DE389411C - Einrichtung zur Messung von Wechselstromableitungen vermittels Wheatstonescher Bruecke - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Messung von Wechselstromableitungen vermittels Wheatstonescher Brücke. Die Entwi:klung der S:hwachstrointechnik hat e:n starkes Bedürfnis nach einer Schaltungsanordnung entstehen lassen, mit Hilfe derer man in einfacher Weise und mit einer für techniszlie Zwecke llinrei-lienclen Genauigkeit Wechselstromableitungen messen kann.
• Bisher wird diese -Messung meist in der Wheatstoneschen Brücke ausgeführt, die außer (Iem zu anessenden Kondensator im zweiten Brü-kenz«-eig eine!- l;el:atin',en Kondensator enthält und wobei entweder diesem zweiten Kondensator ein Widerstand vorgeschaltet oder dein im dritten Brückenzweig liegenden Widerstand ein Kondensator parallel gelegt ist, um das Gleichgewicht der Brücke auch in bezug auf die zu messende Ableitung herzustellen. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß der Verlustwinkel des Vergleichskondensators bekannt sein muß und durch Änderung des Verlustwinkels z. B. infolge schwankender Luftfeuchtigkeit Fehler auftreten; außerdem geht in die Berechnung der gesuchten Ableitung die Wechselstromfrequenz ein.
• Diese Nachteile werden vermieden, wenn man entsprechend der Erfindung die an sich bekannte lfalwellschei\Iethode zuinVergleich einer Selbstinduktion finit einer Kapazität zur Ableitungsmessung benutzt. Legt man bei dieser Schaltung (Abo. il in den Brückenzweig i den Kondensator finit der Kapazität C, dessen Ableitung G gemessen werden soll, der also den Wechselstromwiderstand 2 und 3 die Widerstände R.. und R3 und in besitzt, in die Brückenzweige den Zweig d. die Selbstinduktion L mit Widerstand R4, so lautet die Gleichgewichtsbedingung oder und . Die Frequenz u; tritt also in den Bestimmungsgleichungen gar nicht auf, und es sind in der Anordnung keinerlei Ab-Leitungen vorhanden, die durch Inkonstanz merkliche Fehler verursachen kennten.
• Die Anordnung wird für die Einstellung und Ablesung besonders bequem, wenn man R.= und Ra fest wählt und nur L und R, veränderlich ina,lit. Der Selbstinduktionsvariator kann dann in Kapazitätseinheiten, der Widerstand R, in Ableitungseinheiten geeicht «-erden, so daß beide äesuchten Werte unmittelbar abgelesen werden können.
• Da jede Selbstinduktion inneren Widerstand besitzt, der also in R, initenthalten ist, so ließe sich mit der oben beschriebenen A-i<.-:rr;ming die Ableitung nicht messen, wenn sie kleiner als L'in dem abzuhelfen kann man dein zu anessenden Kondensator einen Widerstand R1 parallel schalten (zusätzliche Ableitung). Bei der Anordnung, bei d°r R, und R, fest sinn. empfiehlt es sich, dem eben genannten parallel geschalteten Widerstand solche Größe zu geben, daß er dert inneren Wechselstromwiderstand der Selbstinduktion gerade aufliebt, daß also Dabei kann zu dein inneren Widerstand ein fester, vorgeschalteter Widerstand hinzugerechnet werden, dessen Einfügung unter Umständen zur Abrundung des Wertes vorteilhaft ist.
• Da der Ladungsstrom fast stets groß gegen den Leitungsstrom des Kondensators ist, muß, um eine genaue Abstimmung des Verlustwiderstandes Ra zu ermöglichen, der Abgleich zwischen Kapazität und Selbstinduktion sehr gut ausgeführt werden, sogar besser, als es mit Rücksicht auf die gewünschte Kenntnis der Kapazitätsgröße erforderlich ist. Um dies zu erreichen, wird man dem Selbstinduktionsvariator eine Feineinstellung geben, die zur Vermeidung von totem Gang am besten durch eine Reibungsübertragung mit ihm gekuppelt ist, Zur weiteren Verbesserung des Abgleichs zwischen Kapazität und Selbstinduktion kann man in einen der Widerstandszweige einen kleinen zusätzlichen Schiebewiderstand einschalten, an dem der Feinabgleich vorgenommen wird, dessen Größe aber so gering ist, daß er gegenüber dem Widerstand des ganzen Zweiges nicht in Betracht kommt.
• Um den Meßbereich der Anordnung mit Selbst_'nduktionsvariator zu erweitern, kann man die Größe eines der Widerstandszweige stufenweise veränderlich machen. Damit dabei stets der innere Widerstand der Selbstinduktion durch den Widerstand R, ausgeglichen bleibt, muß gleichzeitig auch dieser in demselben Verhältnis geändert werden.
• Zur Beseitigung des Einflusses störender Erdkapazitäten usw. ist von K. W. W a g n e r für Wechselstrommeßbrü_ken eine Hilfsbrücke eingeführt worden, die an einem Punkt geerdet ist und so abgeglichen wird, daß ein -Punkt der Hauptbrücke auf Erdpotential festgelegt wird. Dieses Hilfsmittel ist auch bei der vorliegenden Meßanordnung anwendbar.
• In Abb.2 ist die die Erfindung bildende Meßeinrichtung mit einigen der genannten zusätzlichen Anordnungen dargestellt. C stellt den Kondensator dar, dessen Ableitung gemessen werden soll, ihm liegt der Widerstand R, parallel. R2 und R3 sind die Widerstände im zweiten und dritten Zweig, L der Selbstinduktionsvariator, dem der veränderliche Widerstand R4 vorgeschaltet ist. Wenn L, wie angenommen, den inneren Wechselstromwiderstand io Ohm hat, so ist er in beiden Stellungen des Umschalters U durch R, ausgeglichen, wobei die angegebenen Zahlen die Größe der Widerstände in Ohm darstellen. Vor R3 liegt der kleine veränderliche Widerstand r von maximal i Ohin zum Feinabgleich. Bei der gezeichneten Stellung des Umschalters U gibt gemäß den oben angeführten Formeln die in Henry gemessene Größe von I. unmittelbar die Größe der Kapazität in Mikrofarad und die in Ohm gemessene Größe von R4 die Ableitung in Mikrosiemens an, während bei der zweiten Stellung von U beide Größen mit dem Faktor io zu multiplizieren* wären. Die Widerstände R" Ra und die Selbstinduktion M stellen die Wagnersche Hilfsbrücke dar, durch die hier das Telephon T1 auf Erdpotential gebracht wird.

Claims (7)

1. PATENT-ANsPRÜcHE: i. Einrichtung zur Messung von Wechselstromableitungen vermittels Wheatstonescher Brücke, dadurch gekennzeichnet, daß in dem einen Zweig (i) der Brücke der Kondensator, dessen Ableitung zu messen ist, und im diametral gegenüberliegenden Zweig (q.) eine Selbstinduktion mit vorgeschaltetem Widerstand liegt, während die beiden andern Zweige im wesentlichen nur Ohms--he Widerstände enthalten, wobei von den Widerständen und der Selbstinduktion zwei Größen veränderlich sind.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Selbstinduktion und der im selben Zweig liegende Widerstand variabel sind, während die in den andern Zweigen befindlichen Widerstände unveränderlich sind.
3. 3. Einri_htung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwis hen den Anschlußklemmen für den Kondensator e'n Widerstand liegt, durch den der innere Widerstand der Selbstinduktion ausgeglichen wird.
4. 4.. Einrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Selbstinduktionsvariator eine Feineinstellung besitzt, die, um toten Gang zu vermeiden, durch Reibung mit der Achse des Variators gekuppelt ist. _
5. 5. Einrichtung mach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß einem der festen Widerstände ein kleiner veränderlicher Widerstand vorgeschaltet ist, um den Abgleich zwischen Kapazität und Selbstinduktion möglichst gut auszuführen, wobei die Größe dieses Zusatzwiderstandes aber stets so klein bleibt, daß er gegenüber der gewünschten Meßgenaui7-keit zu vernachlässigen ist. ,
6. 6. Einrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erwe?terung des Meßbereiches die Größe eines d-zr Widerstandszweige stufenweise veränderlich ist, wobei gleichzeitig der dem zu messenden Kondensator parallelliegende Widerstand im selber- Verhältnis geändert wird, damit der innere Widerstand der Selbstinduktion stets ausgeglichen bleibt.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptbrücke eine an sich bekannte Hilfsbrücke parallel geschaltet ist, die an einem Punkt geerdet ist und es ermöglicht, einen Punkt der Hauptbrücke auf Erdpotential festzulegen.