Dispositiu de aterrament Wagner

Dispositiu de terra Wagner: Definició, funció i construcció

Definició

El dispositiu de terra Wagner té un paper crucial en els ponts elèctrics eliminant l'influència de la capacitància de terra. És essencialment un circuit divisor de tensió especialitzat dissenyat per mitigar errors causats per la capacitància estranya, millorant significativament la precisió de les mesures del pont.

En els sistemes de ponts elèctrics, assolir mesures precises és fonamental. No obstant això, a altas freqüències, la capacitància estranya es converteix en un problema significatiu. La capacitància estranya pot formar-se entre diversos elements del pont, entre aquests elements i la terra, així com entre les diferents branques del pont. Aquests couplings capacitius no intencionals introduïxen errors al procés de mesura, comprometent la fiabilitat dels resultats.

Un enfocament comú per abordar aquest problema és enclosa els elements del pont dins d'una blindatge. Aquesta blindatge ajuda a contenir i reduir l'impacte dels camps electromagnètics externs que contribueixen a la capacitància estranya. Un altre mètode altament efectiu és l'ús del dispositiu de terra Wagner, que s'emplaça estratègicament entre els elements del pont per contrarestar els efectes de la capacitància estranya.

Construcció

El diagrama de circuit del dispositiu de terra Wagner, tal com es mostra a la figura següent, revela la seva estructura única. En el context d'un pont elèctric, sigui Z1, Z2, Z3, i Z4 els braços d'impedància del propi pont. El dispositiu de terra Wagner incorpora dues impedàncies variables, denotades com Z5 i Z6. Una característica clau del dispositiu és que el seu punt central està connectat a la terra, proporcionant una referència de terra per a la seva operació.

Les impedàncies dels braços del dispositiu Wagner estan dissenyades amb cura per ser similars en naturalesa als braços del pont. Cada braç del dispositiu Wagner consta d'una combinació de components de resistència i capacitància. Aquesta configuració específica permet al dispositiu de terra Wagner interactuar amb el circuit del pont d'una manera que cancel·la efectivament els efectes de la capacitància estranya, permetent obtenir mesures més precises i fiables.

Funcionament i operació del dispositiu de terra Wagner en un circuit de pont

Les impedàncies Wagner Z5 i Z6 estan posicionades estratègicament dins del circuit de pont elèctric per facilitar l'equilibri dels elements del pont. Específicament, treballen conjuntament per assegurar que les parelles d'impedància Z1 - Z3 i Z2 - Z4 es portin a l'equilibri. En aquesta configuració, C1, C2, C3 i C4 representen les capacitàncies estranyes inerents als components del pont, mentre que D serveix com a detector del pont, que és crucial per identificar quan el pont arriba a un estat d'equilibri.

Per aconseguir un estat d'equilibri, cal ajustar amb cura les impedàncies dels braços Z1 i Z4. No obstant això, la presència de capacitàncies estranyes sovint actua com un obstàcle, impedeixent al pont assolir aquest estat d'equilibri. L'operació del circuit es veu influenciada per la posició de l'interruptor S. Quan S no està en la posició 'e', el detector D està connectat entre els punts p i q. Al contrari, quan S s'activa a 'e', el detector D es connecta entre el terminal b i la terra.

Per anul·lar els efectes de les capacitàncies estranyes i assolir un equilibri precís, els valors d'impedància de Z4 i Z5 s'ajusten metòdicament. Aquest procés d'ajust es guia monitorant la sortida del detector, típicament utilitzant auriculars. L'operador comença connectant els auriculars entre els punts b i d i ajustant finament Z4 i Z5 per minimitzar el so escoltat pels auriculars. Aquest procés iteratiu de reconectar els auriculars entre b i d i readjustar Z4 i Z5 es repeteix fins aconseguir un estat silenciós, indicant que el pont ha assolit un estat d'equilibri.

Un cop el pont està equilibrat amb èxit, els punts b, d i e assolen el mateix potencial elèctric. En aquesta etapa, els efectes prejudicials de les capacitàncies estranyes C1, C2, C3 i C4 són efectivament eliminats del circuit del pont. Més endavant, les impedàncies Wagner Z5 i Z6, havent servit el seu propòsit de facilitar l'equilibri, també són efectivament eliminades de la operació funcional del circuit, permetent obtenir mesures altament precises i fiables del pont.