Wagner jordingsenhet

Wagner-jordingsenhet: Definisjon funksjon og konstruksjon

Definisjon

Wagner-jordingsenheten har en viktig rolle i elektriske broer ved å eliminere effekten av jordkapasitans. Den er essensielt en spesialisert spenningdelerkrets designet for å redusere feil som skyldes strømende kapasitans, noe som betydelig forbedrer målnøyaktigheten til broen.

I elektriske brosystemer er nøyaktige målinger av ytterste viktighet. Imidlertid blir strømende kapasitans et betydelig problem ved høyfrekvens. Strømende kapasitans kan dannes mellom ulike broelementer, mellom disse elementene og jorden, samt mellom de forskjellige armene i broen. Disse uvedkommende kapasitive koblingene introduserer feil i målingsprosessen, noe som svekker påliteligheten av resultatene.

En vanlig tilnærming for å løse dette problemet er å omslutte broelementene med en skjerm. Denne skjermingen hjelper til å inneholde og redusere effekten av eksterne elektromagnetiske felt som bidrar til strømende kapasitans. En annen svært effektiv metode er bruk av Wagner-jordingsenheten, som plasseres strategisk mellom elementene i broen for å motvirke effekten av strømende kapasitans.

Konstruksjon

Kretsskjemaet for Wagner-jordingsenheten, som illustrert i figuren under, avslører dens unike struktur. I kontekst av en elektrisk bro, la Z1, Z2, Z3 og Z4 representere impedansarmene i selve broen. Wagner-jordingsenheten inkluderer to variable impedanser, merket som Z5 og Z6. Et nøkkelfunksjon hos enheten er at dens midtpunkt er koblet til jorden, noe som gir en referansejord for dens drift.

Impedansene i Wagner-enhetens armer er sorgfalt designet for å være liknende de i broarmene. Hver arm i Wagner-enheten består av en kombinasjon av motstand- og kapasitanskomponenter. Denne spesifikke konfigurasjonen lar Wagner-jordingsenheten interagere med brokretsen på en måte som effektivt nullstiller effekten av strømende kapasitans, noe som gjør det mulig å oppnå mer nøyaktige og pålitelige målinger.

Drift og fungering av Wagner-jordingsenheten i en brokrets

Wagner-impedansene Z5 og Z6 er strategisk plassert innenfor den elektriske brokretsen for å forenkle balanseringen av broelementene. Spesifikt jobber de sammen for å sikre at impedansparene Z1 - Z3 og Z2 - Z4 bringes i likevekt. I denne oppsettet representerer C1, C2, C3 og C4 de strømende kapasitansene innebygd i brokomponentene, mens D fungerer som brodetektor, som er viktig for å identifisere når broen når en balansert tilstand.

For at broen skal nå en balansert tilstand, må impedansene av armene Z1 og Z4 justeres nøye. Imidlertid hindrer tilstedeværelsen av strømende kapasitanser ofte broen fra å oppnå denne balanserte tilstanden. Driften av kretsen påvirkes av posisjonen til bryter S. Når S ikke er satt til 'e'-posisjon, er detektoren D koblet mellom punktene p og q. Omvendt, når S er skiftet til 'e', er detektoren D deretter koblet mellom terminalen b og jorden.

For å nullstille effekten av strømende kapasitanser og oppnå en nøyaktig balanse, justeres impedansverdiene av Z4 og Z5 systematisk. Denne justeringsprosessen styres ved overvåking av detektorens utdata, typisk ved bruk av hodetelefoner. Operatøren starter med å koble hodetelefonene mellom punktene b og d og finjusterer Z4 og Z5 for å minimere lyden hørt gjennom hodetelefonene. Denne iterative prosessen med å rekoble hodetelefonene mellom b og d og readjustere Z4 og Z5 gjentas til en stille tilstand er oppnådd, noe som indikerer at broen har nådd en balansert tilstand.

Når broen er vellykket balansert, oppnår punktene b, d og e samme elektriske potensial. På dette stadiet er de negative effektene av de strømende kapasitansene C1, C2, C3 og C4 effektivt fjernet fra brokretsen. I tillegg, etter at Wagner-impedansene Z5 og Z6 har utført sin funksjon med å fremme balanse, er de også effektivt fjernet fra kretsens funksjonelle operasjon, noe som tillater høy nøyaktig og pålitelig måling fra broen.