Qué es el puente de Hays: construcción, diagrama de fasores y sus aplicaciones

Antes de hablar del puente de Hays, tenemos que conocer las limitaciones del puente de Maxwell para entender cómo se utiliza este puente en numerosas aplicaciones. La función principal del puente de Maxwell es medir el QF (factor de calidad) medio en las bobinas (110. Para superar la limitación de la novia de Maxwell, se utiliza el puente de Hays. En este artículo se presenta una visión general del puente de Hay.

¿Qué es el puente de Hays?

Definición: Un circuito de puente que se utiliza para medir la resistencia y la inductancia de bobinas con un factor Q elevado se conoce como puente de Hays. Se trata de una modificación del puente de Maxwell. Así que este puente se utiliza para determinar el factor de alta calidad en el circuito.

La conexión de los circuitos de puente de hays puede hacerse conectando el condensador y la resistencia en serie. Así, la caída de tensión a través de la resistencia y la capacitancia cambiará. En el puente de Maxwell, la conexión de la resistencia y la capacitancia puede hacerse en paralelo. Por tanto, la magnitud de la tensión suministrada a través de la resistencia y el condensador será la misma.

Construcción del puente de Hays

A continuación se muestra la construcción del puente de Hays. En el siguiente circuito, el inductor 'L1' es desconocido y está dispuesto con la resistencia 'R1' entre el brazo ab. La comparación de este inductor puede hacerse con el condensador 'C4' que está conectado con la resistencia 'R4' en el brazo cd. Del mismo modo, las restantes resistencias como R2 y R3 están conectadas en los brazos ad y bc.

Para que el puente esté equilibrado, se ajusta la resistencia "R4" y el condensador "C4". Una vez que el circuito está en condiciones de equilibrio, no hay flujo de corriente por el detector. Aquí, el detector está situado entre b y d. La caída de potencial a través del brazo ad y cd es equivalente. Del mismo modo, la caída de potencial en el brazo ab y bc es equivalente.

Teoría del puente de Hays

En el circuito anterior, el inductor 'L1' es un inductor desconocido que incluye la resistencia 'R1'

R2, R3, R4 se conocen como resistencias no inductoras.

c4' es un condensador estándar

Las impedancias de carga del puente anterior son

Z1 = R1-j/ωc1

Z2 = R2

Z3 = R3

Z4 = R4 + jωL4

Cuando el circuito está equilibrado

Z1Z4 = Z2Z3

Sustituye las impedancias de carga en las ecuaciones anteriores

(R1-j/ωc1)*(R4 + jωL4) = R2*R3

Aquí, 1/C1 = L1 y L4 = 1/C4

R1R4+R1jωL4 - jR4/ωc1+ jωL4/ωc1 = R2*R3

R1R4+L1/C4+jωL1R4-jR1/ωc4 = R2*R3

Una vez separados los términos reales e imaginarios, podemos obtener lo siguiente

R1R4+(L1/C4) = R2*R3

jωL1R4-(jR1/ωc4) = R2*R3

Resolviendo las ecuaciones anteriores podemos obtener

L1 = R2R3C4/(1+ ω2R42C42)

R1= ω2C42R2R3R4/ω2R42C42

El QF de la bobina es

Q = ωL1/R1 = 1/ ω2R4C4

La ecuación de la capacitancia e inductancia desconocida incluye principalmente el término de frecuencia. Por tanto, para encontrar el valor de la inductancia desconocida, hay que conocer la frecuencia de alimentación.

En este caso, la frecuencia no desempeña un papel esencial en el alto QF

Q = 1/ ω2R4C4

Sustituyendo este valor en el L1

L1 = R2R3C4/1+ (1/Q)2

Para un valor alto de "Q", se puede ignorar el 1/Q y así la ecuación será

L1 = R2R3C4

Diagrama fasorial del puente de Hays

En el siguiente diagrama fasorial del puente de Hays, e1, e2, e3 y e4 son puntos nulos. Una vez que la corriente pasa por el brazo 'bd', entonces e1=e2 y e3=e4. Aquí 'i1' es el eje de referencia en el diagrama fasorial y este eje conduce a 'i2' con cierto ángulo debido al condensador conectado entre el brazo 'cd'. Marca la resultante de los puntos nulos e1&e2 en e. El ángulo de fase entre la resistencia eléctrica (r4) y el condensador (c4) es de 90°, como se muestra en la figura.

Ventajas

Las ventajas del puente Hays son

• Este puente se utiliza para las inductancias desconocidas para proporcionar una expresión sencilla. Es apropiado para la bobina que tiene un factor Q alto que los 10 ohmios.
• Para el factor Q, este puente proporciona una ecuación sencilla.
• Utiliza un pequeño valor de resistencia para determinar el factor de calidad.

Desventajas

Las desventajas del puente Hays son

• No es aplicable para la medición de la bobina que tiene un factor Q inferior a 10 ohmios.
• La ecuación de equilibrio del puente depende de la frecuencia de funcionamiento y, por tanto, el cambio de frecuencia influirá en las mediciones.
• El factor Q se utiliza para determinar la relación principal entre la energía que se almacena y se disipa en el circuito.

Aplicaciones del puente de Hays

Las aplicaciones son

• Este puente se utiliza para determinar la autoinductancia del circuito.
• Se utiliza para superar el inconveniente del puente de Maxwell. El
• Este circuito de puente se utiliza para medir el elevado QF (factor de calidad) del circuito.

Por tanto, se trata de una visión general del puente de Hay. El factor de calidad puede medirse utilizando tanto el puente de Maxwell como el de Hay, pero el de Maxwell se utiliza para calcular el QF medio (Q < 10), mientras que el de Hay se utiliza para calcular el factor de alta calidad (Q > 10). Así que para superar la limitación de Maxwell, se utiliza este circuito de puente. Aquí tienes una pregunta, ¿cuál es la diferencia entre el puente de Maxwell y el de Hay?