El Puente de Anderson es una herramienta ampliamente utilizada en la construcción de circuitos electrónicos. Su diseño versátil y su capacidad para medir resistencias desconocidas lo han convertido en un elemento esencial en el mundo de la ingeniería. En este artículo, exploraremos la estructura y funcionamiento del Puente de Anderson, la ecuación que lo rige, el diagrama fasorial asociado y las ventajas que ofrece en la construcción y análisis de circuitos. ¡Descubre cómo esta innovadora tecnología simplifica y optimiza el proceso de diseño de circuitos electrónicos!
En este artículo, discutiremos el Puente de Anderson en la medición eléctrica. Aquí, cubriremos el diagrama del circuito, la ecuación, el diagrama fasorial y las ventajas y desventajas del Puente de Anderson.
¿Qué es el Puente de Anderson?
En medición eléctrica, el puente de Anderson es un circuito que se utiliza para determinar la autoinductancia del circuito. Es un tipo de puente AC (corriente alterna). El puente de Anderson para la medición de la inductancia es uno de los mejores y más comunes puentes para la medición precisa de la inductancia en un amplio rango. En el caso del puente de Anderson, la autoinductancia se mide en términos de un capacitor estándar.
El puente de Anderson es básicamente una forma modificada del puente de Maxwell que se utiliza para medir la autoinducción de bobinas de bajo Q (Q<1). La diferencia clave entre el puente de Anderson y el puente de Maxwell es que el puente de Anderson utiliza un condensador fijo en lugar de un condensador variable. Por lo tanto, el puente de Anderson brinda resultados más precisos en comparación con el puente de Maxwell.
Construcciones de circuito del puente de Anderson
El diagrama de circuito del puente de Anderson se muestra en la Figura 1.
Consta de cuatro brazos a saber ab, ac, discos compactos, da. La disposición del circuito del puente de Anderson es la siguiente:
- Una inductancia desconocida está conectada entre los terminales. a y b junto con una resistencia R1 está conectado en serie con esta inductancia desconocida.
- Un capacitor fijo C está conectado entre los terminales c y e.
- Una resistencia variable r está conectado entre los terminales e y d.
- Una fuente de voltaje alterno está conectada entre las terminales a y c.
Ecuación del puente de Anderson
En el circuito del puente de Anderson, vamos,
En la condición de equilibrio del puente, tenemos,
Y,
Ahora, el voltaje a través de R y el capacitor C es igual y no fluye corriente a través del galvanómetro.
VBC = VCE
Por lo tanto,
Otras ecuaciones de equilibrio del puente son,
El voltaje en AB = Voltaje en AD + Voltaje en DE
El voltaje a través de VDE + voltaje a través de VEC = Voltaje a través de VDC
Ahora, al sustituir el valor de IC de la ecuación (1) en las ecuaciones (2) obtenemos,
Ahora, al sustituir el valor de IC de la ecuación (1) en las ecuaciones (3) obtenemos,
Al sustituir el valor de I2 de la ecuación (5) en la ecuación (4), obtenemos,
Al separar las partes real e imaginaria de la ecuación (6), obtenemos,
Y,
Por tanto, utilizando la ecuación (8), podemos determinar el valor de la autoinductancia de la bobina.
Diagrama fasorial del puente de Anderson
el yo actual1 fluye a través del brazo AB, es decir, a través de la resistencia no inductiva R1 e inductor L1. Así la caída total V1 en el brazo AB es la suma vectorial de I1 (R1 + r1) (que está en fase con I1) e I1 ωL1 (que está 90 grados atrasado con I1).
La misma corriente también pasará a través de R3 (en el brazo BC) es decir, yo1 = yo3 cuando el puente está equilibrado. Por tanto, la caída de tensión I3 R3 (V3) está en fase con la corriente I1. El potencial entre las uniones BC será igual al potencial entre las uniones EC porque no fluye corriente a través del galvanómetro en condiciones de puente equilibrado. Por lo tanto, la caída de voltaje V3 = yoC/ωC y la caída de tensión IC r en la resistencia r estará junto con IC.
Voltaje V4 será igual a VCE cuando el potencial a través del galvanómetro es cero en condiciones de puente equilibrado. Por lo tanto, V4 es la suma de la caída de tensión en la resistencia r y VCE. Por lo tanto, el voltaje V4 es la suma de la caída de tensión IC r y v3.
el yo actual2 es la suma de las corrientes IC y yo4 en condiciones de puente equilibrado. Por lo tanto, la caída V2 (I2 R2) en el brazo AD debido a I2 yace junto con él. Por lo tanto, la
el yo actual2 es la suma de las corrientes IC y yo4 en condiciones de puente equilibrado. Por lo tanto, la gota V2 ( I2 R2) en el brazo AD debido a que I2 se encuentra junto a él. Por lo tanto, la tensión de alimentación V es la resultante de los fasores V1 y V3 o V2 y V4.
Ventajas del puente de Anderson
Las siguientes son las principales ventajas del puente de Anderson:
- El puente de Anderson determina el valor de la autoinducción con mayor precisión.
- Los puentes de Anderson requieren un condensador fijo estándar en lugar de un condensador variable.
- En el puente de Anderson, el punto de equilibrio del puente se puede obtener fácilmente.
- En el puente de Anderson se usa un condensador fijo en lugar de un condensador variable. Por lo tanto, el puente es más barato que el puente de Maxwell.
- Es posible determinar el valor de la capacitancia desconocida en términos de inductancia conocida.
- El cálculo de la autoinductancia de la bobina no se ve afectado incluso con el uso de un capacitor imperfecto. El capacitor imperfecto solo afecta el valor de la resistencia de la bobina.
- Necesitamos restar la inductancia del cable conductor del valor de inductancia calculado para obtener mediciones más precisas. Por lo tanto, podemos obtener la segunda condición de equilibrio cortocircuitando la bobina, como resultado, el puente muestra el valor de la inductancia de los conductores. La diferencia en ambas medidas de autoinducción muestra el valor exacto de la autoinducción de una bobina.
Desventajas del puente de Anderson
Las siguientes son las desventajas del puente de Anderson:
- El puente de Anderson implica un proceso más complejo para determinar la ecuación de inductancia.
- La provisión de la unión del condensador en el puente aumenta la complejidad del circuito, lo que a su vez dificulta el blindaje del puente.
- El cálculo de la ecuación de equilibrio del puente es más complicado que el cálculo del puente de Maxwell.
Problema resuelto en el puente de Anderson
La figura anterior muestra la conexión de un Puente Anderson para medir la inductancia LX y Resistencia RX de la bobina Encontrar LXsi el equilibrio se obtiene cuando R4 = R2 = 2kΩ, R3 = 500 Ω, r = 50 Ω y C = 0,5 μF.
Solución:
En condición de equilibrio
Según los valores dados tenemos,
R4 = R2 = 2kΩ
R3 = 500 Ω
r = 50 Ω
C = 0,5 μF
De la ecuación 1,
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