Wagner-aardingapparaat

Wagner-aardingseenheid: Definitie, functie en constructie

Definitie

De Wagner-aardingseenheid vervult een cruciale rol in elektrische bruggen door de invloed van aardcapaciteit te elimineren. Het is in wezen een gespecialiseerde spanningsdeler die ontworpen is om fouten veroorzaakt door parasitaire capaciteit te verminderen, waardoor de meetnauwkeurigheid van de brug aanzienlijk wordt verbeterd.

In elektrische brugsystemen is het essentieel om nauwkeurige metingen te verkrijgen. Bij hoge frequenties echter wordt parasitaire capaciteit een significant probleem. Parasitaire capaciteit kan ontstaan tussen verschillende brugelementen, tussen deze elementen en de aarde, evenals tussen de verschillende armen van de brug. Deze onbedoelde capacitieve koppelingen brengen fouten in het meetproces, waardoor de betrouwbaarheid van de resultaten in gevaar komt.

Een veelvoorkomende benadering om dit probleem aan te pakken, is om de brugelementen binnen een schild te plaatsen. Dit schild helpt om externe elektromagnetische velden, die bijdragen aan parasitaire capaciteit, te beperken en te verkleinen. Een andere zeer effectieve methode is het gebruik van de Wagner-aardingseenheid, die strategisch tussen de elementen van de brug wordt geplaatst om de effecten van parasitaire capaciteit te neutraliseren.

Constructie

Het schema van de Wagner-aardingseenheid, zoals weergegeven in de figuur hieronder, onthult zijn unieke structuur. In de context van een elektrische brug laten Z1, Z2, Z3 en Z4 de impedantiearmen van de brug zelf voorstellen. De Wagner-aardingseenheid bevat twee variabele impedanties, aangeduid als Z5 en Z6. Een belangrijk kenmerk van het apparaat is dat het middenpunt verbonden is met de aarde, wat een referentieaarde biedt voor zijn werking.

De impedanties van de armen van de Wagner-eenheid zijn zorgvuldig ontworpen om vergelijkbaar te zijn met die van de brugarmen. Elke arm van de Wagner-eenheid bestaat uit een combinatie van weerstands- en capaciteitscomponenten. Deze specifieke configuratie stelt de Wagner-aardingseenheid in staat om op een manier met het brugcircuit te interacteren die de effecten van parasitaire capaciteit effectief annuleert, waardoor nauwkeuriger en betrouwbaardere metingen worden verkregen.

Werking en functie van de Wagner-aardingseenheid in een brugcircuit

De Wagner-impedanties Z5 en Z6 zijn strategisch geplaatst binnen het elektrische brugcircuit om het balanceren van de brugelementen te faciliteren. Ze werken samen om ervoor te zorgen dat de impedantieparen Z1 - Z3 en Z2 - Z4 in evenwicht worden gebracht. In deze opstelling vertegenwoordigen C1, C2, C3 en C4 de parasitaire capaciteiten die inherent zijn aan de brugelementen, terwijl D fungeert als de brugdetector, die cruciaal is voor het identificeren wanneer de brug een gebalanceerde toestand bereikt.

Om een gebalanceerde toestand te bereiken, moeten de impedanties van de armen Z1 en Z4 zorgvuldig worden aangepast. Echter, de aanwezigheid van parasitaire capaciteiten vormt vaak een obstakel, waardoor de brug deze gebalanceerde toestand niet kan bereiken. De werking van het circuit wordt beïnvloed door de positie van schakelaar S. Wanneer S niet op de 'e' positie staat, is de detector D verbonden tussen punten p en q. Aan de andere kant, wanneer S op 'e' wordt geschakeld, wordt de detector D dan verbonden tussen terminal b en de aarde.

Om de effecten van parasitaire capaciteiten te neutraliseren en een nauwkeurig evenwicht te bereiken, worden de impedantiewaarden van Z4 en Z5 methodisch aangepast. Dit aanpassingsproces wordt geleid door het monitoren van de uitvoer van de detector, meestal met behulp van hoofdtelefoons. De operator begint door de hoofdtelefoons tussen punten b en d te verbinden en Z4 en Z5 fijn af te stellen om het gehoorde geluid via de hoofdtelefoons te minimaliseren. Dit iteratieve proces van herverbinden van de hoofdtelefoons tussen b en d en opnieuw afstellen van Z4 en Z5 wordt herhaald tot een stiltoestand wordt bereikt, wat aangeeft dat de brug een gebalanceerde toestand heeft bereikt.

Zodra de brug succesvol is gebalanceerd, krijgen punten b, d en e dezelfde elektrische potentiaal. Op dit punt worden de schadelijke effecten van de parasitaire capaciteiten C1, C2, C3 en C4 effectief uit het brugcircuit verwijderd. Bovendien, na hun doel van het faciliteren van het evenwicht te hebben gediend, worden de Wagner-impedanties Z5 en Z6 ook effectief uit de functionele werking van het circuit verwijderd, waardoor uiterst nauwkeurige en betrouwbare metingen kunnen worden verkregen van de brug.