Мост Максвелла — это модификация моста Уитстона, используемая для измерения неизвестной индуктивности (обычно с низким значением добротности) в терминах калиброванного сопротивления и индуктивности или сопротивления и емкости . [1] Когда калиброванные компоненты представляют собой параллельные резистор и конденсатор, мост называется мостом Максвелла . Он назван в честь Джеймса К. Максвелла , который впервые описал его в 1873 году.
Он использует принцип, согласно которому положительный фазовый угол индуктивного сопротивления может быть скомпенсирован отрицательным фазовым углом емкостного сопротивления, если поместить его в противоположное плечо, и цепь находится в резонансе; т. е. нет разности потенциалов на детекторе ( вольтметре или амперметре переменного тока ) и, следовательно, нет тока, протекающего через него. Неизвестная индуктивность тогда становится известной в терминах этой емкости.
Со ссылкой на рисунок, в типичном приложении и являются известными фиксированными сущностями, а и являются известными переменными сущностями. и регулируются до тех пор, пока мост не будет сбалансирован.
и затем может быть рассчитан на основе значений других компонентов:
Чтобы избежать трудностей, связанных с определением точного значения переменной емкости, иногда устанавливают конденсатор с фиксированным значением и делают переменным более одного резистора. Его нельзя использовать для измерения высоких значений Q. Он также не подходит для катушек с низкими значениями Q, меньше единицы, из-за проблемы сходимости баланса. Его использование ограничено измерением низких значений Q от 1 до 10.
Частота переменного тока, используемого для оценки неизвестной индуктивности, должна соответствовать частоте цепи, в которой будет использоваться индуктивность — импеданс и, следовательно, назначенная индуктивность компонента изменяются с частотой. Для идеальных индуктивностей эта зависимость линейна, так что значение индуктивности на произвольной частоте можно рассчитать из значения индуктивности, измеренного на некоторой опорной частоте. К сожалению, для реальных компонентов эта зависимость нелинейна, и использование производного или расчетного значения вместо измеренного может привести к серьезным неточностям.
Практическим вопросом при строительстве моста является взаимная индуктивность: два индуктора, расположенных близко друг к другу, вызовут взаимную индукцию : когда магнитное поле одного пересекает катушку другого, оно усиливает магнитное поле в этой другой катушке, и наоборот, искажая индуктивность обеих катушек. Чтобы минимизировать взаимную индуктивность, ориентируйте индукторы так, чтобы их оси были перпендикулярны друг другу, и разнесите их настолько, насколько это возможно. Аналогично, близкое расположение электродвигателей, дросселей и трансформаторов (например, в блоке питания моста!) может вызвать взаимную индуктивность в компонентах схемы, поэтому располагайте схему на расстоянии от любого из них.
Частотная зависимость значений индуктивности приводит к другим ограничениям для этого типа моста: частота калибровки должна быть значительно ниже наименьшей из частот собственного резонанса индуктора и частоты собственного резонанса конденсатора, Fr < min(L srf ,C srf )/10. До того, как эти пределы будут достигнуты, ESR конденсатора, вероятно, будет иметь существенное влияние и должен быть явно смоделирован.
Для индукторов с ферромагнитным сердечником существуют дополнительные ограничения. Существует минимальный ток намагничивания, необходимый для намагничивания сердечника индуктора, поэтому ток в ветвях индуктора цепи должен превышать минимум, но не должен быть настолько большим, чтобы насытить сердечник любого индуктора.
Дополнительная сложность использования моста Максвелла-Вина по сравнению с более простыми типами мостов [ неоднозначно ] оправдана в обстоятельствах, когда либо взаимная индуктивность между нагрузкой и известными объектами моста, либо паразитные электромагнитные помехи искажают результаты измерений. Емкостное реактивное сопротивление в мосту будет точно противодействовать индуктивному реактивному сопротивлению нагрузки, когда мост сбалансирован, что позволяет надежно определить активное и реактивное сопротивление нагрузки.
