Le pont de Schering est un circuit électrique utilisé pour mesurer les propriétés isolantes d'un câble électrique et d'un équipement. Il s'agit d'un circuit de pont AC développé par Harald Ernst Malmsten Schering (25 novembre 1880 - 10 avril 1959). Le plus grand avantage est que l'équation équilibrée est indépendante de la fréquence. Les ponts de courant d'origine sont les ponts CA, ce sont les instruments les plus populaires, les plus pratiques et les plus importants ou les plus précis, utilisés pour la mesure de la résistance CA, de la capacité et de l'inductance. Les ponts AC sont comme le DC des ponts mais la différence entre les ponts à courant alternatif et les ponts à courant continu est l'alimentation.

Qu'est-ce que le pont de Schering?

Définition: Le pont de Schering est un type de pont CA utilisé pour mesurer la capacité inconnue, la perméabilité relative, le facteur de dissipation et la perte diélectrique d'un condensateur. La haute tension dans ce pont est obtenue en utilisant le transformateur élévateur. L'objectif principal de ce pont est de trouver la valeur de la capacité. Les principaux appareils requis pour la connexion sont le kit d'entraînement, le boîtier de capacité à décades, le multimètre, le CRO et les cordons de raccordement. La formule utilisée pour obtenir la valeur de capacité est le CX = C_deux(R₄/ R₃).

Circuit de pont CA de base

Dans les ponts AC, les lignes électriques sont utilisées comme source d'excitation à basses fréquences, oscillateurs sont utilisés comme source pour les mesures à haute fréquence. La gamme de fréquences d'un oscillateur est de 40 Hz à 125 Hz. Les ponts CA mesurent non seulement la résistance, la capacité et l'inductance, mais mesurent également le facteur de puissance et le facteur de stockage et tous les ponts CA sont basés sur le pont de Wheatstone. Le schéma de principe d'un pont de courant alternatif est illustré dans la figure ci-dessous.

Circuit de pont de base à courant alternatif

circuit-pont-courant alternatif de base

Le schéma de principe d'un circuit en pont CA se compose de quatre impédances Z1, Z2, Z3 et Z4, d'un détecteur et d'une source de tension alternative. Le détecteur est placé entre le point «b» et «d» et ce détecteur est utilisé pour équilibrer le pont. Une source de tension alternative est placée entre les points «a» et «c» et alimente le réseau du pont. Le potentiel du point «b» est le même que le point potentiel «d». En termes d'amplitude et de phase, les deux points de potentiel comme b et d sont égaux. En amplitude et en phase, le point «a» à «b», la chute de tension est égal au point de chute de tension a à d.

Lorsque les ponts CA sont utilisés pour la mesure à basses fréquences, la ligne électrique est utilisée comme source d'alimentation et lorsque les mesures sont effectuées aux hautes fréquences, les oscillateurs électroniques sont utilisés pour l'alimentation. Un oscillateur électronique est utilisé comme source d'alimentation, les fréquences fournies par l'oscillateur sont fixes et les formes d'onde de sortie d'un oscillateur électronique sont de nature sinusoïdale. Il existe trois types de détecteurs utilisés dans les ponts CA ce sont des écouteurs, des vibrations galvanomètres , et réglable amplificateur circuits.

Il existe différentes gammes de fréquences et en cela, un détecteur particulier sera utilisé. La plage de fréquence inférieure du casque est de 250 Hz et la plage de haute fréquence est supérieure à 3 à 4KHz. La gamme de fréquences du galvanomètre vibratoire est de 5 Hz à 1000 Hz et il est plus sensible en dessous de 200 Hz. La gamme de fréquences des circuits amplificateurs accordables est comprise entre 10 Hz et 100 KHz.

Schéma du circuit du pont de Schering haute tension

Le schéma du circuit du pont de Schering haute tension est illustré dans la figure ci-dessous. Le pont se compose de quatre bras, dans le premier bras, il y a deux capacités inconnues C1 et C2 que nous devons trouver et la résistance R1 est connectée et dans le second bras, la capacité variable C4 et les résistances R3 et R4 sont connectées. Au centre du pont, le détecteur «D» est connecté.

“schéma d'interrupteur unipolaire unidirectionnel ”

pont de Schering à haute tension

Sur la figure, 'C1' est le condensateur dont la capacité doit être développée, 'R1' est une résistance série représentant la perte dans le condensateur C1, C2 est le condensateur standard de s, 'R3' est une résistance non inductive, 'C4 'est un condensateur variable et' R4 'est une résistance non inductive variable en parallèle avec le condensateur variable' C4 '.

En utilisant la condition d'équilibre du pont, le rapport de l'impédance «Z1 & Z2» est égal à l'impédance «Z3 & Z4», il est exprimé comme

Z1 / Z2 = Z3 / Z4

Z1 * Z4 = Z3 * Z2 ………………… eq (1)

Où AVEC_{1 =}R₁+ 1 / jwC₁AVEC_{2 =}1 / jwC_deuxAVEC_{3 =}R₃AVEC_{4 =}(R₄+ 1 / jwC₄R₄) / (R₄- 1 / jwC₄R₄)

Maintenant, remplacez les valeurs des impédances Z1, Z2, Z3 et Z4 dans l'équation 1, obtiendrez les valeurs de C1 et R1.

(R₁+ 1 / jw C₁) [(R₄+ 1 / jwC₄R₄) / (R₄- 1 / jwC₄R₄)] = R₃(1 / jwC_deux) ……… .. éq (2)

En simplifiant l'impédance, Z4 obtiendra

AVEC_{4 =}(R₄+ 1 / jwC₄R₄) / (R₄- 1 / jwC₄R₄)

AVEC_{4 =}R₄/ jwC₄R₄…………… .eq (3)

Remplacer eq (3) dans eq (2) obtiendra

(R₁+ 1 / jw C₁) (R₄/ jwC₄R₄) = R₃(1 / jwC_deux)

(R₁R₄) + (R₄/ jw C₁) = (R₃/ jwC_deux) (1+ jwC₄R₄)

En simplifiant l'équation ci-dessus, vous obtiendrez

(R₁R₄) + (R₄/ jw C₁) = (R₃/ jwC_deux) + (R₃* R₄C₄/ C_deux) ………… eq (4)

Comparer les pièces réelles R1 R4 et R3 * R4C4 / 2 dans l'eq (4) obtiendra une valeur de résistance R1 inconnue

“combien de types de transformateur ”

R1 R4 = R3 * R4C4 / C2

R1 = R3 * C4 / C2 ………… eq (5)

Comparez de même les parties imaginaires R₄/ jw C₁et R₃/ jwC_deuxobtiendra une capacité inconnue C₁valeur

R₄/ jw C₁= R₃/ jwC_deux

R₄/ C₁= R₃/ C_deux

C₁= (R₄/ R3) C_deux………… eq (6)

Une équation (5) et (6) sont la résistance inconnue et la capacité inconnue

Mesure du delta du bronzage à l'aide de ScheringBridge

Perte diélectrique

Un matériau électrique efficace supporte une quantité variable de stockage de charge avec une dissipation minimale d'énergie sous forme de chaleur. Cette perte de chaleur, appelée effectivement perte diélectrique, est la dissipation diélectrique inhérente de l'énergie. Il est paramétré en toute sécurité en termes d'angle de perte delta ou de perte tangente tan delta. Il existe essentiellement deux formes principales de perte qui peuvent dissiper de l'énergie au sein d'un isolant, ce sont la perte de conduction et la perte diélectrique. En cas de perte de conduction, le flux de charge à travers le matériau provoque une dissipation d'énergie. Par exemple, le flux de courant de fuite à travers l'isolateur. La perte diélectrique a tendance à être plus élevée dans les matériaux ayant une constante diélectrique élevée

Circuit équivalent de diélectrique

Supposons que tout matériau diélectrique connecté dans un circuit électrique en tant que diélectrique entre conducteurs agisse comme un condensateur pratique. L'équivalent électrique d'un tel système peut être conçu comme un modèle d'élément localisé typique, qui comprend un condensateur idéal sans perte en série avec une résistance connue sous le nom de résistance série équivalente ou ESR. L'ESR représente en particulier les pertes dans le condensateur, la valeur ESR est très faible dans un bon condensateur et la valeur ESR est assez grande dans un mauvais condensateur.

Facteur de dissipation

C'est une mesure du taux de perte de l'énergie dans le diélectrique, en raison de l'oscillation dans le matériau diélectrique due à la tension alternative appliquée. La réciproque du facteur de qualité est connue sous le nom de facteur de dissipation qui est exprimé comme Q = 1 / D. La qualité du condensateur est connue par le facteur de dissipation. La formule du facteur de dissipation est

D = wR₄C₄

Schéma de phase du pont de Schering

Pour l'interprétation mathématique, regardez le diagramme de phaseur, c'est le rapport de l'ESR et de la réactance de capacité. Il est également connu sous le nom de tangente de l'angle de perte et généralement exprimé par

Delta Tan = ESR / X_C

Test de Tan Delta

Le test tan delta porte sur l'isolation des enroulements et des câbles. Ce test permet de mesurer la détérioration du câble.

Effectuer un test Tan Delta

Afin d'effectuer le test tan delta, l'isolation des câbles ou des enroulements doit être testée, est d'abord isolée et déconnectée. À partir de la source d'alimentation basse fréquence, la tension d'essai est appliquée et les mesures nécessaires sont prises par le contrôleur tan delta, et jusqu'à la tension nominale des câbles, la tension d'essai est augmentée par étapes. À partir du diagramme de phase ci-dessus du pont de Schering, nous pouvons calculer la valeur de tan delta qui est également appelée D (facteur de dissipation). Le delta tan est exprimé comme

Delta Tan = WC₁R₁= W * (C_deuxR₄/ R3) * (R₃C₄/ C_deux) = WC₄R₄

Mesure de la perméabilité relative avec le pont de Schering

La faible perméabilité du matériau diélectrique est mesurée en utilisant le pont de Schering. La disposition des plaques parallèles de la perméabilité relative est exprimée mathématiquement par

e_r₌C_sd / ε₀À

Où `` Cs '' est la valeur mesurée de la capacité en considérant l'échantillon comme une capacité diélectrique ou de l'échantillon, `` d '' est l'espace entre les électrodes, `` A '' est la surface efficace des électrodes, `` d '' est l'épaisseur de l'échantillon, `` t '' est l'espace entre l'électrode et l'échantillon, «x» est la réduction de la séparation entre l'électrode et l'échantillon, et ε0 est la permittivité de l'espace libre.

mesure de la perméabilité relative

La capacité entre l'électrode et l'échantillon est mathématiquement exprimée comme

C = C_SC₀/ C_S+ C₀……… eq (a)

Où C_S= ε_re₀A / d C₀= ε₀À

Remplaçant C_Set C₀les valeurs de l'équation (a) obtiendront

C = (e_re₀A / d) (e₀A mangé_re₀A / d) + (e₀À)

L'expression mathématique pour réduire l'échantillon est indiquée ci-dessous

e_r= d / d - x

C'est l'explication de la mesure de la perméabilité relative avec le pont de Schering.

Fonctionnalités

Les caractéristiques du pont de Schering sont

A partir de l'amplificateur de potentiel, une alimentation haute tension est obtenue.
Pour la vibration du pont, le galvanomètre est utilisé comme détecteur
Dans les bras ab et ad, les condensateurs haute tension sont placés.
L'impédance des bras bc et cd est faible et les impédances d'un bras ab et ad sont élevées.
Le point «c» de la figure est mis à la terre.
L’impédance des bras «ab» et «ad» est maintenue élevée.
Dans les bras «ab» et «ad», la perte de puissance est très faible car l’impédance des bras ab et ad est élevée.

Connexions

Les connexions ont été données au kit de circuit de pont de Schering comme suit.

Connectez la borne positive de l'entrée à la borne positive du circuit
Connectez la borne négative de l'entrée à la borne négative du circuit
Réglez la valeur de résistance R3 sur la position zéro et réglez la valeur de capacité C3 sur la position zéro
Réglez la résistance R2 sur 1000 ohms
Allumez l'alimentation
Après toutes ces connexions, vous verrez une lecture dans le détecteur nul, ajustez maintenant la résistance de décade R1 pour obtenir la lecture minimale dans le détecteur nul numérique
Notez les lectures de la résistance R1, R2 et de la capacité C2 et calculez la valeur du condensateur inconnu en utilisant la formule
Répétez les étapes ci-dessus en ajustant la valeur de la résistance R2
Enfin, calculez la capacité et la résistance en utilisant la formule. Ceci est l'explication du fonctionnement et des connexions du pont de Schering

Précautions

Certaines des précautions à prendre lors de la connexion au pont sont

Assurez-vous que la tension ne doit pas dépasser 5 volts
Vérifiez correctement les connexions avant de mettre sous tension l'alimentation

Applications

Certaines des applications de l'utilisation du pont de Schering sont

Ponts de Schering utilisés par les générateurs
Utilisé par les moteurs électriques
Utilisé dans les réseaux industriels internes, etc.

Avantages du pont de Schering

Les avantages du pont de Schering sont

Comparé à d'autres ponts, le coût de ce pont est inférieur
De la fréquence les équations d'équilibre sont libres
À basse tension, il peut mesurer de petits condensateurs

Inconvénients du pont de Schering

Il existe plusieurs inconvénients dans le pont de Schering basse tension, en raison de ces inconvénients, le pont de Schering haute fréquence et tension est nécessaire pour mesurer la faible capacité.

FAQ

1). Qu'est-ce qu'un pont de Schering inversé?

“câblage d'un interrupteur d'éclairage bidirectionnel avec double interrupteur ”

Le pont de Schering est un type de pont de courant alternatif utilisé pour mesurer la capacité des condensateurs.

2). Quel type de détecteur est utilisé dans les ponts AC?

Le type de détecteur utilisé dans les ponts CA est un détecteur équilibré.

3). Qu'entend-on par circuit en pont?

Le circuit en pont est un type de circuit électrique qui se compose de deux branches.

4). Pour quelle mesure le pont de Schering est-il utilisé?

Le pont de Schering est utilisé pour mesurer la capacité des condensateurs.

5). Comment équilibrez-vous un circuit en pont?

Le circuit en pont doit être équilibré en suivant les deux conditions d'équilibre, à savoir la condition d'amplitude et d'angle de phase.

Dans cet article, un aperçu de Théorie du pont de Schering , les avantages, les applications, les inconvénients, les connexions données au circuit en pont, la mesure de la perméabilité relative, le circuit en pont de Schering haute tension, la mesure en triangle tan et les bases du circuit en pont AC sont discutés. Voici une question pour vous, quel est le facteur de puissance du pont de Schering?