Jembatan Schering adalah rangkaian listrik yang digunakan untuk mengukur sifat isolasi kabel dan peralatan listrik. Ini adalah rangkaian jembatan AC yang dikembangkan oleh Harald Ernst Malmsten Schering (25 November 1880 - 10 April 1959). Keuntungan terbesar adalah persamaan seimbang tidak bergantung pada frekuensi. Jembatan arus yang berasal adalah jembatan AC, mereka adalah instrumen yang paling populer, nyaman dan menonjol atau akurat, digunakan untuk pengukuran resistansi AC, kapasitansi, dan induktansi. Jembatan AC seperti DC jembatan tetapi perbedaan antara jembatan arus bolak-balik dan jembatan arus searah adalah catu dayanya.

Apa itu Jembatan Schering?

Definisi: Jembatan Schering adalah salah satu jenis jembatan AC, yang digunakan untuk mengukur kapasitansi yang tidak diketahui, permeabilitas relatif, faktor disipasi, dan kehilangan dielektrik sebuah kapasitor. Tegangan tinggi pada jembatan ini diperoleh dengan menggunakan trafo step-up. Tujuan utama dari jembatan ini adalah untuk mencari nilai kapasitansi. Peralatan utama yang diperlukan untuk koneksi adalah trainer kit, kotak kapasitansi dekade, multimeter, CRO, dan akord patch. Rumus yang digunakan untuk mendapatkan nilai kapasitansi adalah CX = C_dua(R₄/ R₃).

Sirkuit Jembatan AC Dasar

Pada jembatan AC, saluran listrik digunakan sebagai sumber eksitasi pada frekuensi rendah, osilator digunakan sebagai sumber pada pengukuran frekuensi tinggi. Rentang frekuensi osilator adalah 40 Hz hingga 125 Hz. Jembatan AC tidak hanya mengukur resistansi, kapasitansi, dan induktansi tetapi juga mengukur faktor daya, dan faktor penyimpanan dan semua jembatan AC didasarkan pada jembatan Wheatstone. Diagram rangkaian dasar dari jembatan arus bolak-balik ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

dasar-ac-jembatan-sirkuit

Diagram rangkaian dasar dari rangkaian jembatan AC terdiri dari empat impedansi Z1, Z2, Z3, dan Z4, detektor dan sumber tegangan AC. Detektor ditempatkan di antara titik 'b' dan, 'd' dan detektor ini digunakan untuk menyeimbangkan jembatan. Sumber tegangan AC ditempatkan antara titik 'a' dan 'c' dan memasok daya ke jaringan jembatan. Potensi titik 'b' sama dengan potensi titik 'd'. Dalam hal amplitudo dan fase, kedua titik potensial seperti b & d sama. Dalam besaran dan fasa, titik 'a' ke 'b' penurunan tegangan sama dengan titik jatuh tegangan a ke d.

Bila jembatan AC digunakan untuk pengukuran pada frekuensi rendah maka saluran listrik digunakan sebagai sumber suplai dan bila pengukuran dilakukan pada frekuensi tinggi maka digunakan osilator elektronik untuk catu daya. Osilator elektronik digunakan sebagai sumber catu daya, frekuensi yang disediakan oleh osilator tetap dan bentuk gelombang keluaran osilator elektronik bersifat sinusoidal. Ada tiga jenis detektor yang digunakan dalam jembatan AC yaitu headphone, getaran galvanometer , dan merdu penguat sirkuit.

Ada rentang frekuensi yang berbeda dan di dalamnya, detektor tertentu akan digunakan. Rentang frekuensi bawah headphone adalah 250Hz dan rentang frekuensi tinggi di atas hingga 3 hingga 4KHz. Rentang frekuensi getaran galvanometer adalah dari 5Hz hingga 1000Hz dan lebih sensitif di bawah 200Hz. Rentang frekuensi rangkaian penguat merdu adalah dari 10Hz hingga 100KHz.

Diagram Sirkuit Jembatan Schering Tegangan Tinggi

Diagram rangkaian jembatan Schering tegangan tinggi ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Jembatan terdiri dari empat lengan, di lengan pertama, ada dua kapasitansi yang tidak diketahui C1 dan C2 yang harus kita cari dan resistor R1 dihubungkan dan di lengan kedua, kapasitansi variabel C4 dan resistor R3 dan R4 terhubung. Di tengah jembatan 'D' detektor terhubung.

“cara kerja transistor sebagai penguat ”

jembatan Schering tegangan tinggi

Pada gambar, 'C1' adalah kapasitor yang kapasitansi harus dikembangkan, 'R1' adalah resistansi seri yang mewakili hilangnya kapasitor C1, C2 adalah kapasitor standar, 'R3' adalah resistansi non-induktif, 'C4 'adalah kapasitor variabel, dan' R4 'adalah resistansi non-induktif variabel secara paralel dengan kapasitor variabel' C4 '.

Dengan menggunakan kondisi keseimbangan jembatan, rasio impedansi 'Z1 & Z2' sama dengan impedansi 'Z3 & Z4', dinyatakan sebagai

Z1 / Z2 = Z3 / Z4

Z1 * Z4 = Z3 * Z2 ………………… persamaan (1)

Dimana DENGAN_{1 =}R₁+ 1 / jwC₁DENGAN_{2 =}1 / jwC_duaDENGAN_{3 =}R₃DENGAN_{4 =}(R₄+ 1 / jwC₄R₄) / (R₄- 1 / jwC₄R₄)

Sekarang substitusi nilai impedansi Z1, Z2, Z3, dan Z4 pada persamaan 1, akan didapatkan nilai C1 dan R1.

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

Dengan menyederhanakan impedansi Z4 akan didapat

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

DENGAN_{4 =}R₄/ jwC₄R₄…………… .eq (3)

Substitusi persamaan (3) dalam persamaan (2) akan mendapatkan

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

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

Dengan menyederhanakan persamaan di atas akan didapat

(R₁R₄) + (R₄/ jw C₁) = (R₃/ jwC_dua) + (R₃* R₄C₄/ C_dua) ………… persamaan (4)

Bandingkan bagian nyata R1 R4 dan R3 * R4C4 / 2 pada persamaan (4) akan mendapatkan nilai resistansi R1 yang tidak diketahui

“Pembanding magnitudo 4-bit ”

R1 R4 = R3 * R4C4 / C2

R1 = R3 * C4 / C2 ………… persamaan (5)

Demikian pula bandingkan bagian imajiner R₄/ jw C₁dan R₃/ jwC_duaakan mendapatkan kapasitansi C yang tidak diketahui₁nilai

R₄/ jw C₁= R₃/ jwC_dua

R₄/ C₁= R₃/ C_dua

C₁= (R₄/ R3) C_dua………… persamaan (6)

Persamaan (5) dan (6) adalah resistansi yang tidak diketahui dan kapasitansi yang tidak diketahui

Pengukuran Tan Delta menggunakan ScheringBridge

Kehilangan Dielektrik

Bahan listrik yang efisien mendukung jumlah penyimpanan muatan yang bervariasi dengan pembuangan energi minimal dalam bentuk panas. Kehilangan panas ini, secara efektif disebut sebagai kehilangan dielektrik, adalah disipasi energi yang melekat dielektrik. Parameternya aman dalam hal delta sudut kerugian atau delta tangen kerugian. Pada dasarnya ada dua bentuk kerugian utama yang dapat menghilangkan energi dalam isolator, yaitu kehilangan konduksi dan kehilangan dielektrik. Dalam kehilangan konduksi, aliran muatan melalui material menyebabkan disipasi energi. Misalnya aliran arus bocor melalui isolator. Kehilangan dielektrik cenderung lebih tinggi pada material yang memiliki konstanta dielektrik yang tinggi

Sirkuit Setara Dielektrik

Mari kita asumsikan bahwa, bahan dielektrik apa pun yang terhubung dalam rangkaian listrik sebagai dielektrik antara konduktor bertindak sebagai kapasitor praktis. Setara listrik dari sistem semacam itu dapat dirancang sebagai model elemen terpusat yang khas, yang mencakup kapasitor ideal lossless dalam seri dengan resistansi yang dikenal sebagai resistansi seri ekivalen atau ESR. ESR terutama mewakili kerugian pada kapasitor, nilai ESR sangat kecil pada kapasitor yang baik, dan nilai ESR cukup besar pada kapasitor yang buruk.

Faktor Disipasi

Ini adalah ukuran laju kehilangan energi dalam dielektrik, karena osilasi dalam bahan dielektrik akibat tegangan AC yang diterapkan. Kebalikan dari faktor kualitas dikenal sebagai faktor disipasi yang dinyatakan sebagai Q = 1 / D. Kualitas kapasitor diketahui dari faktor disipasi. Rumus faktor disipasi adalah

D = wR₄C₄

Schering-jembatan-fasor-diagram

Untuk interpretasi matematis, lihat diagram fasor, ini adalah rasio ESR dan reaktansi kapasitansi. Ia juga dikenal sebagai tangen dari sudut kerugian dan umumnya dinyatakan sebagai

Delta tan = ESR / X_C

Pengujian Tan Delta

Pengujian tan delta dilakukan pada isolasi belitan dan kabel. Pengujian ini digunakan untuk mengukur kerusakan pada kabel.

Melakukan Pengujian Tan Delta

Untuk melakukan pengujian tan delta, isolasi kabel atau belitan harus diuji, terlebih dahulu diisolasi dan diputuskan. Dari sumber daya frekuensi rendah, tegangan uji diterapkan dan pengukuran yang diperlukan dilakukan oleh pengontrol tan delta, dan hingga tegangan pengenal kabel, tegangan uji dinaikkan secara bertahap. Dari diagram fasor jembatan Schering di atas, kita dapat menghitung nilai tan delta yang disebut juga D (Disipation Factor). Delta tan dinyatakan sebagai

Delta tan = toilet₁R₁= W * (C._duaR₄/ R3) * (R₃C₄/ C_dua) = WC₄R₄

Pengukuran Permeabilitas Relatif dengan Jembatan Schering

Permeabilitas rendah bahan dielektrik diukur dengan menggunakan jembatan Schering. Susunan pelat sejajar permeabilitas relatif secara matematis dinyatakan sebagai

e_r₌C_sd / ε₀UNTUK

Di mana 'Cs' adalah nilai kapasitansi yang diukur dengan mempertimbangkan spesimen sebagai kapasitansi dielektrik atau spesimen, 'd' adalah jarak antar elektroda, 'A' adalah area efektif elektroda, 'd' adalah ketebalan spesimen, 't' adalah celah antara elektroda dan spesimen, 'x' adalah pengurangan pemisahan antara elektroda dan spesimen, dan ε0 adalah permitivitas ruang kosong.

pengukuran-permeabilitas-relatif

Kapasitansi antara elektroda dan spesimen secara matematis dinyatakan sebagai

C = C_SC₀/ C_S+ C₀……… persamaan (a)

Dimana C_S= ε_re₀A / d C₀= ε₀A / t

Pengganti C_Sdan C₀nilai dalam persamaan (a) akan didapat

C = (e_re₀A / d) (e₀A / t) / (e_re₀A / d) + (e₀A / t)

Ekspresi matematika untuk mengurangi spesimen ditunjukkan di bawah ini

e_r= d / d - x

Demikian penjelasan tentang pengukuran permeabilitas relatif dengan jembatan Schering.

fitur

Fitur dari jembatan Schering adalah

Dari penguat potensial, diperoleh suplai tegangan tinggi.
Untuk getaran jembatan, galvanometer digunakan sebagai pendeteksi
Di lengan ab dan ad, dipasang kapasitor tegangan tinggi.
Impedansi lengan bc dan cd rendah dan impedansi lengan ab dan ad tinggi.
Titik 'c' pada gambar dibumikan.
Impedansi lengan 'ab' dan 'ad' tetap tinggi.
Pada lengan 'ab' dan 'ad', kehilangan daya sangat kecil karena impedansi lengan ab dan iklan tinggi.

Koneksi

Koneksi diberikan ke kit sirkuit jembatan Schering seperti berikut ini.

Hubungkan terminal positif dari input ke terminal positif dari rangkaian
Hubungkan terminal negatif dari input ke terminal negatif dari rangkaian
Atur nilai resistansi R3 ke posisi nol dan atur nilai kapasitansi C3 ke posisi nol
Atur resistansi R2 menjadi 1000 ohm
Nyalakan catu daya
Setelah semua koneksi ini Anda akan melihat pembacaan di detektor nol, sekarang sesuaikan resistansi dekade R1 untuk mendapatkan pembacaan minimum di detektor null digital
Catat pembacaan tahanan R1, R2, dan kapasitansi C2, serta hitung nilai kapasitor yang tidak diketahui menggunakan rumus
Ulangi langkah di atas dengan mengatur nilai resistansi R2
Terakhir, hitung kapasitansi dan resistansi dengan menggunakan rumus. Demikian penjelasan cara kerja dan koneksi jembatan Schering

Tindakan pencegahan

Beberapa tindakan pencegahan yang harus kita ambil saat memberikan koneksi ke jembatan adalah

Pastikan voltase tidak melebihi 5 volt
Periksa koneksi dengan benar sebelum menyalakan catu daya

Aplikasi

Beberapa aplikasi penggunaan jembatan Schering adalah

Jembatan Schering digunakan oleh generator
Digunakan oleh mesin tenaga
Digunakan dalam jaringan industri rumah, dll

Keuntungan Jembatan Schering

Keuntungan dari jembatan Schering adalah

Dibandingkan dengan jembatan lain, biaya jembatan ini lebih murah
Dari frekuensi persamaan keseimbangan bebas
Pada tegangan rendah, ini dapat mengukur kapasitor kecil

Kekurangan Jembatan Schering

Ada beberapa kelemahan pada jembatan Schering tegangan rendah, karena kekurangan tersebut jembatan Schering frekuensi dan tegangan tinggi diperlukan untuk mengukur kapasitansi kecil.

FAQ

1). Apa itu jembatan Schering terbalik?

Jembatan Schering adalah salah satu jenis jembatan arus bolak-balik yang digunakan untuk mengukur kapasitansi kapasitor.

2). Jenis detektor apa yang digunakan di jembatan AC?

Jenis detektor yang digunakan pada jembatan AC adalah detektor seimbang.

3). Apa yang dimaksud dengan rangkaian jembatan?

Rangkaian jembatan merupakan salah satu jenis rangkaian listrik yang terdiri dari dua cabang.

“apa perbedaan antara arus bolak-balik dan arus searah? ”

4). Untuk pengukuran apa jembatan Schering digunakan?

Jembatan Schering digunakan untuk mengukur kapasitansi kapasitor.

5). Bagaimana Anda menyeimbangkan rangkaian jembatan?

Rangkaian jembatan harus diimbangi dengan mengikuti dua kondisi keseimbangan yaitu besaran dan kondisi sudut fasa.

Dalam artikel ini, ikhtisar tentang Teori jembatan Schering , kelebihan, aplikasi, kerugian, koneksi yang diberikan ke rangkaian jembatan, pengukuran permeabilitas relatif, rangkaian jembatan Schering tegangan tinggi, pengukuran tan delta, dan dasar-dasar rangkaian jembatan AC dibahas. Ini pertanyaan untuk Anda, apa faktor daya dari jembatan Schering?