ్యపడుతుంది.

AC వంతెనలను కొలవడం పూర్తిగా భిన్నమైన పథకాలు, అవి క్రింద చర్చించబడతాయి. అత్యంత ప్రజాదరణ పొందినవి నాలుగు చేతులతో సమతుల్య వంతెనలు, ఇక్కడ ఇండక్టెన్స్, కెపాసిటెన్స్ మరియు డైలెక్ట్రిక్ లాస్ టాంజెంట్‌లను కొలిచే ప్రక్రియలు పరాన్నజీవి పారామితుల పరిహారంతో కూడి ఉంటాయి.

AC కొలత వంతెన సర్క్యూట్‌ల యొక్క రెండు సమూహాలు ప్రత్యేకంగా వ్యక్తీకరించబడతాయి: ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ వంతెనలు (ఇండక్టివ్ కపుల్డ్ చేతులతో) మరియు కెపాసిటివ్ వంతెనలు. కెపాసిటివ్ వంతెనలు నాలుగు చేతులతో సర్క్యూట్లు, వీటిలో కెపాసిటివ్ మరియు యాక్టివ్ ఎలిమెంట్స్ చేతుల్లో వ్యవస్థాపించబడతాయి. ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ వంతెనలు వంతెనకు శక్తినిచ్చే రెండు చేతులలో ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ ద్వితీయ వైండింగ్‌ల ఉనికిని కలిగి ఉంటాయి.

కెపాసిటివ్ సర్క్యూట్‌ల విషయానికొస్తే, అవి స్థిరమైన కెపాసిటెన్స్ మరియు వేరియబుల్ (యాక్టివ్) రెసిస్టర్‌లు మరియు స్థిరమైన (యాక్టివ్) రెసిస్టర్‌లు మరియు వేరియబుల్ కెపాసిటెన్స్‌లు రెండింటినీ కలిగి ఉంటాయి. స్థిరమైన కెపాసిటెన్స్ వంతెనను నిర్మించడం సులభం, ఎందుకంటే దీనికి ప్రత్యేకంగా రేట్ చేయబడిన వేరియబుల్ కెపాసిటర్లు అవసరం లేదు, బదులుగా రెసిస్టర్‌ల తగినంత సరఫరా (యాక్టివ్ రెసిస్టెన్స్) ఉంది.

వేరియబుల్ రెసిస్టర్‌లకు ధన్యవాదాలు, రియాక్టివ్ మరియు యాక్టివ్ వోల్టేజ్ భాగాలకు సంబంధించి వంతెన సర్క్యూట్‌ను సమతుల్యం చేయవచ్చు. ఒక వేరియబుల్ రెసిస్టర్ కెపాసిటెన్స్ విలువల ప్రకారం క్రమాంకనం చేయబడుతుంది, మరొకటి విద్యుద్వాహక నష్టం టాంజెంట్ విలువల ప్రకారం. ఫలితంగా, అధ్యయనం చేయబడిన కెపాసిటర్ యొక్క సమానమైన సిరీస్ సర్క్యూట్ పొందబడుతుంది. కింది సమానత్వం వంతెన యొక్క ఈ సమతౌల్య స్థితిని ప్రతిబింబిస్తుంది మరియు ఊహాత్మక మరియు వాస్తవ భాగాలను సమం చేయడం వలన కోరిన పరిమాణాల విలువలు మాత్రమే లభిస్తాయి:

కానీ వాస్తవానికి, పరాన్నజీవి పారామితులు ఎల్లప్పుడూ కనిపిస్తాయి మరియు ఆడియో ఫ్రీక్వెన్సీల వద్ద ఇప్పటికే లోపాలను ఇస్తాయి. పరాన్నజీవి ఇండక్టెన్స్‌లు, కెపాసిటెన్స్‌లు, కండక్టెన్స్‌లు ఈ లోపాల మూలాలు, విద్యుద్వాహక నష్టం కోణం కొలత యొక్క ఖచ్చితత్వం బెదిరించబడుతుంది. ఈ కారకాల ప్రభావాన్ని తగ్గించే చర్యలు మొదటి రెసిస్టర్ యొక్క నాన్-ఇండక్టివ్ మరియు కెపాసిటివ్ వైండింగ్. కానీ వాస్తవానికి ఈ ప్రభావాలకు సరిగ్గా భర్తీ చేయడానికి ఇది కేవలం అవసరం.

కాబట్టి, పరాన్నజీవి ఇండక్టెన్స్‌ను భర్తీ చేయడానికి, ట్రిమర్ కెపాసిటర్ రెండవ రెసిస్టర్‌తో సమాంతరంగా కనెక్ట్ చేయబడింది. అదనంగా, ఇన్సులేటింగ్ భాగాలు మరియు ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ ఉనికి నుండి పరాన్నజీవి కెపాసిటెన్‌లు మరియు పరాన్నజీవి నిరోధకతలు ఉత్పన్నమవుతాయి, కాబట్టి ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌ను డబుల్ షీల్డ్ చేయడం అవసరం.భాగాల కెపాసిటెన్స్ మరియు వాహకత యొక్క ప్రభావాన్ని తగ్గించడానికి, అవి ఫ్లోరోప్లాస్టిక్ వంటి అధిక-నాణ్యత విద్యుద్వాహకాలను తయారు చేస్తాయి. ఆడియో ఫ్రీక్వెన్సీ జనరేటర్ శక్తి వనరుగా అనుకూలంగా ఉంటుంది.

వంతెనలలో ఉపయోగించే స్థిరమైన ప్రతిఘటనలు ప్రయోజనాన్ని అందిస్తాయి: వేరియబుల్ రెసిస్టర్‌ను క్రమాంకనం చేయవలసిన అవసరం లేదు. చేతుల్లో, స్థిరమైన ప్రతిఘటన, స్థిరమైన కెపాసిటర్ మరియు వేరియబుల్ కెపాసిటర్లు మాత్రమే ఉంటాయి. వారి సామర్థ్యాల కొలతలు నేరుగా సాధ్యమే. అధ్యయనంలో ఉన్న కెపాసిటెన్స్ కేవలం టెర్మినల్‌లకు అనుసంధానించబడి ఉంటుంది, దాని తర్వాత వంతెన వేరియబుల్ కెపాసిటర్‌లను సర్దుబాటు చేయడం ద్వారా సమతుల్యం చేయబడుతుంది. ఫార్ములాల ప్రకారం లెక్కలు నిర్వహించబడతాయి, దీని నుండి టాంజెంట్ కోసం స్కేల్ ఫార్ములా నుండి నేరుగా పొందబడిందని చూడవచ్చు. వేరియబుల్ కెపాసిటెన్స్‌తో, ప్రతిఘటన మరియు ఫ్రీక్వెన్సీ మారవు కాబట్టి:

ప్రేరకంగా అనుసంధానించబడిన చేతులు (ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ వంతెనలు)తో కొలిచే వంతెనలు అనేక అంశాలలో కెపాసిటివ్ వంతెనల కంటే మెరుగైనవి: టాంజెంట్ మరియు కెపాసిటెన్స్ పరంగా అధిక సున్నితత్వం, ఏమైనప్పటికీ, ఆయుధాలకు సమాంతరంగా అనుసంధానించబడిన పరాన్నజీవి వాహకాల యొక్క తక్కువ ప్రభావం.

బహుళ-విభాగ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్లు వంతెన యొక్క ఆపరేటింగ్ పరిధిని (కొలిచే స్థాయి) బాగా విస్తరించగలవు. అనేక సాధారణ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ బ్రిడ్జ్ డిజైన్‌లు ఉన్నాయి, అయితే డబుల్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ బ్రిడ్జ్ అత్యంత ప్రాచుర్యం పొందింది:

మలుపుల సంఖ్యను లెక్కించడం ద్వారా గొలుసు పూర్తిగా నియంత్రించబడుతుంది; దీనికి వేరియబుల్ కెపాసిటర్లు లేదా వేరియబుల్ రెసిస్టర్‌లు అవసరం లేదు. ఈ విధంగా, బహుళ-విభాగ ట్రాన్స్ఫార్మర్ల యొక్క పెద్ద శ్రేణితో మీటర్లను సృష్టించడం సాధ్యమవుతుంది మరియు కనీస నమూనా మూలకాలు అవసరం.

ఇక్కడ సర్క్యూట్‌లు గాల్వానికల్‌గా వేరుచేయబడతాయి, అంటే, పరాన్నజీవి కనెక్షన్‌ల కారణంగా జోక్యం తక్కువగా ఉంటుందని స్పష్టంగా తెలుస్తుంది, కాబట్టి కనెక్ట్ చేసే వైర్లు సాపేక్షంగా పొడవుగా ఉంటాయి. వంతెన సమస్థితిలో ఉన్నప్పుడు క్రింది సమీకరణాలు చెల్లుబాటు అవుతాయి:

మీకు తెలిసినట్లుగా, కెపాసిటర్ల కెపాసిటెన్స్‌లను కొలిచే విషయానికి వస్తే, విద్యుద్వాహక నష్టం టాంజెంట్ రూపంలో క్రియాశీల నష్టాలు తెరపైకి వస్తాయి. కాబట్టి, ఈ పరామితి ప్రకారం, కెపాసిటర్లు మూడు సమూహాలుగా విభజించబడ్డాయి (మరియు సమానమైన సర్క్యూట్లు వరుసగా, ఈ ఫ్రీక్వెన్సీలో విభిన్నంగా ఉంటాయి):

కింది నిష్పత్తులు AC సర్క్యూట్‌లో కెపాసిటర్ యొక్క ఇంపెడెన్స్ మరియు సిరీస్‌లో దాని టాంజెంట్ మరియు సమాంతర సమానమైన సర్క్యూట్‌లను ప్రతిబింబిస్తాయి:

లాస్‌లెస్ కెపాసిటర్ యొక్క కెపాసిటెన్స్ యొక్క కొలత క్రింది పథకం ప్రకారం నిర్వహించబడుతుంది, ఇక్కడ రెండు క్రియాశీల చేతులు వాటి విలువల నిష్పత్తి ద్వారా కొలత పరిమితులను నిర్ణయిస్తాయి మరియు నమూనా కెపాసిటెన్స్ వేరియబుల్. ఇక్కడ, కొలత ప్రక్రియలో, రెసిస్టర్ల నిష్పత్తులు ఎంపిక చేయబడతాయి, నమూనా కెపాసిటెన్స్ విలువ మార్చబడుతుంది. వంతెన సమతౌల్య వ్యక్తీకరణ:

కెపాసిటర్ రీప్లేస్‌మెంట్ సీక్వెన్స్ స్కీమ్ ప్రకారం తక్కువ-నష్టం కెపాసిటెన్స్ కొలత నిర్వహించబడుతుంది, అయితే కెపాసిటెన్స్ మరియు యాక్టివ్ రెసిస్టెన్స్‌ని మార్చడం ద్వారా వంతెనను బ్యాలెన్స్ చేస్తూ, జీరో ఇండికేటర్ స్కేల్ యొక్క కనీస పఠనానికి చేరుకుంటుంది. సమానత్వ స్థితి క్రింది వ్యక్తీకరణలను ఇస్తుంది:

ముఖ్యమైన విద్యుద్వాహక నష్టాలతో కెపాసిటర్లు సమానమైన సర్క్యూట్‌లో పై పథకం ప్రకారం, నమూనాతో సమాంతరంగా అనుసంధానించబడే ప్రతిఘటన అవసరం. టాంజెంట్ సూత్రం ఇలా ఉంటుంది:

కాబట్టి, వంతెనలను ఉపయోగించి, పిఎఫ్ యూనిట్ల నుండి పదుల మైక్రోఫారడ్‌ల వరకు నామమాత్రపు విలువలతో మరియు అధిక స్థాయి ఖచ్చితత్వంతో (1 నుండి 3 ఆర్డర్‌ల మాగ్నిట్యూడ్ వరకు) నిజమైన కెపాసిటర్‌ల కెపాసిటెన్స్‌లను కొలవడం సాధ్యమవుతుంది.

పైన వివరించిన విధానాన్ని ఉపయోగించి ఇండక్టెన్స్‌ను కొలవడం ద్వారా, ఖచ్చితమైన వేరియబుల్ ఇండక్టెన్స్‌ను సృష్టించడం అంత తేలికైన పని కాదు కాబట్టి, కెపాసిటెన్స్‌లతో పోల్చడం సాధ్యమవుతుంది మరియు ఇండక్టెన్స్‌లతో అవసరం లేదు. కాబట్టి వారు ఇండక్టర్లకు బదులుగా నమూనా కెపాసిటెన్స్ సమానమైన సర్క్యూట్‌లను ఉపయోగిస్తారు. సమతౌల్య స్థితి ప్రతిఘటన మరియు ఇండక్టెన్స్‌ను కనుగొనడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది, ఫలితం క్రింది రూపంలో వ్రాయబడుతుంది:

మీరు Q కారకాన్ని కూడా కనుగొనవచ్చు:

వాస్తవానికి, టర్న్-టు-టర్న్ కెపాసిటెన్స్ చిన్న వక్రీకరణలను ఇస్తుంది, కానీ ఇవి తరచుగా చాలా తక్కువగా ఉంటాయి.