Wagner-jordningsenhet

Wagner-jordningsenhet: Definition, funktion och konstruktion

Definition

Wagner-jordningsenheten spelar en viktig roll i elektriska brosar genom att eliminera påverkan av jordkapacitans. Det är i grunden en specialiserad spänningsdelarkrets utformad för att minska fel orsakade av oavsiktlig kapacitans, vilket betydligt förbättrar mätnoggrannheten i brosen.

I elektriska brossystem är det ytterst viktigt att uppnå exakta mätningar. Vid höga frekvenser blir dock oavsiktlig kapacitans ett stort problem. Oavsiktlig kapacitans kan uppstå mellan olika broselement, mellan dessa element och marken, samt mellan de olika armarna i brosen. Dessa oavsiktliga kapacitiva kopplingar introducerar fel i mätprocessen, vilket undergräver tillförlitligheten i resultaten.

Ett vanligt sätt att hantera detta problem är att omge broselementen med en skärm. Denna skärm hjälper till att innesluta och reducera effekten av externa elektromagnetiska fält som bidrar till oavsiktlig kapacitans. Ett annat mycket effektivt sätt är att använda Wagner-jordningsenheten, som strategiskt placeras mellan elementen i brosen för att motverka effekterna av oavsiktlig kapacitans.

Konstruktion

Kretsschemat för Wagner-jordningsenheten, som illustreras i figuren nedan, avslöjar dess unika struktur. I sammanhanget med en elektrisk bro, låt Z1, Z2, Z3 och Z4 representera impedansarmarna i själva brosen. Wagner-jordningsenheten inkluderar två variabla impedanser, betecknade som Z5 och Z6. En nyckelfunktion hos enheten är att dess mittpunkt är ansluten till jorden, vilket ger en referensmark för dess drift.

Impedanserna i Wagner-enhetens armar är noggrant utformade för att vara likartade med impedanserna i brosarmarna. Varje arm i Wagner-enheten består av en kombination av resistans- och kapacitanskomponenter. Denna specifika konfiguration gör att Wagner-jordningsenheten interagerar med broskretsen på ett sätt som effektivt tar bort effekterna av oavsiktlig kapacitans, vilket möjliggör mer exakta och tillförlitliga mätningar.

Funktion och drift av Wagner-jordningsenheten i en broskrets

Wagner-impedanserna Z5 och Z6 är strategiskt placerade inom den elektriska broskretsen för att underlätta balanseringen av broselementen. Specifikt fungerar de tillsammans för att säkerställa att impedansparen Z1 - Z3 och Z2 - Z4 bringas i jämvikt. I denna uppställning representerar C1, C2, C3 och C4 de oavsiktliga kapacitanserna som är inhemska i broskomponenterna, medan D fungerar som brosdetektor, vilket är avgörande för att identifiera när brosen når en balanserad tillstånd.

För att brosen ska uppnå ett balanserat tillstånd måste impedanserna för armarna Z1 och Z4 noggrant justeras. Men närvaron av oavsiktliga kapacitanser hindrar ofta brosen från att nå detta balanserade tillstånd. Driften av kretsen påverkas av läget för växeln S. När S inte är inställd på 'e'-position är detektorn D ansluten mellan punkterna p och q. Omvänt, när S växlas till 'e' är detektorn D sedan kopplad mellan terminalen b och jorden.

För att neutralisera effekterna av oavsiktliga kapacitanser och uppnå en korrekt balans justeras impedansvärdena för Z4 och Z5 metodiskt. Denna justeringsprocess styrs genom att övervaka detektorns utdata, vanligtvis med hjälp av huvudtelefoner. Operatören börjar med att ansluta huvudtelefonerna mellan punkterna b och d och finjusterar Z4 och Z5 för att minimera ljudet som hörts genom huvudtelefonerna. Denna iterativa process av återkoppling av huvudtelefonerna mellan b och d och omskalning av Z4 och Z5 upprepas tills ett tyst tillstånd uppnås, vilket indikerar att brosen har nått ett balanserat tillstånd.

När brosen framgångsrikt är balanserad får punkterna b, d och e samma elektriska potential. På detta stadium tas de skadliga effekterna av oavsiktliga kapacitanserna C1, C2, C3 och C4 effektivt bort från broskretsen. Dessutom, efter att ha tjänat sin funktion att underlätta balans, tas Wagner-impedanserna Z5 och Z6 också effektivt bort från kretsens funktionsdrift, vilket möjliggör mycket exakta och tillförlitliga mätningar från brosen.