Измерение индуктивностей мостовыми схемами

<

Мостовые схемы, в отличие от резонансных методов и методов измерения индуктивностей по току и напряжению, позволяют производить измерения индуктивностей (на переменном токе звуковой частоты), изменяющихся по величине в самых широких пределах, с которыми только приходится встречаться радиолюбителю. Приведем две мостовые схемы.

Первая схема

Эта схема носит название схемы моста с эталонной индуктивностью. Как показывает рис. 90, в двух плечах схемы включены сопротивления и R безиндукционного типа, в третьем-эталонная индуктивность Lai в четвертое плечо включается измеряемая индуктивность-!. Переменный ток (от зуммера или лампового генератора звуковой частоты) подводится к точкам а и б схемы. Между точками виг включен головной телефон. Изменением величин сопротивлений R, R2 и Rn добиваются полного пропадания или сведения до возможного минимума слышимости в телефоне. В этот момент окажется справедливым равенство:

Компенсация потерО 0L,

Rl R2 из которого может быть определено искомое значение индуктивности L

Рис. 90. Измерение в схеме моста с эталонной {индуктивностью Lg

Изменяя величины сопротивлений и меняя, в случае необходимости, эталонные катушки индуктивности (величину надо * брать того же порядка, что и искомое значение Z, можно определить с тем большей точностью, чем более точно определен момент равновесия схемы, чем более точно была ранее определена величина La и величины сопротивлений R и R..

Основным положением, которым следует руководствоваться при конструктивном оформлении схемы, являются необходимость тщательной экранировки соединительных проводов и требование отдаления катушек друг от друга. Можно использовать в качестве соединительных проводников телефонный I однопарный освинцованный кабель, заземляя его оболочку. При I этом обе жилы кабеля соединяются между собой параллельно (закручиваются концы проводников), - один отрезок кабеля мо-

т 97

жет служить лишь в качестве одного соединительного проводника. Рекомендуется схему располагать не в ящике малых размеров, а на поверхности доски размерами 60X60 см или даже больше.

Показанное на рис. 90 сопротивление служит для того, чтобы скомпенсировать активное сопротивление катушки, образованное эквивалентным сопротивлением потерь этой катушки. Без этого сопротивления возможно, как правило, только ослабление слышимости, но не полное пропадание. Изменяя же одновременно величину этого сопротивления, можно слышимость свести практически до нуля.

Для измерения индуктивностей по этому методу с большим удобством можно воспользоваться мостом Кольрауша (см. стр. 74).

Вторая схема (мост Максвелла)

Опишем довольно часто применяемую схему с эталонной емкостью - мост Максвелла {ис, 91). Эта схема в двух плечах имеет активные сопротивления и R) в третьем пле-

1 ;

г/г- zt-v

Рис. 91. Измерение в схеме моста Максвелла с эталонной емкостью

Рис. 92. Векторные диаграммы: а) про-гекание переменного тока по цепи, содержащей активное сопротивление г и индуктивное сопротивление х, б) содержащей активное сопротивление г и емкостное сопротивление xq

че - переменный градуированный конденсатор Сэ и параллельно ему приключенное активное сопротивление 3. В четвертое плечо включается измеряемая катушка индуктивности - L, Отсутствие слышимости в телефонах можно получить в том случае, если в любой момент времени напряжение между точками б vi г схемы будет равно нулю. Это условие будет выполнено, если падения напряжений в плечах аб и at будут не только равны по величине, но и синфазны, т. е. одновременно будут достигать нулевых и однозначных амплитудных значений.

Равенство падений напряжений в плечах аб и аг достигается изменением величин R, R и Сэ. Синфазность напряжений обеспечивается самой схемой.

Вектор падения напряжения на индуктивности на такой же фазовый угол опережает вектор падения напряжения на активном сопротивлении R. на какой вектор падения напряжения на активном сопротивлении R опережает вектор падения напряжения на эталонной емкости С.

Чтобы это представить более ясно, следует вспомнить, что в цепи переменного тока, содержащей активное сопротивление г и индуктивность L (рис. 92а), вектор тока отстает от вектора приложенного напряжения, а в цепи, содержащей активное сопротивление г и емкость С (рис. 92/5), вектор тока опережает вектор приложенного напряжения. Следовательно, вектор падения напряжения на активном сопротивлении-/г, совпадающий по фазе с вектором тока / в цепи, в первом случае будет отставать от вектора падения напряжения на индуктивности/л:/:, а во втором случае - опережать вектор падения напряжения на емкости /лг.

Из условия баланса схемы величина индуктивности определится следующей формулой

Ь=-Сэ RiRzt

где -в генри, Сэ-в фарадах, а /?1 и /?2 - в омах.

Приводим краткое описание моста Максвелла, конструктивно разработанного лабораторией журнала Радиофронт (более подробные сведения и указания читатель найдет в номере 7 этого журнала за 1938 г.).

Схема приведена на рис. 93, а общий вид и вид на панель снизу - на рис. 94 и 95. Диапазон измеряемых значений индуктивностей- от 0,01 до 0,5 гн.

Данные схемы следующие:

1000 ом,

Гз = 10000 ом, =. 1000 ом,

5000 ом, 50000 ом, 10000 ом,

Тдлефои гнезда

Ьатареп

Рис. 93. Схема моста Максвелла лаборатории журнала Радиофронт = 50 ООО ОМ,

Переменное сопротивление R, компенсирующее потери в измеряемой катушке, равно Р/з -2 мгом. Емкость эталонного градуированного конденсатора Сэ порядка от 500 до 1000 см.

Изменение диапазонов измерений производится с помощью штепсельной вилки (штырьки вилки не закорачиваются), вставляемой в одну из пяти пар гнезд (см. рис. 94 и 95, посредине). Конструктивно система переключения диапазонов устроена так, что когда в плече R оказывается включенным лишь одно сопротивление Tj, то в плече 7? в этот момент :рключено лишь одно сопротивление г... При переходе в иное положение, когда в плече Ri включено сопротивление г, в