Wagnerin maanvihdinvaihto

Wagner-maantäytyvä laite: Määritelmä, toiminta ja rakennus

Määritelmä

Wagner-maantäytyvä laite on olennainen osa sähköisiä siltoja, sillä se poistaa maan kapasitanssin vaikutuksen. Se on pohjimmiltaan erikoisesti suunniteltu jännitelajittelujärjestelmä, joka vähentää satunnaiskapasitanssin aiheuttamia virheitä ja parantaa huomattavasti silta-mittauksen tarkkuutta.

Sähköisissä siltojärjestelmissä tarkkojen mittauksien saavuttaminen on ensiarvoisen tärkeää. Kuitenkin korkeilla taajuuksilla satunnaiskapasitanssi muodostuu merkittäväksi ongelmaksi. Satunnaiskapasitanssi voi muodostua eri silmukan komponenttien välille, näiden komponenttien ja maan välille sekä silmukan eri käsivien välille. Nämä ei-halutut kapasitiiviset kytkennät tuovat virheitä mittausprosessiin, mikä heikentää tulosten luotettavuutta.

Yleinen lähestymistapa tämän ongelman ratkaisemiseksi on sulkea silmukan komponentit kuoren sisään. Tämä suojaus auttaa sisältämään ja vähentämään ulkoisten sähkömagneettisten kenttien vaikutusta, jotka vaikuttavat satunnaiskapasitanssiin. Toisen hyvin tehokkaan menetelmän on Wagner-maantäytyvän laitteen käyttö, joka sijoitetaan strategisesti silmukan komponenttien välille vastustamaan satunnaiskapasitanssin vaikutuksia.

Rakennus

Wagner-maantäytyvän laitteen piirikaavio, joka on esitetty alla olevassa kuvassa, paljastaa sen ainutlaatuisen rakenne. Sähköisen silmukan yhteydessä olkoot Z1, Z2, Z3 ja Z4 silmukan itsensä impedanssikäytävät. Wagner-maantäytyvä laite sisältää kaksi muuttuvaa impedanssia, joita merkitään Z5:llä ja Z6:lla. Laitteen keskipiste on yhdistetty maahan, mikä tarjoaa toiminnalle viitepisteen.

Wagner-laitteen käytävien impedanssit on huolellisesti suunniteltu olemaan samankaltaisia silmukan käytävien impedansseihin nähden. Jokainen Wagner-laitteen käytävä koostuu vastuksen ja kapasiteettikomponenttien yhdistelmästä. Tämä tietty konfiguraatio mahdollistaa, että Wagner-maantäytyvä laite vuorovaikuttelee silmuka-piirin kanssa tavalla, joka tehokkaasti kumoaa satunnaiskapasitanssin vaikutukset, mahdollistaen tarkempien ja luotettavampien mittauksien saavuttamisen.

Wagner-maantäytyvän laitteen toiminta ja toimintaperiaate silmuka-piirissä

Wagner-impedanssit Z5 ja Z6 on sijoitettu strategisesti sähköiseen silmuka-piiriin, jotta silmukan komponentit voitaisiin tasapainottaa. Niiden tehtävänä on varmistaa, että impedanssiparit Z1 - Z3 ja Z2 - Z4 tulevat tasapainoon. Tässä asetuksessa C1, C2, C3 ja C4 edustavat silmukan komponentteihin liittyviä satunnaiskapasitansseja, kun taas D toimii silmukan havaintolaitteena, joka on olennainen tunnistamaan, milloin silmukka on tasapainossa.

Jotta silmukka voisi saavuttaa tasapainotetun tilan, Z1:n ja Z4:n impedanssit on säädettävä tarkasti. Kuitenkin satunnaiskapasitanssin läsnäolo usein hankaloittaa silmukan tasapainottamista. Piirin toiminta riippuu kytkimen S asennosta. Kun S ei ole asetettu 'e' -paikkaan, havaintolaitteena D on yhdistetty pisteiden p ja q välillä. Vastakkaisesti, kun S on kytketty 'e' -paikkaan, havaintolaitteena D on yhdistetty terminaali b:n ja maan välillä.

Satunnaiskapasitanssien vaikutusten kumoamiseksi ja tarkkan mittaustulosten saavuttamiseksi Z4:n ja Z5:n impedanssiarvot on sovitettava metodiaisesti. Tämä sovitusprosessi ohjataan havaintolaitteen äänisignaalin seurannalla, tyypillisesti kuunnelmalla kaiuttimia. Operaattori aloittaa yhdistämällä kaiuttimet pisteiden b ja d välillä ja säätää Z4:n ja Z5:n minimoidakseen kuultavaa ääntä. Tämä iteratiivinen prosessi, jossa kaiuttimet yhdistetään uudelleen pisteiden b ja d välillä ja Z4:n ja Z5:n säädellään, toistetaan, kunnes saavutetaan hiljainen tila, joka osoittaa, että silmukka on tasapainossa.

Kun silmukka on onnistuneesti tasapainotettu, pisteet b, d ja e saavuttavat saman sähköisen potentiaalin. Tässä vaiheessa satunnaiskapasitanssien C1, C2, C3 ja C4 haitalliset vaikutukset on tehokkaasti poistettu silmuka-piiristä. Lisäksi Wagner-impedanssit Z5 ja Z6, jotka ovat suorittaneet tehtävänsä tasapainon mahdollistamisessa, poistetaan myös piirin toiminnasta, mikä mahdollistaa erittäin tarkat ja luotettavat mittaukset silmukasta.