Mostek elektryczny

0
15

Mostek – układ zbudowany z co najmniej dwóch równolegle połączonych dzielników napięcia ze wspólnym źródłem. 

Mostki mogą być zasilane napięciem stałym, jak i przemiennym i mogą być wykorzystywane jako układy pomiarowe. Wynika to z możliwości osiągnięcia zerowego napięcia wyjściowego i trybu pracy mostka w punkcie równowagi (mostek zrównoważony). Jeden z pośrednich punktów mostka jest wówczas na ogół regulowany (rezystor nastawny). Innym trybem pracy mostka jest działanie poza punktem równowagi (mostek niezrównoważony).

Mostki mogą składać się zarówno z elementów liniowych (rezystory), jak i nieliniowych (diody prostownicze). W tym drugim przypadku mostek ma właściwości prostujące – po doprowadzeniu napięcia przemiennego następuje jego wyprostowanie (mostek Graetza). 

Klasyfikacja mostków

  • Mostki pomiarowe zasilane napięciem stałym (mostek Wheatstone’a, mostek Kelvina, mostki niezrównoważone).
  • Mostki pomiarowe zasilane napięciem przemiennym (mostek Wiena, mostek z gałęzią Wagnera, mostek Boucherota, mostek Scheringa, mostek Behrendta, mostek Maxwella, mostki transformatorowe).
  • Mostki prostownicze (mostek Graetza, mostek trójfazowy, mostek prostowniczy sterowany).

Mostki pomiarowe zasilane napięciem stałym

Historycznie pierwszym mostkiem pomiarowym był układ zaprojektowany przez Samuela Huntera Christie w 1833 roku, który spopularyzowany i dostosowany do pomiarów został w 1853 roku przez Charlesa Wheatstone’a.

Warunek równowagi mostka liniowego

Jeśli mostek składa się z elementów liniowych (np. rezystorów) i jest zasilany napięciem (prądem) stałym, warunek równowagi mostka przedstawiony jest równaniem:

R1 * R4 = R2 * R3

Zazwyczaj w mostkach mierzoną rezystancję Rx umieszcza się w gałęzi R1, a obwód  doprowadzony zostaje do stanu równowagi poprzez regulację rezystancji R2 (niekiedy R4). Pozostałe wartości rezystancji posiadają stałą wartość i określane są rezystorami stosunkowymi. 

Mostki pomiarowe zasilane napięciem przemiennym

Dla tego rodzaju mostków oprócz równowagi rezystancji musi zostać spełniony dodatkowy warunek związany z przesunięciem fazy (obecność reaktancji). Zrównoważenia mostka w takim układzie przeprowadza się za pomocą co najmniej dwóch elementów. Równowagę uzyskuje się dla określonej częstotliwości napięcia zasilającego. Zmiana częstotliwości powoduje wybicie ze stanu równowagi. Mostki tego rodzaju różnią się głównie rozmieszczeniem i połączeniem elementów, z których zbudowane są jego gałęzie.

Warunek równowagi mostka określa układ równań:

|Z1| * |Z4| = |Z2| * |Z3|

𝚽1 + 𝚽4 = 𝚽2 + 𝚽3

gdzie: Z jest impedancją gałęzi obwodu, a 𝚽 kątem przesunięcia fazowego w każdej z gałęzi mostka.

Mostki prostownicze

Wykorzystywane są jako obwody zasilaczy, prostowników, ładowarek przekształcające napięcie przemienne (zarówno jedno- jak i trójfazowe) do napięcia stałego. Większość urządzeń elektrycznych podłączanych do sieci energetycznej wymaga zastosowania mostków prostowniczych. 

Zastosowanie mostków

Pomimo wzrostu popularności mierników cyfrowych, obwody mostkowe ciągle znajdują (choć coraz mniejsze) zastosowanie w przyrządach pomiarowych. Są także obecne w układach filtrujących i konwersji mocy. 

0 0 vote
Article Rating
Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments