دستگاه زمین‌کشی Wagner
دستگاه زمین‌کشی واقنر: تعریف، عملکرد و ساختار
تعریف
دستگاه زمین‌کشی واقنر نقش مهمی در پل‌های الکتریکی ایفا می‌کند با حذف تأثیر ظرفیت خاک. این دستگاه به طور اساسی یک مدار تقسیم‌کننده ولتاژ تخصصی است که برای کاهش خطاهای ناشی از ظرفیت‌های غیرمرغوب طراحی شده است و بدین ترتیب دقت اندازه‌گیری پل را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد.
در سیستم‌های پل الکتریکی، دستیابی به اندازه‌گیری‌های دقیق بسیار مهم است. اما در فرکانس‌های بالا، ظرفیت غیرمرغوب مسئله قابل توجهی می‌شود. ظرفیت غیرمرغوب می‌تواند بین عناصر مختلف پل، بین این عناصر و زمین و همچنین بین دو ساقه پل تشکیل شود. این جفت‌شدگی‌های ظرفیتی غیرمرغوب خطاهایی را به فرآیند اندازه‌گیری می‌افزایند که می‌تواند معتبر بودن نتایج را به مخاطره بیندازد.
یک روش رایج برای مقابله با این مشکل، قرار دادن عناصر پل درون یک محافظ است. این محافظ کمک می‌کند تا تأثیرات میدان‌های الکترومغناطیسی خارجی که به ظرفیت غیرمرغوب می‌افزایند را کاهش دهد. یک روش بسیار موثر دیگر استفاده از دستگاه زمین‌کشی واقنر است که به طور استراتژیک بین عناصر پل قرار داده می‌شود تا تأثیرات ظرفیت غیرمرغوب را خنثی کند.
ساختار
نمودار مداری دستگاه زمین‌کشی واقنر، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، ساختار منحصر به فرد آن را آشکار می‌کند. در زمینه یک پل الکتریکی، Z1، Z2، Z3 و Z4 مقاومت‌های ساقه‌های پل را نشان می‌دهند. دستگاه زمین‌کشی واقنر شامل دو مقاومت متغیر است که با Z5 و Z6 نشان داده می‌شوند. یک ویژگی کلیدی این دستگاه این است که نقطه مرکزی آن به زمین متصل است که یک مرجع زمین برای عملکرد آن فراهم می‌کند.
مقاومت‌های دستگاه واقنر به طور دقیق طراحی شده‌اند تا مشابه با مقاومت‌های ساقه‌های پل باشند. هر ساقه از دستگاه واقنر شامل ترکیبی از مقاومت و ظرفیت است. این پیکربندی خاص اجازه می‌دهد تا دستگاه زمین‌کشی واقنر با مدار پل به طوری تعامل کند که تأثیرات ظرفیت غیرمرغوب را خنثی کند و اندازه‌گیری‌های دقیق‌تر و قابل اعتمادتری انجام شود.
عملکرد و عملیات دستگاه زمین‌کشی واقنر در مدار پل
مقاومت‌های واقنر Z5 و Z6 به طور استراتژیک درون مدار پل الکتریکی قرار داده شده‌اند تا تعادل عناصر پل را تسهیل کنند. به طور خاص، آنها به صورت همزمان کار می‌کنند تا زوج‌های مقاومت Z1 - Z3 و Z2 - Z4 به تعادل برسند. در این تنظیمات، C1، C2، C3 و C4 ظرفیت‌های غیرمرغوب ذاتی عناصر پل را نشان می‌دهند و D به عنوان کاشف پل عمل می‌کند که برای شناسایی زمانی که پل به وضعیت تعادل می‌رسد بسیار حیاتی است.
برای رسیدن پل به وضعیت تعادل، باید مقاومت‌های ساقه‌های Z1 و Z4 به دقت تنظیم شوند. اما وجود ظرفیت‌های غیرمرغوب اغلب مانع رسیدن پل به این وضعیت تعادل می‌شود. عملکرد مدار تحت تأثیر موقعیت سوئیچ S قرار می‌گیرد. وقتی S به موقعیت 'e' تنظیم نشده است، کاشف D بین نقاط p و q متصل می‌شود. از طرف دیگر، وقتی S به 'e' تنظیم می‌شود، کاشف D بین ترمینال b و زمین متصل می‌شود.
برای خنثی کردن تأثیرات ظرفیت‌های غیرمرغوب و دستیابی به تعادل دقیق، مقادیر مقاومت Z4 و Z5 به طور منظم تنظیم می‌شوند. این فرآیند تنظیم با نظارت بر خروجی کاشف، معمولاً با استفاده از گوشی صوتی انجام می‌شود. اپراتور با اتصال گوشی صوتی بین نقاط b و d و تنظیم دقیق Z4 و Z5 برای کمینه کردن صدای شنیده شده از طریق گوشی صوتی شروع می‌کند. این فرآیند تکراری اتصال مجدد گوشی صوتی بین b و d و تنظیم مجدد Z4 و Z5 تا زمانی که حالت سکوت به دست آید و نشان‌دهنده رسیدن پل به وضعیت تعادل باشد تکرار می‌شود.
هنگامی که پل به طور موفقیت‌آمیزی به تعادل می‌رسد، نقاط b، d و e همان پتانسیل الکتریکی را دارند. در این مرحله، تأثیرات مضر ظرفیت‌های غیرمرغوب C1، C2، C3 و C4 از مدار پل به طور موثر حذف می‌شوند. علاوه بر این، مقاومت‌های واقنر Z5 و Z6 که هدف اصلی آنها تسهیل تعادل بوده است، نیز به طور موثر از عملکرد عملی مدار حذف می‌شوند و این امکان را فراهم می‌کنند تا اندازه‌گیری‌های بسیار دقیق و قابل اعتمادی از پل به دست آید.
