Мостовая схема

Тип электрической цепи

Мостовая схема — это топология электрической схемы , в которой две ветви схемы (обычно параллельные друг другу) «соединяются» третьей ветвью, подключенной между первыми двумя ветвями в некоторой промежуточной точке вдоль них. Мост был первоначально разработан для целей лабораторных измерений, и одна из промежуточных точек соединения часто регулируется при таком использовании. Мостовые схемы теперь находят множество применений, как линейных, так и нелинейных, в том числе в измерительной технике , фильтрации и преобразовании энергии . ^{[1] [2]}

Самая известная мостовая схема, мост Уитстона , была изобретена Сэмюэлем Хантером Кристи и популяризирована Чарльзом Уитстоном и используется для измерения сопротивления . Она состоит из четырех резисторов, два из которых имеют известные значения R ₁ и R ₃ (см. схему), один из которых имеет определяемое сопротивление R _x , а один является переменным и калиброванным R ₂ . Две противоположные вершины подключены к источнику электрического тока, например, к батарее, а гальванометр подключен через две другие вершины. Переменный резистор регулируется до тех пор, пока гальванометр не покажет ноль. Тогда становится известно, что отношение между переменным резистором и его соседом R1 равно отношению между неизвестным резистором и его соседом R3, что позволяет вычислить значение неизвестного резистора.

Мост Уитстона также был обобщен для измерения импеданса в цепях переменного тока, а также для измерения сопротивления, индуктивности , емкости и коэффициента рассеяния по отдельности. Варианты известны как мост Вина , мост Максвелла и мост Хевисайда (используется для измерения эффекта взаимной индуктивности). ^[3] Все они основаны на одном и том же принципе, который заключается в сравнении выходных сигналов двух делителей потенциала, имеющих общий источник.

В конструкции источников питания мостовая схема или мостовой выпрямитель представляет собой схему из диодов или подобных устройств, используемых для выпрямления электрического тока, т. е. для преобразования его из неизвестной или переменной полярности в постоянный ток известной полярности.

В некоторых контроллерах двигателей для управления направлением вращения двигателя используется Н -мост .

Уравнение тока моста

Анализ тока моста

На рисунке справа ток моста обозначен как I ₅

Согласно теореме Тевенена , найдя эквивалентную схему Тевенена, подключенную к мостовой нагрузке R ₅ и используя произвольный ток I ₅ , мы имеем:

Источник Тевенина ( V _th ) определяется по формуле:

${\displaystyle V_{th}=\left({\frac {R_{2}}{R_{1}+R_{2}}}-{\frac {R_{4}}{R_{3}+R_{4}}}\right)\times U}$

и сопротивление Тевенина ( R _th ):

${\displaystyle R_{th}={\frac {(R_{1}+R_{3})\times (R_{2}+R_{4})}{R_{1}+R_{3}+R_{2}+R_{4}}}}$

Следовательно, ток ( I ₅ ) через мост определяется законом Ома :

${\displaystyle I_{5}={\frac {V_{th}}{R_{th}+R_{5}}}}$

а напряжение ( V ₅ ) на нагрузке ( R ₅ ) определяется формулой делителя напряжения :

${\displaystyle V_{5}={\frac {R_{5}}{R_{th}+R_{5}}}\times V_{th}}$

Смотрите также

• Фантомная схема — использование сбалансированных мостовых схем в телефонии.
• Решетчатый фильтр — применение мостовой топологии к всепроходным фильтрам

Галерея

• 
  мост Уитстона
• 
  Венский мост
• 
  мост Максвелла
• 
  H-мост
• 
  Фонтанский мост
• 
  Двухполупериодный выпрямитель
• 
  мост Кельвина
• 
  Решетчатый мост
• 
  Мостовая Т-схема
• 
  Мост Кэри Фостера

Ссылки

1. Бюро военно-морского персонала, Основы электричества , стр. 114, Courier Dover Publications, 1970 ISBN  0-486-20973-3 .
2. Кларенс В. Де Сильва, Мониторинг вибрации, испытания и приборы , стр. 2.43-2.49, CRC Press, 2007 ISBN 1-4200-5319-1 
3. Все о схемах: Мостовые схемы переменного тока

Внешние ссылки

• Джим Уильямс , «Мостовые схемы: объединение усиления и баланса», Linear Technology Application Note 43, июнь 1990 г.
• Мостовые схемы - Глава 8 из онлайн-книги.