Wagner jordningsenhed

Wagner Jordforbindelse: Definition, Funktion og Konstruktion

Definition

Wagner-jordforbindelsen har en afgørende funktion i elektriske broer ved at eliminere indflydelsen af jordkapacitans. Det er essentielt et specialiseret spændingsdividerkredsløb, der er designet til at reducere fejl forårsaget af parasitkapacitans, hvilket betydeligt forbedrer målingsnøjagtigheden af broen.

I elektriske brosystemer er det vigtigt at opnå præcise målinger. Dog bliver parasitkapacitans en betydelig udfordring ved høje frekvenser. Parasitkapacitans kan dannes mellem forskellige broelementer, mellem disse elementer og jorden, samt mellem de forskellige arme i broen. Disse uønskede kapacitive koblinger introducerer fejl i målingsprocessen, hvilket påvirker resultaternes pålidelighed.

En almindelig tilgang til at løse dette problem er at omgå broelementerne med en skjold. Dette skjold hjælper med at indhegnes og reducere effekten af eksterne elektromagnetiske felt, der bidrager til parasitkapacitans. En anden meget effektiv metode er brugen af Wagner-jordenhed, som strategisk placeres mellem broens elementer for at modvirke effekterne af parasitkapacitans.

Konstruktion

Kredsløbsdiagrammet for Wagner-jordforbindelsen, som illustreres i nedenstående figur, viser dens unikke struktur. I konteksten af en elektrisk bro, lad Z1, Z2, Z3 og Z4 repræsentere impedansarmene i selve broen. Wagner-jordenheden inkluderer to variable impedanser, betegnet som Z5 og Z6. Et afgørende træk ved enheden er, at dens midtpunkt er forbundet til jorden, hvilket giver en referencejord for dens funktion.

Impedanserne i Wagner-enheds armene er omhyggeligt designet til at være lignende dem i broens arme. Hver arm i Wagner-enheden består af en kombination af resistive og kapacitive komponenter. Denne specifikke konfiguration gør, at Wagner-jordenheden kan interagere med brokredsløbet på en måde, der effektivt neutraliserer effekterne af parasitkapacitans, hvilket muliggør mere præcise og pålidelige målinger.

Funktion og Arbejdsgang af Wagner-jordforbindelsen i et Brokredsløb

Wagner-impedanserne Z5 og Z6 er strategisk placeret i det elektriske brokredsløb for at facilitere justeringen af broelementerne. Specifikt arbejder de sammen for at sikre, at impedansparrene Z1 - Z3 og Z2 - Z4 bringes i ligevægt. I denne opsætning repræsenterer C1, C2, C3 og C4 de parasitkapacitanser, der er inbygget i brokomponenterne, mens D fungerer som brodetektor, der er afgørende for at identificere, når broen når en ligevægtstilstand.

For at broen kan nå en ligevægtstilstand, skal impedanserne i armerne Z1 og Z4 nøje justeres. Imidlertid hindrer tilstedeværelsen af parasitkapacitanser ofte broen i at opnå denne ligevægtstilstand. Kredsløbets funktion påvirkes af positionen af skifter S. Når S ikke er sat til 'e'-position, er detektor D forbundet mellem punkterne p og q. Omvendt, når S sættes til 'e', er detektor D så forbundet mellem terminal b og jorden.

For at neutralisere effekterne af parasitkapacitanser og opnå en præcis ligevægt, justeres impedansværdierne af Z4 og Z5 systematisk. Denne justeringsproces styres ved at overvåge detektorens output, typisk ved hjælp af hovedtelefoner. Operatøren starter med at forbinder hovedtelefonerne mellem punkterne b og d og justerer Z4 og Z5 for at minimere lyden, der høres gennem hovedtelefonerne. Denne iterative proces med genforbindelse af hovedtelefonerne mellem b og d og rejustering af Z4 og Z5 gentages, indtil en stille tilstand opnås, hvilket indikerer, at broen har nået en ligevægtstilstand.

Når broen er succesfuldt justeret, opnår punkterne b, d og e samme elektriske potentiale. På dette tidspunkt er de negative effekter af parasitkapacitanserne C1, C2, C3 og C4 effektivt fjernet fra brokredsløbet. Desuden, da Wagner-impedanserne Z5 og Z6 har ydet deres tjeneste ved at faciliter ligevægt, er de også effektivt fjernet fra kredsløbets funktionelle operation, hvilket gør det muligt at opnå højt præcise og pålidelige målinger fra broen.