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Kapazitätsmesser.
Die Erfindung bezieht sich auf einen für direkte Ablesung bestimmten Kapazitätsmesser, welcher die genme Messung v (. n Kapazitäten in Normalmassemheiten auf Grund
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Prinzip beruht auf der Reaktanz, welche durch die Kapazität auf einen periodisch wechselnden Strom ausgeübt wird. Nach der Erfindung wird die zu messende Kapazität gegen eine Normalkapazität ausgeglichen, indem man das Verhältnis der Wirkungen ihrer Reaktanzen bestimmt, mit anderen Worten die Reaktanzen werden mit Bezug aufeinander gemessen
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Verhältnis zueinander stehen wie die Reaktanzen.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. i eine Ansicht einer einfachen Form'des Kapazitätsmessers und die Fig. 2 und 3 abgeänderte Ausführungsformen.
In einem durch die Windungen 1 erzeugten magnetischen Feld ist eine bewegliche
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Spule 2 geschaltet, Feld-und Spulenstrom sind daher phasengleich. Der Stromkreis der Spule 2 enthält Klemmen 3. zwischen welchen die Kapazität X geschaltet ist, welche gemessen werden soll. Der Widerstand und die induktive Reaktanz der Spule 2 sind sehr klein und können praktisch vernachlässigt werden im Vergleich zu der Kapazitätsreaktanz, welche gemessen werden soll.
Zur Spule 2 ist eine zweite Spule 4 parallel geschaltet, deren Achse zu jener der Spule 2 senkrecht steht. Im Stromkreis der Spule 4 liegt eine Kapazität 5, die ebenso wie die zu messende Kapazität eine Reaktanz besitzt, welche gross ist im Vergleich zu dem Widerstand und der induktiven Reaktanz der beweglichen Spule. Mit 6 sind Klemmen bezeichnet, welche an eine Stromquelle für Wechselstrom, wie z. B. an ein elektrisches Lichtnetz, angeschlossen werden können. Ein Widerstand R soll das Auftreten übermässig starker Ströme im Instrument verhüten. Auf der Drehachse der Spulen ist ein Zeiger 7 angeordnet, der über einer Skala spielt. 16 ist ein Schalter.
Da die Achse der Spule J senkrecht zu jener der Spule 2 steht, wird die Spule 4 das Maximaldrehmoment besitzen, wenn das Drehmoment der Spule 2 Null ist. In der Lage der Fig. i übt die Spule 4 kein Drehmoment aus. Jede Verschiebung des beweglichen Elements jedoch wird das Drehmoment der Spule 4 steigern und dasjenige der Spule 2 vermindern, bis die Drehmomente gleich und entgegengesetzt gerichtet sind, worauf das bewegliche System zur Ruhe kommen wird.
Da die beiden Spulen Ströme führen, welche zueinander im gleichen Verhältnis stehen wie die Kapazitäten 5 und X, so ist die Lage des beweglichen Systems, welches das Verhältnis der magnetischen Kräfte der Spulen 2 und 4 und dadurch das Verhältnis ihrer Ströme anzeigt, ein Mass für die Grösse der unbekannten Kapazität.
Die Angaben des Instrumentes sind von grossen Schwankungen in der Frequenz und der Spannung und von der Wellenform des zugeführten Wechselstrom unabhängig.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 befindet sich die Feldspule 1 in Mehrfachschaltung mit den Spulen 2 und 4 des beweglichen Elements und kann daher gegenüber
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kann jedoch in genaue oder annähernd genaue Phasengleichheit mit dem beweglichen Element durch eine Induktanz 8, welche in Reihe mit dem Feld geschaltet ist, und durch einen Widerstand 9 gebracht werden, der parallel mit dem Feld geschaltet ist. Aus bekannten Grundsätzen ergibt sich, dass diese Induktanz und der Widerstand so gegen-
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in seiner Phase gegenüber dem Speisestrom um 900 zurückbleibt. Da die beweglichen Spulen 2 und 4 Ströme führen, deren Phase dem Speisestrom um go0 vorauseilt, so folgt. dass das Feld und die bewegliche Spule sich in Phasengleichheit befinden.
Der Unterschied, welcher einer Phasendifferenz von 1800 entspricht, ist natürlich der gleiche wie derjenige, den man erhält, wenn man die Stromanschlüsse der Feldwicklung vertauscht.
Als Mittel zum Schutz der Spulen gegen Durchbrennen, wie es eintreten könnte, wenn man eine mangelhafte oder kurz geschlossene Kapazität zwischen die Messklemmen einschaltet, kann ein Widerstand 10 in Reihe mit der beweglichen Spule 2 geschaltet werden. An Stelle eines solchen Widerstandes kann auch ein Widerstand 11 in den Stromkreis gelegt werden, von welchem beide beweglichen Spulen abgezweigt sind. Die Wider- stände 10 und 11 können auch gleichzeitig benutzt werden.
Es ist ersichtlich, dass sowohl bei dem Instrument nach Fig. i als auch bei dem nach Fig. 2 der Zeiger theoretisch keine grössere Bewegung als nur etwa um 900 vollführen kann entsprechend dem Verhältnis zwischen Null und Unendlich in der zu messenden
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so gewickelt, dass es die Wirkung von zwei Spulen ergibt, deren Achsen in einem Winkel zueinander liegen, der von 900 verschieden ist. Zum Beispiel können die Spulen so ausgebildet werden, dass sie dieselbe Wirkung besitzen, als wenn ihre Achsen um 45 oder um 1350 gegeneinander verdreht werden. Der Stromkreis, welcher den Strom dem beweglichen Element zuführt, wird in ¯zwei Zweige 12, 13 geteilt, welche beide nur einer Spule des beweglichen Elements zugeordnet sind und gleiche Windungszahl besitzen.
Die andere Spule 14 ist um 90 gegenüber der ersten Spule verdreht und in Reihe mit ihr geschaltet ; sie besitzt dieselbe Zahl von Windungen wie die Wicklung 13 auf der ersten Spule. Das Paar von Wicklungen 73,-M ist mit der Kapazität 5 verbunden. Die Wicklung 13 ist ferner mit der Feldspule 1 und mit einem Kondensator 15 verbunden. Die andere Wicklung 12 ist mit einer der Klemmen 3 verbunden, zwischen denen die zu messende Kapazität X eingeschaltet ist. Durch diese Schaltung und Bemessung der Spulen wird bewirkt, dass das Feld der Wicklungen 13, 14 mit dem Feld der Spule 12 einen Winkel von 450 oder 1356 einschliesst.
Unter diesen Umständen besitzt der Zeiger die Möglichkeit einer Bewegung von 1350 anstatt von nur 900, während die Kapazitäten zwischen Null und Unendlich gemessen werden. Wenigstens 900 dieser möglichen Zeigerbewegung entsprechen einer gut ablesbaren Skala, d. h. einer Skala, welche befriedigend gleichmässige Strichabstände aufweist und bei der-sich die Teilstriche an keinem Punkt in unzuträglicher Weise häufen. Durch Einschaltung des Kondensators 15 kann die Feldstärke erhöht werden, so dass sich ein grösseres Drehmoment ergibt.
PATENT-ANSPRÜCHE : i. Kapazitätsmesser, dadurch gekennzeichnet, dass im Felde einer festen Spule (1) ein bewegliches Element angeordnet ist, das aus zwei parallel geschalteten, gegeneinander geneigten Spulen (2, 4) besteht, deren Stromzweige eine bekannte Kapazität (-o) bzw. die zu messende Kapazität (X) enthalten, wobei die Wicklungen des beweglichen Elements einen Widerstand und eine induktive Reaktanz von im Vergleich zur Reaktanz der Kapazitäten vernachlässigbarer Grösse besitzen.