DE1490389C

DE1490389C - Arrangement for checking the concentric position of electrical conductors in insulating materials

Info

Publication number: DE1490389C
Authority: DE
Inventors: Willi 8000 München Vogl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Publication date: 1971-10-21

Description

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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Kon- zu einer kapazitiv bereits anderweitig belastetenThe invention relates to an arrangement for connecting to a capacitively already otherwise loaded

trolle der konzentrischen Lage von elektrischen Lei- Schwingkreisschaltung parallel liegen, muß zur Ver-The concentric position of the electrical line oscillating circuit circuit must be parallel to

tern in Isolierstoffen, insbesondere der Innenleiter meidung von Fremdeinflüssen verhältnismäßig vieltern in insulating materials, especially the inner conductor avoidance of external influences a lot

koaxialer Kabel, unter Verwendung von hoehfre- Aufwand betrieben werden.coaxial cable, can be operated using hoehfre- effort.

quenten Spannungen, die zwei in einer senkrecht 5 Ein oft festgestellter Mangel bei der Kontrolle derquent tensions, the two in one perpendicular 5 An often noted deficiency in the control of the

zu dem Leiter stehenden Ebene angeordnete und um konzentrischen Lage von elektrischen Leitern into the conductor standing plane and arranged around concentric position of electrical conductors in

90° gegeneinander versetzte Paare von kapazitiv wir- Isolierstoffen besteht nun darin, daß die bekannten90 ° offset from one another pairs of capacitive we- insulating materials is now that the known

kenden, an der Oberfläche des den Leiter umgeben- Meßschaltungen gerade dann, wenn sie ihre größtekenden, at the surface of the conductor surrounded-measuring circuits just when they are their largest

den- Isolierstoffes entlanggeführten Sonden aufweist, Empfindlichkeit aufweisen, durch Fremdfelder amthe insulating material has along guided probes, have sensitivity, due to external fields on

wobei die beiden Sonden jedes Paares derart gegen- io leichtesten zu beeinflussen sind. Die MeßanzeigeThe two probes of each pair are in this way the easiest to influence. The gauge

einander geschaltet sind, daß bei gleich großer Isola- kann dann durch StörbeeinfMssung gefälscht werden,are connected to each other, so that if the insulation is of the same size, this can then be falsified by interference,

tionsstärke zwischen ihnen und dgm Innenleiter vpn Legt man nämlich bei bekannten Prüfeinrichtungention strength between them and dgm inner conductor vpn is namely placed in known test equipment

der nachgeschalteten Meßeinrichtung kein Signal ab- z. B. den Symmetriepunkt eines Übertragers an dieno signal from the downstream measuring device. B. the symmetry point of a transformer to the

gegeben wird. Meßspannung und erdet man den zu prüfendenis given. Measuring voltage and the one to be tested is earthed

Bei der Herstellung γαη z. Ii. koaxialen Leitungen 15 Leiter, dann liegen die Störkapazitäten immer und mit kontinuierlich auf den Innenleiter aufgebrachtem gerade auch im interessierenden Symmetriefall an Isolierstoff kann es yprkommen, daß der Jnnenr Spannung und gehen daher in die Messung ein.
leiter exzentrisch im Isolierstoff eingebettet liegt. Der- Die der Erfindung zugrunde liegende und zu artige Fehler können beispielsweise durch die aus lösende Aufgabe besteht nun darin, eine Meßanordder USA.-Patentschrift 2 604 512 bekannten Meßein- 20 nung zu schaffen, die von äußeren Einflüssen frei richtung festgestellt werden. An zwei diagonal gegen- ist und völlig problemlos eingesetzt werden kann, überliegenden, auf der Isolierschicht des zu prüfen- Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei der Anden Leiters aufliegende Sonden wird eine Meß- Ordnung der eingangs geschilderten Art der zu" spannung über je einen Kondensator angelegt, wobei prüfende elektrische Leiter auf das Potential der der Leiter selbst geerdet ist. Die an den Konden- 25 hochfrequenten Spannung gegen Erdpotential gelegt satoren auftretenden Spannungen werden einer ver- und jeweils den Sonden eines Sondenpaares ein gleichenden Meßbrücke zugeführt, in der die Diffe- Übertrager zugeordnet, dessen mit den Sonden verrenz der Spannungen ausgewertet wird. Die Größe bundene Wicklung eine auf Erdpotential liegende dieser Differenz ist ein Maß für die exzentrische Lage Mittelanzapfung aufweist.When producing γαη z. Ii. coaxial lines 15 conductors, then the interfering capacitances are always and with continuously applied to the inner conductor, especially in the symmetrical case of interest on insulating material, it can happen that the internal voltage and are therefore included in the measurement.
conductor is embedded eccentrically in the insulating material. The error on which the invention is based and to be like can be avoided, for example, by the problem to be solved is to create a measuring device known from US Pat. At two diagonally opposite and can be used without any problems, overlying, on the insulating layer of the probe to be tested is to solve this problem with the Andes conductor, a measurement order of the type described above is to "voltage over a capacitor The voltages appearing on the condensers, high-frequency voltage applied to earth potential, are fed to a measuring bridge that is equal to each of the probes of a pair of probes, in which the differential Assigned to a transformer, the voltage limit of which is evaluated with the probes.The size of the tied winding and this difference lying at ground potential is a measure of the eccentric position of the center tap.

des Leiters in der isolierenden Hülle. Auch im 30 Bei der Anordnung nach der Erfindung ist derof the conductor in the insulating sheath. Also in the 30 In the arrangement according to the invention is the

Symmetriefall, bei dem zwar die Differenz dieser zu prüfende Leiter selbst mit einer WechselspannungSymmetry case in which the difference between this conductor to be tested and an alternating voltage

beiden Spannungen zu Null wird, bleibt jede Span- . beaufschlagt und baut daher in seiner Umgebung einboth voltages becomes zero, every span remains. applied and therefore builds in its environment

nung an den Kondensatoren in voller Höhe erhalten. elektrisches Feld auf, das die kapazitiv wirkendenon the capacitors in full. electric field that acts capacitively

Die praktisch nicht vermeidbaren Störkapazitäten Sonden beeinflußt; die an ihnen erzeugte SpannungThe practically unavoidable interfering capacitance probes influenced; the tension created across them

können sich daher gerade im Falle der in erster 35 Hegt an den gegeneinandergeschalteten Wicklungencan therefore, especially in the case of the first 35 Hegt on the oppositely connected windings

Linie interessierenden Symmetrie der Leiterlage als des Übertragers. Bei vollkommener Symmetrie derLine of interest symmetry of the conductor layer as the transformer. With perfect symmetry of the

das Meßergebnis fälschend auswirken. Spannungen ist der Eingangsscheinwiderstand derhave a falsifying effect on the measurement result. Voltages is the input impedance of the

Eine andere bekannte Meßvorrichtung (britische Wicklungen praktisch Null. Da nun bei der Kon-Patentschrift 638 732) besteht aus einer Spule zur trolle der Lage des Leiters dessen Symmetrie interErzeugung eines magnetischen Wechselfeldes zwi- 40 essiert, arbeitet die Anordnung bei der Anzeige des sehen zwei magnetischen Polen und aus zwei im Normalzustandes immer in einem solchen Bereich, magnetischen Feld angeordneten gegeneinander ber bei dem der Eingangsscheinwiderstand zumindest wegbaren Eichleitern, zwischen denen der bezüglich sehr klein wird. Die Durchflutung in den Wicklungen seiner Lage im Isolierstoff zu prüfende Leiter ent- hebt sich dabei genau auf; es bleibt lediglich der langgeführt wird. Gemessen wird die magnetische 45 ohmsche Widerstand der Wißkhingen bestehen. Da Kopplung zwischen der das magnetische Wechsel- nun die Störkapazitäten parallel zu den Meßfeld erzeugenden Spule und einer Eichleiterschleife^ sonden liegen bzw. an den mit den Sonden verbunderen mit dem magnetischen Feld verkettete wirk- denen Wicklungsenden des Übertragers angreifen, same Fläche von der Dicke der Isolierung ani zu können diese Störkapazitäten keine schädliche Wirprüfenden Leiter abhängig ist. Die in den Eichleitern 50 kung hervorrufen; im Falle der Symmetrie kann induzierten Spannungen werden in einer Spannungs- nämlich an diesen Punkten keine Spannung aufvergleichsschaltung ausgewertet. Auch bei dieser An- treten. Erst bei unsymmetrischer Lage des Leiters in Ordnung können die Meßergebnisse durch.Fremdr der Isolierung tritt eine induktive Ungleichheit der felder beeinflußt werden, da die Koppelschleifen Spannung an den Wicklungshälften des Übertragers eine verhältnismäßig große Erstreckung aufweisen. 55 auf und erst in diesem Zustand können sieh dieAnother known measuring device (British windings practically zero. As now in the Kon patent 638 732) consists of a coil for trolling the position of the conductor, creating its symmetry between an alternating magnetic field, the arrangement works to display the see two magnetic poles and out of two in the normal state always in such an area, magnetic field arranged against each other over in which the input impedance at least Removable calibration conductors, between which the relative becomes very small. The flow in the windings The conductor to be tested in its position in the insulating material is canceled out exactly; it just remains that is long led. Measured is the magnetic 45 ohmic resistance of the Wißkhingen exist. There Coupling between the magnetic alternating now the interference capacitances parallel to the measuring field generating coil and a calibration conductor loop ^ probes lie or connected to the probes attack the winding ends of the transformer that are interlinked with the magnetic field, same area of the thickness of the insulation ani to be able to do this disturbing capacitance no harmful Wirprüfenden Head is dependent. The cause in the calibration conductors 50 kung; in the case of symmetry can Induced voltages are in a voltage circuit namely no voltage comparison circuit at these points evaluated. Even with this competition. Only when the conductor is in an asymmetrical position in The measurement results can pass through the 1st order. External to the insulation there is an inductive inequality of fields are influenced, as the coupling loop voltage on the winding halves of the transformer have a relatively large extension. 55 up and only in this state can you see the

Eine andere bekannte Vorrichtung (USA.r-Patent- Störkapazitäten wegen der dann erfolgenden Spanschrift 2 135 675) ist für die Feststellung der Gleich- nungsbeaufschlagung auswirken. Dieser Zustand mäßigkeit der Wandstärke von Rohren, Kabejmän- interessiert aber erst insofern, als hierdurch eine teln usw. vorgesehen. Zu diesem Zweck wird dem Exzentrizität des Leiters angezeigt wird.
Prüfling ein Längsstrom aufgeprägt und z. B. durch 60 Die neue Meßanordnung ist auch sehr empfindlich, zwei diagonal gegenüberliegende Prüfspulen das weil bei hoher Querimpedanz des Übertragers bereits stromabhängige elektromagnetische Feld gemessen. bei kleinen Stromunterschieden Δ J in beiden Zwei-Die an den Spulen induzierten Spannungen werden gen eine große Spannung auftritt. Im Abgleich daeinem Übertrager mit Mittelanzapfung zugeführt, gegen ist die Spannung unabhängig von der Größe dessen Ausgangsspannung weiter ausgewertet wird. 65 der Querinduktivität theoretisch gleich Null.Another known device (USA.r patent interference capacities because of the chip writing 2 135 675 which then takes place) is effective for the determination of the application of equations. This condition of the wall thickness of pipes and cables is only of interest insofar as it provides a part, etc. For this purpose, the eccentricity of the conductor is displayed.
Test object impressed with a longitudinal current and z. B. through 60 The new measuring arrangement is also very sensitive, two diagonally opposite test coils that measured the current-dependent electromagnetic field because of the high transverse impedance of the transformer. with small current differences Δ J in both two-The voltages induced on the coils will result in a large voltage. In comparison, supplied to a transformer with a center tap, on the other hand, the voltage is independent of the size of which the output voltage is further evaluated. 65 of the shunt inductance is theoretically zero.

Es ist auch bekannt, die Meßelektroden selbst als Die Anordnung nach der Erfindung kann manIt is also known that the measuring electrodes themselves can be used as the arrangement according to the invention

frequenzbestimmenden Teil einer Meßschaltung aus- vorteilhafterweise auch zur Steuerung von MaschinenThe frequency-determining part of a measuring circuit, advantageously also for controlling machines

zunützen. Da die Kapazitätsänderungen des Kabels zur Herstellung der Isolierschicht auf Leitern ver-to take advantage of. Since the changes in capacitance of the cable to produce the insulating layer on conductors

wenden. Man kann dann Mittel vorsehen, die bei festgestellter Exzentrizität des Leiters im dielektrischen Stoff ein Signal auslösen oder automatisch eine Korrektur an der Maschine veranlassen.turn. Means can then be provided which, when the eccentricity of the conductor is determined in the dielectric Trigger a signal or automatically initiate a correction on the machine.

Im folgenden wird die Anordnung nach der Erfindung an Hand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Figur ist der zu prüfende, mit einer Isolierstoffschicht 1 versehene Leiter 2 dargestellt. An den Leiter werden vorteilhafterweise zwei Meßspannungen verschiedener Frequenz oder ein Signal mit breitem Frequenz-Spektrum gelegt. Die Meßspannung kann beispielsweise einem Pulsgenerator entnommen werden. Der Leiter liegt mit seiner Isolierschicht zwischen den Sondenpaaren 3 und 4; die Sonden je eines Paares sind an die Übertrager 5 angeschlossen und können an den Ausgängen 6 nur dann eine Spannung erzeugen, wenn die Kopplung zu den Elektroden des Paares 3 bzw. 4 ungleich ist. Wenn die aus den Übertragerwicklungen 5 und den Sondenpaaren 3 bzw. 4 bestehenden Schwingkreise auf verschiedene Frequenzen abgestimmt sind, können beide Sondenpaare auf nur einen Verstärker arbeiten, weil dann keine Phasenkompensation auftreten kann, die unter Umständen eine konzentrische Lage des Innenleiters vortäuscht. Bei gleich abgestimmten Schwingkreisen dagegen wird zweckmäßigerweise für jedes Sondenpaar ein eigener Verstärker vorgesehen. Die resultierenden Spannungen eines Sondenpaares haben in beiden Richtungen einer Abweichung des Leiters 1 von der Mittellage eine um .180° abweichende Phasenlage, aus der man eine Steuergröße ableiten kann. Über geeignete Steuergeräte kann dann eine automatische Nachregelung der Maschine, die den Leiter mit Isolierstoff umpreßt, erfolgen.In the following, the arrangement according to the invention is illustrated by means of an exemplary embodiment shown in the figure explained in more detail. In the figure, the one to be tested is provided with a layer of insulating material 1 Head 2 shown. Advantageously, two different measuring voltages are applied to the conductor Frequency or a signal with a broad frequency spectrum. The measuring voltage can, for example taken from a pulse generator. The conductor lies with its insulating layer between the Probe pairs 3 and 4; the probes of a pair are connected to the transformer 5 and can only generate a voltage at the outputs 6 when the coupling to the electrodes of the Pair 3 or 4 is not equal. If the from the transformer windings 5 and the probe pairs 3 or 4 existing resonant circuits are tuned to different frequencies, both pairs of probes can only work on one amplifier, because then no phase compensation can occur that is below Under certain circumstances simulates a concentric position of the inner conductor. With resonant circuits that are equally matched on the other hand, a separate amplifier is expediently provided for each pair of probes. The resulting The voltages of a pair of probes have a deviation of the conductor 1 in both directions a phase position deviating by .180 ° from the central position, from which a control variable can be derived can. An automatic readjustment of the machine can then be carried out via suitable control devices Conductors are molded with insulating material.

Claims

Patent claims:

1. Arrangement for checking the concentric position of electrical conductors in insulating materials, especially the inner conductor of coaxial cables, using high frequency Tensions, the two arranged in a plane perpendicular to the conductor and at 90 ° mutually offset pairs of capacitive acting, on the surface of the surrounding conductor Has insulating material along guided probes, the two probes of each pair are connected against each other in such a way that with the same thickness of insulation between them and no signal is given to the inner conductor by the downstream measuring device, characterized in that the conductor (2) to the potential of the high-frequency Voltage is applied to earth potential and that the probes of a probe pair (3, 4) a transformer is assigned whose winding (5) connected to the probes has a ground potential has lying center tap.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the on the conductor (2) lying high frequency voltage has a wide frequency spectrum and that the two from the Probe pairs (3, 4) and the transformer windings (5) existing resonant circuits on different Frequencies are matched.

1 sheet of drawings