DE474124C - Kapazitaetsmesser, dessen Angaben von der Spannung und der Frequenz des zur Messung benutzten Wechselstromes unabhaengig sind - Google Patents

Description

• Kapazitätsmesser, dessen Angaben von der Spannung und der Frequenz des zur Messung benutzten Wechselstromes unabhängig sind Zur Messung von Kapazitäten war man bisher auf Brückenanordnungen und ähnliche Schaltungen angewiesen. Erheblich bequemer ist es jedoch, wenn man einen direktzeigenden Kapazitätsmesser zur Verfügung hat. Es werden auch derartige Instrumente hergestellt, die nach dem Prinzip des eisenlosen Elektrodynamometers arbeiten und deren Angaben spannungs- und frequenzunabhängig sind. Ein solches Instrument teilt jedoch naturgemäß die prinzipiellen Nachteile der eisenlosen Dynamometer, die Abhängigkeit von Fremdfeldern und ein meist geringes Drehmoment.
• Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Kapazitätsmesser, der diese Nachteile vermeidet. Er besteht aus einem eisengeschlossenen Dynamometer, das bekanntlich gegen Fremdfelder sehr wenig empfindlich ist. Grundsätzlich kann man mittels eines selchen Dynamometers eine Kapazität messen, indem man einen Wechselstrom von bestimmter Spannung und Frequenz durch die Kapazität und in Serie mit ihr durch das eisengeschlossene Dynamometer sendet. Die Angaben eines solchen einfachen Kapazitätsmessers wären indessen sehr stark von Schwankungen der Spannung und Frequenz abhängig. Will man diese Abhängigkeit vermeiden, so muß man das Elektrodynamometer als Verhältnisstrommesser ausbilden, ähnlich wie man dies bei Wechselstromohmmetern getan hat (vgl. Patent 419 77q). Hierbei stößt man jedoch sofort auf eine Schwierigkeit. Ersetzt man in dem Wechselstromohmmeter (Patent q.19774) den zu messenden und den Vergleichswiderstand durch die zu messende und die Vergleichskapazit,ät, so erhält man infolge der Phasenverschiebung eine negative Richtkraft, d. h. das bewegliche System ist labil und schlägt stets nach der einen oder anderen Seite bis zum Skalenende aus. Um dem Drehspulsystemeine stabile Lage zu geben, muß man durch Hinzufügung einer auf dasselbe lUhmchen gewickelten und über einen geeigneten Widerstand geschlossenen dritten Spule eine Richtkraft schaffen, welche nach der neutralen Lage des Systems hin gerichtet und mit dem Ausschlag proportional ist, ähnlich wie man bei Verhältnisstrommessern für Brückenschaltungen und Nullmethoden zur bequemeren Regulierung der Richtkraft solche Sonderspulen angewandt hat. Der Widerstand, über welchen diese Sonderspule zu schließen ist, .muß indessen anders zusammengesetzt sein als in den eben erwähnten Fällen. Rechnung und Versuch zeigen nämlich, daß die so erzeugte Richtkraft nur dann mit der Frequenz in gleichem Maße sich ändert wie die Richtkraft der Kapazitätsströme, wenn der Widerstand im Kreis der Richtkraftspule aus einem induktiven und einem Ohmschen Widerstand so zusammengesetzt ist, daß, der induktive Widerstand klein gegen den Ohmschen Widerstand äst.
• Ein Ausführungsschema des Erfindungsgedankens zeigt die Abbildung. Das Instrument besteht aus ,einem Elektromagneten mit Eisenkern und konzentrischem Luftspalt und hat keine mechanische Richtkraft. Seine Drehspule besteht aus drei koaxial gewickelten Teilen S1, S2, S3. Die feste Feldspule F liegt unmittelbar an der Meßspannung Y, die Drehspule S1 wird mit dem Vergleichskondensator C1 hintereinandergeschaltet und an die Meßspannung gelegt, die Drehspule S2 wird mit dem zu messenden Kondensator C2 hintereinandergeschaltet und ebenfalls an die Meßspannung gelegt. Die Schaltung ist so gewählt, daß beide Spulen in entgegengesetzter Richtung vom Strom durchflossen werd. Die Feldspule F wird so dimensioniert, daß ihr Ohmscher Widerstand sehr klein gegen den induktiven Widerstand ist. Dann sind die kapazitven Ströme der Spule S, und S2 zeitlich ungefähr i8o° gegen das Feld der Spule F verschoben und ergeben ein Maximum des Drehmoments. Zur Erzeugung der Richtkraft .dient die Spule S3, edieren Enden herausgeführt und über einen Kreis mit teilweise induktivem. Widerstand verbunden sind. Eine derartige Spule erzeugt bekanntlich ein Drehmoment, das bestrebt ist, die .Spulenebene räumlich parallel zum Wechselfeld der Spule F zu drehen. Dieses Richtmoment der Spule S3 und das resultierende Drehmoment der Spulen S1 und S2 sind in gleicher Weise von der Meßspannung abhängig, ;dje Instrumenteinstel-7.ung ist infolgedessen von der Meßspannung unabhängig. Durch die Abgleichung (,) L3 klein gegen 12'3) ist ferner praktisch die Unabhängigkeit von der Frequenz erreicht.
• Falls man sich mit einem kleinen Ausschlagswinkel des Instruments genügen lassen will, kann man auch die Spule S1 und die Kapazität Cl weglassen. Das Instrument ergibt dann einen Ausschlag, welcher der algebraischen Summe der Richtkraft des Stromes in .S'g und derjenigen .des Stromes :durch C2 entspricht, also als ein Maß von C2 benutzt werden kann.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Kapazitätsmesser, dessen Angaben von der Spannung und der Frequenz des zur Messung benutzten Wechselstromes unabhängig sind, bestehend aus einem eisengeschlossenen Dynamometer mit besonderer Richtkraftspule, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtkraftspule über einen Wechselstromwiderstand geschlossen ist, dessen induktive Komponente klein gegen die Ohmsche Komponente ist.