DE1204325B

DE1204325B - AC compensation measuring device based on the current difference method

Info

Publication number: DE1204325B
Application number: DEC29540A
Authority: DE
Inventors: Norbert Leo Kusters; Oscars Petersons
Original assignee: Canadian Patents and Development Ltd
Current assignee: Canadian Patents and Development Ltd
Priority date: 1962-04-02
Filing date: 1963-04-01
Publication date: 1965-11-04

Description

Wechs eistrom-Kompensations-Meßeinrichtung nach dem Stromdifferenzverfahren Die Erfindung betrifft eine Wechselstrom-Kompensations-Meßeinrichtung nach dem Stromdifferenzverfahren für den Vergleich von zwei Kondensatoren, insbesondere bei hoher Spannung mit einer einen in sich geschlossenen Magnetkern aufweisenden verstellbaren Vergleichsvorrichtung, die eine erste Meßwicklung, eine zweite, dieser entgegengeschaltete Meßwicklung mit einem Regelabgriff und eine an ein Nullinstrument angeschlossene Vergleichswicklung aufweist, wobei der Fußpunkt der ersten Meßwicklung geerdet ist und die beiden anderen Enden der ersten bzw. der zweiten Meßwicklung über je einen der zu vergleichenden Kondensatoren an den einen Pol einer Spannungsquelle angeschlossen sind, deren anderer Pol an Erde liegt.Alternating current compensation measuring device based on the current difference method The invention relates to an alternating current compensation measuring device based on the current difference method for comparing two capacitors, especially at high voltage with one an adjustable comparison device having a self-contained magnetic core, a first measuring winding, a second measuring winding connected in the opposite direction with a control tap and a comparison winding connected to a zero instrument has, wherein the base of the first measuring winding is grounded and the other two Ends of the first and the second measuring winding over one of the to be compared Capacitors are connected to one pole of a voltage source, the other Pole is on earth.

Zur Messung von Kapazitäten bei hoher Spannung ist bereits die Scheringbrücke bekannt, bei der dem unbekannten Kondensator und einem Bezugskondensator die gleiche Hochspannung zugeführt wird und bei der die in jedem Kondensator fließenden Ströme durch Messung des Spannungsabfalls an mit den Kondensatoren in Reihe geschalteten geeichten Widerständen miteinander verglichen werden. Durch Parallelkapazitäten zu einem dieser Widerstandszweige kann auch ein Phasenabgleich durchgeführt werden. The Schering bridge is already used to measure capacities at high voltage known where the unknown capacitor and a reference capacitor are the same High voltage is supplied and at which the currents flowing in each capacitor by measuring the voltage drop on connected in series with the capacitors calibrated resistors can be compared with each other. Through parallel capacities A phase adjustment can also be carried out for one of these resistance branches.

Um bei einer derartigen Brücke eine hohe Empfindlichkeit zu erzielen, muß der Spannungsabfall an den Widerstandszweigen relativ hoch sein. Das erfordert jedoch einen relativ hohen Widerstandswert im Zweig des Bezugskondensators, welcher normalerweise eine dritte abgeschirmte Niederspannungsklemme aufweist. Die Kapazität dieser Niederspannungsklemme liegt dann parallel zum Widerstandszweig und führt so zu Fehlern in der Brücke. Zwar kann diese Auswirkung auf das Brückengleichgewicht dadurch beseitigt werden, daß die Abschirmung auf das Potential des Brückengleichgewichts-Anzeigegerätes gebracht wird. Hierzu ist jedoch eine zusätzliche Ausrüstung erforderlich. In order to achieve a high sensitivity with such a bridge, the voltage drop across the resistor branches must be relatively high. That requires however, a relatively high resistance value in the branch of the reference capacitor, which usually has a third shielded low voltage terminal. The capacity this low-voltage terminal is then parallel to the resistance branch and leads so to errors in the bridge. Although this can affect the balance of the bridge can be eliminated by bringing the shield to the potential of the bridge equilibrium indicator is brought. However, this requires additional equipment.

Die praktisch erzielbare Empfindlichkeit der bekannten Scheringbrücke ist auch weiterhin dadurch begrenzt, daß bei den normalen Betriebsspannungen dieser Kondensatoren ein Strom von mehreren hundert Ampere in dem zugeordneten Widerstandszweig fließt. Der bei 60 Hz auftretende Phasenfehler kann auf jeden Fall sehr groß und schwierig festzustellen sein. Die Überwachung der Genauigkeit erfordert eine umfangreiche Ausrüstung für die individuelle Überprüfung jedes einzelnen Teiles der bekannten Schaltung. The practically achievable sensitivity of the known Schering bridge is still limited by the fact that at normal operating voltages this Capacitors a current of several hundred amperes in the associated resistance branch flows. The phase error occurring at 60 Hz can in any case be very large and difficult to determine. Monitoring the accuracy requires extensive Equipment for the individual inspection of every single part of the known Circuit.

Weiter ist bereits eine Meßeinrichtung für Kapazi- täten bekannt, bei der ein ringförmiger Megnetkern eine mit dem auszumessenden Kondensator in Reihe geschaltete Wicklung trägt. Auf dem Magnetkern ist weiter eine gegwnsinnig aufgebrachte Wicklung vorgesehen, die über einen bekannten Kondensator und einen bekannten Widerstand in geregelter Weise mit Strom versorgt werden kann. Auf dem Kern ist weiter eine mit einem Nullinstrument verbundene Wicklung vorgesehen. Durch geeignete Einstellung der an den bekannten Kondensator bzw. den bekannten Widerstand angelegten Spannungswerte kann der Ausschlag des Nullinstrumentes zum Verschwinden gebracht werden. Aus dieser Einstellung läßt sich dann die Kapazität des unbekannten Kondensators berechnen. There is also a measuring device for capacitance would be known in which a ring-shaped megnet core is in series with the capacitor to be measured switched winding carries. On the magnetic core there is also an optionally applied Winding is provided which has a known capacitor and a known resistor can be supplied with electricity in a regulated manner. On the core is another one provided with a null instrument connected winding. Appropriate setting the voltage values applied to the known capacitor or resistor the deflection of the zero instrument can be made to disappear. From this The setting can then be used to calculate the capacitance of the unknown capacitor.

Diese bekannte Schaltung hat den Nachteil, daß bei der Ausmessung von Hochspannungskondensatoren auch die gesamte Kompensationseinrichtung direkt an der Hochspannung anliegt, was eine entsprechende Dimensionierung und Isolierung der verwendeten Schaltelemente erforderlich macht. Außerdem ist bei der bekannten Schaltung nicht gewährleistet, daß die mittels eines Widerstandes gewonnene Korrekturspannung zum Phasenvergleich in einer festen Beziehung zu der Phase an dem auszumessenden Kondensator steht. This known circuit has the disadvantage that when measuring of high-voltage capacitors also the entire compensation device directly to which high voltage is applied, which requires appropriate dimensioning and insulation of the switching elements used makes it necessary. In addition, the well-known Circuit does not guarantee that the correction voltage obtained by means of a resistor for phase comparison in a fixed relationship to the phase on the one to be measured Capacitor is standing.

Ziel der Erfindung ist eine Wechselstrom-Kompensations-Meßeinrichtung der eingangs genannten Gattung, welche die Nachteile der bekannten Schaltanordnungen nicht aufweist und insbesondere bei hohen Spannungen mit einfachen Schaltmitteln eine leicht regelbare Phasenkorrekturspannung für den Bezugskondensator liefert, die mit der am Bezugskondensator anliegenden Spannung in einer festen Phasenbeziehung steht. Die Gewinnung der Phasenkorrekturspannung soll in keiner Weise das Gleichgewicht der eigentlichen Vergleichseinrichtung stören. The aim of the invention is an alternating current compensation measuring device of the type mentioned above, which has the disadvantages of the known switching arrangements not has and especially at high voltages with simple switching means a Easily controllable phase correction voltage for the reference capacitor provides that with the voltage applied to the reference capacitor in a fixed phase relationship stands. The extraction of the phase correction voltage is in no way intended to achieve equilibrium disturb the actual comparison device.

Weiterhin soll sich die Wechselstrom-Kompensations-Meßeinrichtung gemäß der Erfindung besonders für eine automatische Kompensation des Phasenfehlers eignen. Furthermore, the alternating current compensation measuring device according to the invention especially for an automatic compensation of the phase error suitable.

Hierzu sieht die Erfindung vor, daß das erste Ende der zweiten Meßwicklung über ein Impedanzelement an ein nach Amplitude und Phase regelbares Potential angelegt ist, welches das erste Ende auf Erdpotential hält, und daß die an dem Impedanzelement herrschende Spannung zum Phasenabgleich über ein Phasenschieberglied und eine regelbare Impedanz zu der Vergleichsvorrichtung zurückgeführt ist. Bei einer so ausgebildeten Wechselstrom-Kompensations-Meßeinrichtung bilden der mit der zweiten Meßwicklung in Reihe liegende Bezugskondensator und das Impedanzelement einen Spannungsteiler. Durch geeignete Wahl des Kapazitätsverhältnisses kann an dem Impedanzelement eine sehr niedrige Spannung hervorgerufen werden, welche in einer genau definierten Phasenbeziehung zu der Spannung am Bezugskondensator steht. Das nach Amplitude und Phase regelbare Potential sorgt dafür, daß der Fußpunkt der zweiten Meßwicklung ständig auf Erdpotential bleibt, so daß das Gleichgewicht der Vergleichsvorrichtung durch die Abzapfung der Korrekturspannung in keiner Weise beeinträchtigt wird. For this purpose, the invention provides that the first end of the second measuring winding applied via an impedance element to a potential that can be regulated according to amplitude and phase which holds the first end at ground potential and that on the impedance element Ruling voltage for phase adjustment via a phase shifter element and an adjustable one Impedance is fed back to the comparison device. With someone so trained The alternating current compensation measuring device forms the one with the second measuring winding series reference capacitor and the impedance element a voltage divider. By suitable choice of the capacitance ratio, a very low voltage, which is in a precisely defined phase relationship to the voltage on the reference capacitor. The amplitude and phase adjustable Potential ensures that the base point of the second measuring winding is always at ground potential remains, so that the equilibrium of the comparison device by tapping the Correction voltage is not affected in any way.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Impedanzelement ein Kondensator. In a preferred embodiment of the invention, the impedance element is a capacitor.

Das Phasenschieberglied hat vormgsweise die Form eines Transformators mit einer ersten zwischen Erde und das Impedanzelement geschalteten Teilwicklung und einer zweiten mit der ersten Teilwicklung induktiv gekoppelten Teilwicklung. Das freie Ende der zweiten Teilwicklung des Transformators kann über die regelbare Impedanz an das andere Ende der zweiten Meßwicklung angeschlossen sein.The phase shifter element is primarily in the form of a transformer with a first partial winding connected between earth and the impedance element and a second partial winding inductively coupled to the first partial winding. The free end of the second partial winding of the transformer can be controlled via the Impedance be connected to the other end of the second measuring winding.

Um überwachen zu können, daß der Verbindungspunkt zwischen dem Impedanzelement und der zweiteil Meßwicklung sich auf Erdpotential befindet, ist nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß zwischen den Mittelabgriff des Transformators und das erste Ende der zweiten Meßwicklung ein Nullinstrument eingeschaltet ist. In order to be able to monitor that the connection point between the impedance element and the two-part measuring winding is at ground potential, is after another Embodiment of the invention provided that between the center tap of the transformer and the first end of the second measurement winding is a null instrument.

Zur automatischen Aufrechterhaltung des Nullpotentials an dem Verbindungspunkt ist nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß der Eingang eines gegengekoppelten Verstärkers zwischen dem Verbindungspunkt zwischen der zweiten Meßwicklung und dem Impedanzelement und Erde liegt, während sein Ausgang an den Transformator gekoppelt ist. To automatically maintain the zero potential at the connection point is provided according to a further embodiment of the invention that the input a negative feedback amplifier between the connection point between the second Measuring winding and the impedance element and earth, while its output to the Transformer is coupled.

Statt galvanisch kann die Korrekturspannung auch indukitv dadurch in die Vergleichseinrichtung eingekoppelt werden, daß die Vergleichseinrichtung eine weitere Rückführungswicklung aufweist, an deren verstellbaren Abgriff die Phasenkorrekturspannung angelegt ist. Instead of galvanic, the correction voltage can also be inductive as a result are coupled into the comparison device that the comparison device has a further feedback winding, at whose adjustable tap the phase correction voltage is created.

Es kann auch eine weitere Ausgleichswicklung vorgesehen sein, deren Wicklungszahl der der zweiten Meßwicklung proportional ist und deren an die Pha- senkorrekturspannung angeschlossener beweglicher Abgriff mit dem beweglichen Abgriff der zweiten Meßwicklung mechanisch gekuppelt ist. A further equalizing winding can also be provided, whose Number of windings which is proportional to the second measuring winding and whose phase correction voltage connected movable tap with the movable tap of the second measuring winding is mechanically coupled.

Die Erfindung hat weiter eine Abwandlung der im vorstehenden angegebenen Wechselstrom-Kompensations-Meßeinrichtung zum Gegenstand, welche dem Vergleich zweier Wechselpotentiale gleicher Frequenz nach Phase und Amplitude dient. The invention further has a modification of that given above AC compensation measuring device to the subject, which the comparison of two Alternating potentials of the same frequency according to phase and amplitude are used.

Für diesen Zweck ist bereits eine Schaltungsanordnung bekannt, welche der einen obenerwähnten Schaltung zur Kapazitätsmessung entspricht und auch deren Nachteile aufweist. For this purpose, a circuit arrangement is already known which the one above-mentioned circuit for capacitance measurement corresponds and also their Has disadvantages.

Die Abwandlung der Wechselstrom-Kompensations-Meßeinrichtung gemäß der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß jeder der Vergleichskondensatoren an eines der Wechselpotentiale angelegt ist. Um die Phasenbeziehung der beiden Wechselpotentiale berechnen zu können, müssen in diesem Fall natürlich beide Vergleichskondensatoren in ihren Eigenschaften bekannt sein. The modification of the alternating current compensation measuring device according to the invention is characterized in that each of the comparison capacitors on one of the alternating potentials is applied. About the phase relationship of the two alternating potentials In this case, of course, both comparison capacitors must be able to calculate be known in their properties.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise an Hand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt F i g. 1 eine aufgeschnittene perspektivische Ansicht einer bei der Wechselstrom-Kompensations-Meßeinrichtung gemäß der Erfindung verwendbaren Vergleichsvorrichtung, F i g. 2 eine erste die grundsätzliche Arbeitsweise erläuternde Ausführungsform der Wechselstrom-Kompensations-Meßeinrichtung gemäß der Erfindung, Fig.3 eine zweite automatisch arbeitende Ausführungsform der Wechselstrom-Kompensations-Meßeinrichtung gemäß der Erfindung, F i g. 4 ein Vektordiagramm, Fig.5 eine weitere Ausführungsform der Wechselstrom-Kompensations-Meßeinrichtung gemäß der Erfindung, und F i g. 6 eine Abwandlung der Wechselstrom-Kompensations-Meßeinrichtung gemäß der Erfindung zum Vergleich zweier Wechselpotentiale gleicher Frequenz nach Phase und Amplitude. The invention is described below, for example, with reference to the drawing described; in this FIG. 1 is a cut-away perspective view one usable in the AC compensation measuring device according to the invention Comparison device, FIG. 2 a first explaining the basic mode of operation Embodiment of the alternating current compensation measuring device according to the invention, 3 shows a second automatically operating embodiment of the alternating current compensation measuring device according to the invention, FIG. 4 shows a vector diagram, and FIG. 5 shows a further embodiment the alternating current compensation measuring device according to the invention, and FIG. 6th a modification of the AC compensation measuring device according to the invention to compare two alternating potentials of the same frequency according to phase and amplitude.

Die in Fig. 1 teilweise dargestellte Stromvergleichsvorrichtung ist ringförmig ausgebildet. Jeder Kern ist in sich geschlossen. In der Mittellinie der Vorrichtung befindet sich ein MagnetkernlO, der von einer Vergleichswicklung 11 umgeben ist, die den Fluß im Kern zur Anzeige bringt. Unmittelbar radial auf diese Meßwicklung folgend befindet sich eine elektrostatische Abschirmung 12 aus Kupfer, die an der Kante 13 in üblicher Weise unterbrochen ist, um eine Kurzschlußwindung zu vermeiden. Diese Abschirmung 1 schützt die Vergleichswicklung 11 gegen Störungen durch elektrische Streufelder. Die Abschirmung 12 ist zwar nicht unbedingt erforderlich; sie ist jedoch erwünscht, wenn eine hohe Genauigkeit erzielt werden soll und wenn die Außenschaltung nicht so ausgelegt werden kann, daß das mittlere Potential jedes Leiters, der die Vorrichtung durchläuft, Erdpotential ist. The current comparison device partially shown in Fig. 1 is ring-shaped. Each core is self-contained. In the center line of the Device is a magnetic core 10, which is from a comparison winding 11 is surrounded, which brings the flow in the core to display. Immediately radially on this Following the measuring winding is an electrostatic shield 12 made of copper, which is interrupted at the edge 13 in the usual way to a short-circuit turn to avoid. This shield 1 protects the comparison winding 11 against interference by electrical stray fields. The shield 12 is not absolutely necessary; however, it is desirable when high accuracy is to be achieved and when the external circuit cannot be designed so that the mean potential of each Conductor passing through the device is earth potential.

Weiterhin ist ein erster abschirmender Magnetkern Ml aus BlechenL vorgesehen, zwischen dem und der elektrostatischen Abschirmung mindestens eine Isolierzwischenlage S liegt, um einen Kurzschluß zu vermeiden. Als nächstes folgt eine Rückführungswicklung 14. Wie aus der nachfolgenden Schaltungsbeschreibung ersichtlich wird, ist die Rückführungswicklung nicht immer erforderlich. In derartigen Fällen wird sie ebenso wie der erste Abschirmkern M1 weggelassen. Es ist dann ein zweiter Abschirmkern2 ähnlich M1 vorgesehen. Radial außen auf dem Abschirmkern M2 sind zwei Meßwicklungen 15, 16 angebracht.Furthermore, a first shielding magnetic core Ml is made of sheet metal provided, between the and the electrostatic shield at least one insulating intermediate layer S lies in order to avoid a short circuit. Next up is a return winding 14. As can be seen from the circuit description below, the return winding is not always necessary. In such cases, it becomes the same as the first shield core M1 omitted. A second shielding core 2 similar to M1 is then provided. Radial two measuring windings 15, 16 are attached to the outside of the shielding core M2.

Fig. 2 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung, an Hand der die grundsätzliche Arbeitsweise erläutert wird. Diese Stromvergleichsvorrichtung nach F i g. 1 ohne Ausgleichswicklung und den Kern Ml kann hier Anwendung finden. Die eine Meßwicklung 16 ist mit einem unbekannten zu prüfenden Kondensator Cx, der Verluste haben kann, und die zweite Meßwicklung 15 mit einem verlustlosen Normalkondensator Cs in Reihe geschaltet. Die oberen Klemmen der Kondensatoren Cx, Cs sind an die Hochspannungsklemme eines Hochspannungstransformators T angeschlossen.. Die andere Hochspannungsklemme des Transformators T ist geerdet. Fig. 2 shows a first embodiment of the invention on the basis of the basic mode of operation is explained. This current comparator according to FIG. 1 without compensation winding and the core Ml can be used here. The one measuring winding 16 is to be tested with an unknown capacitor Cx, the May have losses, and the second measuring winding 15 with a lossless normal capacitor Cs connected in series. The upper terminals of the capacitors Cx, Cs are connected to the High-voltage terminal of a high-voltage transformer T connected. The other The high voltage terminal of the transformer T is grounded.

Die Vergleichswicklung 11 ist mit einem Nullinstrument D verbunden.The comparison winding 11 is connected to a zero instrument D.

Eine oder beide der Meßwicklungen 15, 16 können angezapft sein, um das Windungsverhältnis ändern zu können und so eine Grobeinstellung der phasengleichen Komponenten zu erzielen. Im vorliegenden Fall ist jedoch nur die Meßwicklung 15 angezapft. Die Bezeichnungen + an den Wicklungsenden in F i g. 2 deuten die relativen Polaritäten an; die Ströme fließen in den beiden Meßwicklungen 15, 16 also ständig gegensinnig. One or both of the measuring windings 15, 16 can be tapped to to be able to change the turns ratio and thus a rough adjustment of the in-phase ones Components to achieve. In the present case, however, only the measuring winding 15 is tapped. The designations + on the winding ends in FIG. 2 interpret the relative Polarities on; the currents flow constantly in the two measuring windings 15, 16 in opposite directions.

Das untere Ende der Meßwicklung 16 ist geerdet. The lower end of the measuring winding 16 is grounded.

Der Fußpunkt P der zweiten Meßwicklung 15 liegt dagegen an einem KondensatorC1, dessen andere Klemme über eine Wicklungshälfte eines Transformators T3 an Erde geführt ist. Der Kondensator C1 hat eine geringe Impedanz im Vergleich zum Normalkondensator Cs. Seine Kapazität ist beispielsweise tausendmal größer als die von Cs. Die Kondensatoren Cs-Cl bilden einen Spannungsteiler, wobei die Impedanz der Wicklung 15 vernachlässigbar ist.The base point P of the second measuring winding 15, on the other hand, lies on a capacitor C1, the other terminal of which is connected to earth via one half of the winding of a transformer T3 is. The capacitor C1 has a low impedance compared to the normal capacitor Cs. Its capacity is, for example, a thousand times greater than that of Cs. The capacitors Cs-Cl form a voltage divider, the impedance of the winding 15 being negligible is.

Die andere Wicklungshälfte des Transformators T3 ist über einen Regelwiderstand R2 an die untere Klemme des Kondensators Cs zurückgeführt, wo die gewünschte Phasenkorrekturspannung erscheint. The other half of the winding of the transformer T3 is via a variable resistor R2 is fed back to the lower terminal of the capacitor Cs, where the desired phase correction voltage appears.

Damit der durch Einschaltung des Kondensators C1 nicht mehr an Erde liegende FußpunktP der Meßwicklung dennoch Erdpotential behält, ist an den Verbindungspunkt X des Kondensators C1 und des Transformators T3 ein nach Amplitude und Phase regelbares Potential angelegt. Durch geeignete, gegebenenfalls automatisch durchgeführte Einstellung dieses Potentials läßt sich der Punkt P ständig auf Erdpotential halten, so daß die Vergleichsvorrichtung durch die Abzapfung der Phasenkorrekturspannung am Kondensator C1 in keiner Weise beeinflußt wird. So that when capacitor C1 is switched on, it is no longer connected to earth lying base point P of the measuring winding still retains ground potential is to the connection point X of the capacitor C1 and the transformer T3 a controllable according to amplitude and phase Potential applied. By means of suitable, possibly automatically carried out settings this potential can be kept the point P constantly at ground potential, so that the comparison device by tapping the phase correction voltage on the capacitor C1 is not affected in any way.

Mit anderen Worten arbeitet die Vergleichsvorrichtung genauso, als wenn der Punkt P mit Erde verbunden wäre.In other words, the comparison device operates in the same way as if point P were connected to earth.

Das gewünschte Potential am Punkt X wird durch zwei an der Spannungsversorgung liegende Regeltransformatoren T1, T2 erhalten, welche über einen Widerstand R 1 und ein 900-Phasendrehschaltelement M am Punkt X liegen. Zur richtigen Einstellung der Regeltransformatoren T1, T2 ist zwischen den Punkt P und Erde ein Nullinstrument D 1 geschaltet. The desired potential at point X is given by two on the power supply lying regulating transformers T1, T2 received, which via a resistor R 1 and a 900-phase rotary switching element M are located at point X. To the right attitude of the regulating transformers T1, T2 is a null instrument between point P and earth D 1 switched.

Das wesentlichste Merkmal der Kompensationseinrichtung gemäß der Erfindung liegt in der Doppelfunktion des Kondensators Cs. Dieser wirkt einmal als Normalkondensator und zum anderen in Verbindung mit dem Kondensator Cl als Spannungsteiler. The most essential feature of the compensation device according to Invention lies in the dual function of the capacitor Cs. This acts once as a Normal capacitor and on the other hand in connection with the capacitor Cl as a voltage divider.

Da der Kondensator Cl im Vergleich zum Kondensator Cs eine große Kapazität hat, liegt der größte Impedanzanteil der Reihenschaltung am Kondensator Cs. Die Impedanz der Wicklung 15 kann vernachlässigt werden. Fast der gesamte Spannungsabfall tritt also am Kondensator Cs auf, während eine niedrige Spannung am Kondensator Cl vorliegt, die jedoch der Speisehochspannung genau proportional (im Verhältnis der Impedanzen der beiden Kondensatoren) und mit ihr genau in Phase ist.Since the capacitor Cl has a large capacitance compared to the capacitor Cs has, the largest impedance component of the series circuit is on the capacitor Cs. the The impedance of the winding 15 can be neglected. Almost all of the voltage drop so occurs on capacitor Cs while a low voltage occurs on capacitor Cl is present, which, however, is exactly proportional to the high voltage supply (in the ratio the impedances of the two capacitors) and is exactly in phase with it.

Diese genau einstellbare Spannungsquelle mit den Regeltransformatoren T1, T2 braucht also nur eine relativ geringe Spannung zu liefern, um am Punkt P Erdpotential zu halten. Es werden somit komplizierte Hilfsmittel, wie geeichte Anzapfungen der Sekundärwicklung des Speisetransformators oder eine tertiäre Niederspannungswicklung auf dem Speisetrafo, die eine Spannung abgeben muß, deren Größe und Phase in bezug auf die Sekundärwicklung sehr genau bekannt sein muß, vermieden. This precisely adjustable voltage source with the regulating transformers T1, T2 therefore only needs to supply a relatively low voltage in order to be able to reach point P. To hold ground potential. There are thus complicated aids, such as calibrated taps the secondary winding of the supply transformer or a tertiary low-voltage winding on the supply transformer, which must deliver a voltage, its size and phase in relation to must be known very precisely on the secondary winding, avoided.

Am Kondensator C1 kann z. B. eine Spannung von etwa 1 Volt liegen. Aus Symmetriegründen liegt dann an der oberen Hälfte des Transformators T3 nach Erde die gleiche Spannung, jedoch mit entgegengesetzter Phase. Dadurch wird eine Spannung mit entgegengesetzten Vorzeichen in der unteren Hälfte des Transformators T3 induziert, die über den veränderlichen Widerstand R 2 der Meßwicklung 15 zugeführt wird. Der Transformator T3 wirkt also als Phasenschieber, und die Korrekturspannung am Ausgang von R2 ist gegenüber der Spannung an Cs phasenverschoben, so daß durch Regelung von R2 am Abgriff der Wicklung 15 die gewünschte Phasenlage (entsprechend dem Verlust von Cx) eingestellt werden kann. At the capacitor C1 can, for. B. a voltage of about 1 volt. For reasons of symmetry, the upper half of the transformer T3 then follows Earth the same voltage but with opposite phase. This creates a Voltage of opposite sign in the lower half of the transformer T3 is induced, which is fed to the measuring winding 15 via the variable resistor R 2 will. The transformer T3 thus acts as a phase shifter and the correction voltage at the output of R2 is out of phase with the voltage at Cs, so that by Regulation of R2 at the tap of winding 15 the desired phase position (corresponding to the loss of Cx).

Um Gleichgewicht herzustellen, wird zunächst die durch die Transformatoren T1, T2 und das Phasendrehschaltelement M gebildete Spannungsquelle von Hand so lange eingestellt, bis der Anzeiger D 1 Null anzeigt und der Punkt P auf Grund der Zuführung einer Spannung richtiger Phase und Größe zum Punkt X auf Erdpotential gebracht ist. Jetzt ist der Spannungsabfall in der oberen Wicklungshälfte des Transformators T3 genau gleich und entgegengesetzt gerichtet wie der Spannungsabfall am Kondensator Cl. Von der Vergleichsvorrichtung aus scheint dann das untere Ende der Wicklung 15 an Erde zu liegen und die Impedanz der Komponenten unterhalb des Punktes P nicht vorhanden. Die Reihenschaltung aus den Kondensatoren Cs und C1 wirkt jedoch weiterhin als Spannungsteiler. Dann wird Widerstand R 2 und, falls erforderlich, die Anzapfung der Wicklung 15 so lange eingestellt, bis der Anzeiger Null anzeigt. Falls erforderlich, muß durch eine weitere Einstellung die Auswirkung der zweiten Einstellung auf die erste berichtigt werden. In order to establish equilibrium, the transformers are used first T1, T2 and the phase rotation switching element M formed voltage source by hand for so long adjusted until the indicator D 1 shows zero and the point P due to the feed a voltage of the correct phase and magnitude is brought to ground potential at point X. Now the voltage drop is in the upper half of the winding of the transformer T3 exactly the same and opposite as the voltage drop across the capacitor Cl. The lower end of the winding then appears from the comparison device 15 to be connected to earth and the impedance of the components below point P not available. However, the series connection of the capacitors Cs and C1 continues to work as a voltage divider. Then resistor R 2 and, if necessary, the tap the winding 15 is adjusted until the indicator shows zero. If required, the effect of the second setting on the first to be corrected.

Der Kondensator C1 kann durch irgendein anders Impedanzelement, beispielsweise einen Widerstand, ersetzt werden, jedoch wird ein Kondensator bevorzugt. Capacitor C1 may be any other impedance element, for example a resistor, but a capacitor is preferred.

Nach F i g. 3 sind beide Meßwicklungen 15, 16 angezapft. Der Transformator T3 ist ebenfalls vorhanden, jedoch entfällt bei dieser Ausführungsform die Notwendigkeit, die Spannungsquelle vorher von Hand einzustellen, da ein gegengekoppelter Verstärker A mit hoher Verstärkung vorgesehen ist, dessen Eingang zwischen dem Punkt P und Erde liegt. Sein Ausgang wird dem Transformator T3 zugeführt, um mit diesem die Spannungsquelle zu bilden. Auf diese Weise hält der Verstärker seinen eigenen Eingangspunkt P auf Erdpotential und somit automatisch das Gleichgewicht, das bei der Ausführung nach F i g. 2 durch Nulleinstellung des Instrumentes D 1 erzielt wird. According to FIG. 3, both measuring windings 15, 16 are tapped. The transformer T3 is also available, but in this embodiment there is no need to set the voltage source manually beforehand, as a negative feedback amplifier A is provided with high gain, the input of which is between the point P and Earth lies. Its output is fed to transformer T3 in order to with this to form the voltage source. This way the amp holds its own own input point P on earth potential and thus automatically the equilibrium, that in the execution according to F i g. 2 by setting the instrument D 1 to zero is achieved.

Zur Abgleichung der Vergleichsvorrichtung wird die Einstellung der Anzapfung einer zusätzlichen Rückführungswicklung 14, die über einen Kondensator C2 von einer Klemme des Transformators T3 eingespeist wird (zur In-Phasen-Feineinstellung) und des Regelwiderstandes R (für die Einstellung der Blindkomponente) durchgeführt. Der Widerstand R ist über einen ZweifachschalterSw mit dem einen oder anderen Pol des Transformators T3 verbunden. To adjust the comparison device, the setting of the Tapping of an additional feedback winding 14, which is connected via a capacitor C2 is fed in from a terminal of transformer T3 (for in-phase fine adjustment) and the variable resistor R (for setting the reactive component). The resistor R is connected to one or the other pole via a double switch Sw of the transformer T3 connected.

Die Anzapfungen auf der Wicklungl6 dienen zum zum Bereichswechsel. Das Grob-Fein-Verhältnis, d. h. die Wirkung pro Einstellwindung in den Wicklungen 15 bzw. 14 ist gleich dem Verhältnis der Kapazitäten C1 zu C2, das vom Wert des Normalkondensators Cs unabhängig ist.The taps on the winding 16 are used to change areas. The coarse-fine ratio, i.e. H. the effect per setting turn in the windings 15 or 14 is equal to the ratio of the capacitances C1 to C2, which depends on the value of the Normal capacitor Cs is independent.

Diese Ausführungsform ist also für Direktanzeigen geeignet. This embodiment is therefore suitable for direct displays.

Zeigt das Instrument D den Fluß Null im Kern 10 an, so ist die Kapazität des unbekannten Kondensators durch die Gleichung gegeben.If instrument D indicates zero flux in core 10, then the capacitance of the unknown capacitor is given by the equation given.

Dabei sind flip, nu und nd die Windungszahlen in der Meßwicklung 15, der Meßwicklung 16 bzw. der Rückführungswicklung 14. Here flip, nu and nd are the number of turns in the measuring winding 15, the measuring winding 16 and the feedback winding 14.

Der Verlustfaktor des unbekannten Kondensators Cx ist gleich w R Cl Die Vergleichsvorrichtung ist daher direktanzeigend, vorausgesetzt, das Instrument für die Einregelung von R liefert eine Direktanzeige in Leitwerten. The loss factor of the unknown capacitor Cx is equal to w R Cl The comparison device is therefore direct reading, provided the instrument A direct display in master values provides for the adjustment of R.

F i g. 4 zeigt ein Vektordiagramm der Zustände in der Schaltung nach Fig. 3. Dabei sind die Ströme ibl und 42 der Rückführungsblindstrom bzw. der gleichphasige Strom. Gleichzeitig ist hierbei auf die Phase des Stromes in im Normalkondensator Cs und nicht auf die angelegte Spannung V bezogen. F i g. 4 shows a vector diagram of the states in the circuit of FIG Fig. 3. The currents ibl and 42 are the feedback reactive current and the in-phase one Current. At the same time, the phase of the current in in the normal capacitor is here Cs and not related to the applied voltage V.

Daß gemäß F i g. 3 eine Direktanzeige erzielt werden kann, ist der Tatsache zuzuschreiben, daß das Potential zwischen Erde und Punkt X gleich -v Cs cl ist, wobei V das Potential gegen Erde am Punkt Y ist. Diese Beziehung besteht, wenn der Kondensator Cx einen großen Verlustwinkel hat, der die Einführung eines großen Blindstromes über den Widerstand R verlangt. Die Wirkung eines derart großen Blindstromes auf die vorstehend genannte Beziehung kann durch Einführung des Blindstromes über eine gesonderte Ausgleichswicklung 14 a nach F i g. 5 vermieden werden. Die Wicklungl4a hat die gleiche bzw. eine proportionale Windungszahl wie die Wicklung 15. Ihr Mechanismus zur Anzapfungsänderung ist, wie durch die gestrichelten LinienE angedeutet, mechanisch gekuppelt. Der übrige Teil der Schaltung nach F i g. 5 entspricht dem der F i g. 3. That according to FIG. 3 Direct display can be achieved is that Attributable to the fact that the potential between earth and point X is -v Cs cl, where V is the potential to earth at point Y. This relationship exists when the capacitor Cx has a large loss angle, the introduction of a large reactive current across the resistor R required. The effect of such a big one Reactive current to the above-mentioned relationship can be achieved by introducing the reactive current via a separate compensating winding 14 a according to FIG. 5 can be avoided. the Winding 14a has the same or a proportional number of turns as the winding 15. Your tap change mechanism is as shown by the dashed lines E. indicated, mechanically coupled. The remaining part of the circuit according to FIG. 5 corresponds that of the fig. 3.

In Fig.6 ist eine Abwandlung der Kompensationseinrichtung zum Vergleich zweier Spannungen dargestellt. Hier sind die beiden Kondensatoren Cs und Cx durch ein Paar von Kondensatoren Ca und Cb mit bekannten Eigenschaften ersetzt. Durch Zuführung der gleichen Spannung zu diesen Kondensatoren können deren Werte vorab in der vorstehend beschriebenen Weise festgestellt werden. Sind diese Werte bekannt, so ergibt eine zweite Einstellung der Vergleichsvorrichtung nach Fig.6 Größe und Phasenbeziehung zwischen zwei Spannungen, beispielsweise der Primär- und Sekundärspannung Vp bzw. Vs eines zu untersuchenden Spannungstransformators T4. Der übrige Teil der Schaltung kann die gleiche Form haben wie in den F i g. 2, 3 oder 5. 6 shows a modification of the compensation device for comparison two voltages shown. Here the two capacitors Cs and Cx are through a pair of capacitors Ca and Replaced Cb with known properties. By feeding the same voltage to these capacitors can their values beforehand in the above can be determined in the manner described. If these values are known, the result is one second setting of the comparison device according to FIG. 6 size and phase relationship between two voltages, for example the primary and secondary voltage Vp or Vs of a voltage transformer T4 to be examined. The rest of the circuit may have the same shape as in FIGS. 2, 3 or 5.

Claims

Claims: 1. AC compensation measuring device according to the current difference method for comparing two capacitors, in particular at high voltage with a self-contained magnetic core adjustable comparison device, which has a first measuring winding, a second, this Opposite measuring winding with a control tap and one on a zero instrument having connected comparison winding, wherein the base point of the first measuring winding is grounded and the other two ends of the first and the second measuring winding via one of the capacitors to be compared to one pole of a voltage source are connected, the other pole of which is connected to earth, characterized in that the base point (P) of the second measuring winding (15) via an impedance element (C 1) a potential (T1, T2, R 1, M) that can be regulated according to amplitude and phase is applied, which holds the base point (P) at ground potential, and that the one at the impedance element (C 1) prevailing voltage for phase adjustment via a phase shifter element (T3) and a controllable impedance (R2) is fed back to the comparison device.

2. Measuring device according to claim 1, characterized in that the Impedance element is a capacitor (C1).

3. Measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that that the phase shifter element is a transformer (T3) with a first, between earth and the impedance element (C / 1) connected partial winding and a second, with the first partial winding is inductively coupled partial winding (Fi g. 2).

4. Measuring device according to claim 3, characterized in that the Free end of the second partial winding of the transformer (T3) via the controllable impedance (R2) is connected to the controllable tap of the second measuring winding (15) (Fig. 2).

5. Measuring device according to claim 3 or 4, characterized in that that between the center tap of the transformer (T3) and the base (P) of the second measuring winding (15) a zero instrument (D 1) is switched on (Fig.2).

6. Measuring device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the input of a negative feedback amplifier (A) between the base point (P) the second measuring winding (15) and earth, while its output to the transformer (T3) is coupled, so that the zero potential is automatically maintained at the base point (P) is (Fig. 3).

7. Measuring device according to one of claims 1 to 3 and 5 to 6, characterized characterized in that the comparison device includes a further feedback winding (14), to whose adjustable Abgnff the phase correction voltage is applied is (Figures 3 and 5).

8. Measuring device according to claim 7, characterized in that one further compensating winding (14a) is provided, the number of turns of which is that of the second Measuring winding is proportional and its connected to the phase correction voltage Movable tap with the movable tap of the second measuring winding (15) mechanically (E) is coupled (Fig. 5).

9. Modification of the alternating current compensation measuring device according to one or more of the preceding claims for comparing two alternating potentials equal frequency according to phase and amplitude, characterized in that each of the Comparison capacitors (Ca, Cb) applied to one of the alternating potentials (Vp, Vs) is (Fig. 6). ~~~~~~ Publications taken into consideration: Austrian patent specification No. 157633; Book by B. Hague, "Alternating Current Bridge Method", 1945, pp. 421/422; “Trans. A. I. E. E. ", III, 80 (1961), pp. 94-104.