Wagnerova naprava za zemljanje

Wagnerova naprava za zemljanje: Definicija, funkcija i konstrukcija

Definicija

Wagnerova naprava za zemljanje služi ključnoj svrsi u električnim mostovima eliminirajući utjecaj kapacitancije zemlje. Ona je u suštini posebna podjela napona dizajnirana kako bi smanjila greške uzrokovane stranim kapacitancijama, time značajno poboljšavajući točnost mjerenja mosta.

U sustavima električnih mostova postizanje točnih mjerenja je od presudne važnosti. Međutim, na visokim frekvencijama strana kapacitancija postaje značajan problem. Strana kapacitancija može nastati između različitih elemenata mosta, između tih elemenata i zemlje, kao i između različitih granaka mosta. Ovi neplanirani kapacitivni spojevi uvode greške u proces mjerenja, kompromitirajući pouzdanost rezultata.

Jedan često korišteni pristup rješavanju ovog problema je stavljanje elemenata mosta unutar štitnice. Ova štitnica pomaže u sadržavanju i smanjenju utjecaja vanjskih elektromagnetskih polja koji doprinose stranoj kapacitanciji. Druga vrlo učinkovita metoda jest uporaba Wagnerove naprave za zemljanje, koja se strategijski smješta između elemenata mosta kako bi suprotstavila efektima strane kapacitancije.

Konstrukcija

Shema Wagnerove naprave za zemljanje, prikazana na slici ispod, otkriva njenu jedinstvenu strukturu. U kontekstu električnog mosta, neka Z1, Z2, Z3 i Z4 predstavljaju impedancijske granke mosta. Wagnerova naprava za zemljanje uključuje dvije varijabilne impedancije, označene kao Z5 i Z6. Ključna značajka uređaja je da je njegov centralni točka povezan s zemljom, osiguravajući referentnu zemlju za njegovo funkcioniranje.

Impedancije granaka Wagnerove naprave su pažljivo dizajnirane kako bi bile slične onima granaka mosta. Svaki granak Wagnerove naprave sastoji se od kombinacije otpora i kapacitivnih komponenti. Ova specifična konfiguracija omogućuje Wagnerovoj napravi za zemljanje da interagira s mostovim krugom na način koji efektivno anulira efekte strane kapacitancije, omogućujući dobivanje točnijih i pouzdanih mjerenja.

Funkcija i rad Wagnerove naprave za zemljanje u mostovom krugu

Wagnerove impedancije Z5 i Z6 su strategijski smješteni unutar električnog mostovog kruga kako bi omogućili ravnotežu elemenata mosta. Konkretno, one djeluju zajedno kako bi se impedance parovi Z1 - Z3 i Z2 - Z4 doveli do ravnoteže. U ovom postroju, C1, C2, C3 i C4 predstavljaju strane kapacitancije inherentne elementima mosta, dok D služi kao detektor mosta, koji je ključan za prepoznavanje kada most doseže stanje ravnoteže.

Da bi most dostigao stanje ravnoteže, impedancije granaka Z1 i Z4 moraju biti pažljivo prilagođene. Međutim, prisustvo stranih kapacitancija često predstavlja prepreku, sprečavajući most da dostigne to stanje ravnoteže. Rad kruga ovisi o položaju prekidača S. Kada S nije postavljen na 'e' poziciju, detektor D je povezan između točaka p i q. Suprotno, kada S prebaci na 'e', detektor D je tada povezan između terminala b i zemlje.

Kako bi se neutralizirali efekti stranih kapacitancija i dostignuta točna ravnoteža, vrijednosti impedancija Z4 i Z5 metodsko se prilagođavaju. Taj proces prilagođavanja vodi se nadziranjem izlaza detektora, obično koristeći slušalice. Operator počinje spajanjem slušalica između točaka b i d i fino podešava Z4 i Z5 kako bi smanjio zvuk čujan kroz slušalice. Ovaj iterativni postupak ponavljanja spajanja slušalica između b i d te ponovnog podešavanja Z4 i Z5 se ponavlja dok se ne dostigne stanje tišine, što ukazuje da je most dostigao stanje ravnoteže.

Kada je most uspješno uravnotežen, točke b, d i e dostižu isti električni potencijal. Na tom nivou, štetni efekti stranih kapacitancija C1, C2, C3 i C4 efektivno su eliminirani iz mostovog kruga. Nadalje, Wagnerove impedancije Z5 i Z6, nakon što su ispune svoju svrhu pomaganja pri ravnoteži, također su efektivno uklonjene iz funkcionalnog rada kruga, omogućujući dobivanje vrlo točnih i pouzdanih mjerenja iz mosta.