جهاز تأريض Wagner

جهاز توصيل واغنر: التعريف والوظيفة والبناء

التعريف

يقوم جهاز توصيل واغنر بوظيفة حاسمة في الجسور الكهربائية من خلال إزالة تأثير سعة الأرض. إنه في الأساس دارة مقسمة للجهد مصممة خصيصاً لتقليل الأخطاء الناجمة عن السعات العشوائية، مما يعزز بشكل كبير دقة القياس في الجسر.

في أنظمة الجسور الكهربائية، يعتبر تحقيق قياسات دقيقة أمراً أساسياً. ومع ذلك، عند الترددات العالية، تصبح السعات العشوائية مشكلة كبيرة. يمكن أن تتكون السعات العشوائية بين عناصر الجسر المختلفة، وبين هذه العناصر والأرض، وكذلك بين الأذرع المختلفة للجسر. هذه التوصيلات السعوية غير المقصودة تُدخل أخطاء في عملية القياس، مما يعرض موثوقية النتائج للخطر.

إحدى الطرق الشائعة لمعالجة هذه المشكلة هي وضع عناصر الجسر داخل درع. يساعد هذا الدرع على احتواء وتقليل تأثير المجالات الكهرومغناطيسية الخارجية التي تساهم في السعات العشوائية. طريقة أخرى فعالة للغاية هي استخدام جهاز توصيل واغنر، والذي يتم وضعه استراتيجياً بين عناصر الجسر لمكافحة تأثير السعات العشوائية.

البناء

يكشف مخطط الدائرة لجهاز توصيل واغنر، كما هو موضح في الشكل أدناه، عن بنائه الفريد. في سياق الجسر الكهربائي، دعنا نفترض أن Z1 و Z2 و Z3 و Z4 تمثل أذرع المقاومة للجسر نفسه. يدمج جهاز توصيل واغنر مانعين متغيرين، يُشار إليهما بـ Z5 و Z6. أحد الخصائص الرئيسية للجهاز هو أن نقطة الوسط الخاصة به متصلة بالأرض، مما يوفر مرجعًا للأرض لعمله.

تم تصميم مقاومات أذرع جهاز واغنر بدقة لتكون متشابهة في الطبيعة مع أذرع الجسر. يتكون كل ذراع من جهاز واغنر من مزيج من المكونات المقاومة والسعة. تتيح هذه التكوينة المحددة لجهاز توصيل واغنر التفاعل مع دائرة الجسر بطريقة تلغي تأثير السعات العشوائية، مما يمكّن من الحصول على قياسات أكثر دقة وموثوقية.

التشغيل والعملية لجهاز توصيل واغنر في دائرة الجسر

يتم وضع مقاومات واغنر Z5 و Z6 بشكل استراتيجي داخل دائرة الجسر الكهربائية لتسهيل توازن عناصر الجسر. تحديداً، يعملان معًا لضمان أن تكون أزواج المقاومة Z1 - Z3 و Z2 - Z4 في حالة توازن. في هذا الإعداد، تمثل C1 و C2 و C3 و C4 السعات العشوائية الموجودة في مكونات الجسر، بينما يلعب D دور كاشف الجسر، وهو ضروري لتحديد وقت الوصول إلى حالة التوازن.

لتحقيق حالة التوازن في الجسر، يجب ضبط مقاومات الذراعين Z1 و Z4 بدقة. ومع ذلك، غالبًا ما تشكل السعات العشوائية عائقًا، مما يمنع الجسر من الوصول إلى هذه الحالة المتوازنة. يتأثر تشغيل الدائرة بموضع المحول S. عندما لا يكون S في وضع 'e'، يتم توصيل الكاشف D بين النقاط p و q. وعلى العكس من ذلك، عندما يتم تعيين S على 'e'، يتم ربط الكاشف D بين المحطة b والأرض.

لمحايد تأثير السعات العشوائية وتحقيق توازن دقيق، يتم ضبط قيم المقاومة Z4 و Z5 بطريقة منهجية. يتم توجيه هذه العملية عن طريق مراقبة مخرج الكاشف، عادة باستخدام سماعات الرأس. يبدأ المشغل بتوصيل السماعات بين النقاط b و d ويضبط Z4 و Z5 لتقليل الصوت الذي يسمع عبر السماعات. يتم تكرار هذه العملية التكرارية لإعادة توصيل السماعات بين b و d وإعادة ضبط Z4 و Z5 حتى يتم تحقيق حالة صامتة، مما يشير إلى أن الجسر قد وصل إلى حالة متوازنة.

بمجرد تحقيق توازن الجسر بنجاح، تصل النقاط b و d و e إلى نفس الجهد الكهربائي. في هذه المرحلة، يتم القضاء بشكل فعال على آثار السعات العشوائية C1 و C2 و C3 و C4 من دائرة الجسر. بالإضافة إلى ذلك، بعد أن تقوم مقاومات واغنر Z5 و Z6 بدورها في تسهيل التوازن، يتم إزالتها أيضًا من التشغيل الوظيفي للدائرة، مما يسمح بتحقيق قياسات دقيقة وموثوقة من الجسر.