DE499531C - Veraenderlicher elektrischer Kondensator, insbesondere fuer Messzwecke, dessen Gesamtkapazitaet durch den Reguliervorgang in mehrere parallele Kapazitaeten, von denen die einen als Schutz, die anderen als Messkapazitaeten dienen, derart aufgeteilt wird, dass die Messkapazitaeten streng linear zwischen dem absoluten Werte Null und einem durch die Konstruktion gegebenen Endwerte der Kapazitaet veraendert werden - Google Patents

Description

• Veränderlicher elektrischer Kondensator, insbesondere für HIeßzwecke, dessen Gesamtkapazität durch den Reguliervorgang in mehrere parallele Kapazitäten, von denen die einen als Schutz, die anderen als Meßkapazitäten dienen, derart aufgeteilt wird, daß die Meßkapazitäten streng linear zwischen dem absoluten Werte Null und einem durch die Konstruktion gegebenen Endwerte der Kapazität verändert werden In der Elektrotechnik (Starkstromtechnik, Meßtechnik, Radiotechnik) werden vielfach elektrische Kondensatoren, meist Drehkondensatoren genannt, deren Kapazität veränderlich ist, verwendet. Es sind nun bereits Konstruktionen bekannt, bei denen die Kapazität innerhalb gewisser Grenzen linear veränderlich ist; jedoch mangelt es bis heute an Konstruktionen, deren Kapazität genau zwischen dem Werte Null und einem durch die Konstruktion gegebenen Endwerte veränderlich ist. Der Wert Null ist hier im strengsten Sinne aufgefaßt.
• Gegenstand der Erfindung ist nun ein veränderlicher elektrischer Kondensator; insbesondere für Meßzwecke, dessen Gesamtkapazität durch den Reguliervorgang in mehrere parallele Kapazitäten, von denen die einen als Schutz-, die anderen als Ileßkapazitäten dienen, derart aufgeteilt wird, daß die Meßkapazitäten streng linear zwischen dem absoluten Werte Null und einem durch die Konstruktion gegebenen Endwerte der Kapazität verändert werden. Erfindungsgemäß ist diese lineare Kapazitätsänderung durch verschiebbare Gruppen von Hilfsbelegungen, welche mit Hilfe bekannter Meßverfahren vorübergehend oder dauernd mit je einer der Hauptbelegungen des Kondensators auf gleichem Potential gehalten sind, erreicht, die die Belegungen gleichen Potentials je nach der gewünschten Größe der Meßkapazität mehr oder weniger beim absoluten Wert Null ganz überdecken, so daß im letzteren Fall auf diese weder Ladung fließen noch von ihnen ein elektrisches Feld ausgehen kann.
• Auf den Zeichnungen sind drei Ausführungsformen des veränderlichen elektrischen Kondensators nach der Erfindung dargestellt.
• In Abb. i ist i eine Hauptbelegung; zwischen ihr und der Hauptbelegung 2 bildet sich im elektrisch erregten Zustande des Kondensators das die Kapazität des Kondensators bestimmende elektrische Feld aus. Die Belegung .en sind in der Abbildung als Zylinderflachen gedacht. Bekanntlich hängt die Kapazität zwischen zwei konzentrischen Zylinderflächen außer von der Dielektrizitätskonstante des Dielektrikums und dem Verhältnis der Zylinderradien nur noch von der Länge der Zylinder ab. Diese Länge wird nun dadurch veränderlich gemacht und damit die Kapazität reguliert, daß sich über den inneren Zylinder, durch einen kleinen Luftspalt davon- getrennt, zwei Hilfsbelegungen 3 axial verschieben können. Berühren sich diese beiden Hilfsbelegungen an ihren Kanten, so überdecken sie den inneren Zylinder vollständig. Es bildet sich jetzt das elektrische Feld nur zwischen den Hilfsbelegungen 3 und der Hauptbelegung 2 aus, wenn man mit Hilfe bekannter Meßverfahren dafür sorgt, daß die Hilfsbelegungen auf den gleichen elektrischen Potentialen wie der von ihnen umschlossene Zylinder sich befinden, von diesem aber elektrisch isoliert sind. Auf die Hauptbelegung i, welche durch den Zuführungsdraht 5 mit der übrigen elektrischen Einrichtung (Meßschaltung), in welcher der Kondensator benutzt werden soll, in Verbindung steht, fließt jetzt keine Ladung,- die Kapazität zwischen ihr und der Hauptbelegung 2 ist also Null geworden. Dreht man jetzt an dem Knopfe 9, welcher an der hohlen, mit Links- und Rechtsgewinde versehenen Achse 4 sitzt, von welcher die Hauptbelegung i durch die isolierenden Zwischenstücke 8 elektrisch abgetrennt ist, so bewegen sich die Hilfsbelegungen 3 mit ihren Endkanten voneinander und geben somit eine gewisse Länge L der Oberfläche der Hauptbelegung i frei, von der aus sich in dieser neuen Stellung dann ein elektrisches Feld nach der Hauptbelegung :2 radial ausbilden kann, dessen Ladungswert durch ein Zuleitungsdraht 5 von außen zugeführt wird. Dieser Ladungswert bzw. die Meßkapazität des Kondensators ändert sich beim Verschieben der Hilfsbelegungen 3 proportional mit dem Abstand der Endkanten.
• In Abb. i bedeutet ferner noch 6 die Zuleitungsstelle für die auf die Hilfsbelegungen 3, welche durch die Muttern io mit der Achse 4 leitend verbunden sind, fließenden Ladungen. Diesen Ladungen entspricht ein zwischen den. Hilfsbelegungen 3 und der Hauptbelegung 2 sich erstreckendes elektrisches Feld, welches aber lediglich als ein Schutzfeld für das zwischen den Hauptbelegungen i und 2 sich erstreckende und für die Kapazität dieses Kondensators allein interessierende Feld anzusehen ist. Es soll dieses Schutzfeld die Ausbiegung der elektrischen Feldlinien, welche von der Hauptbelegung 2 sich erstrecken, verhindern und dadurch einen genau linearen Kapazitäts-' anstieg der Meßkapazität zwischen den Hauptbelegungen i und 2 bei Erweiterung des Kantenabstandes der Hilfsbelegungen 3 erzielen. Die Konstruktionsteile i i bedeuten isolierende Tragstücke zwischen der Hauptbelegung 2 und der Achse 4, während 12 isolierende, an den Hauptbelegungen :2 befestigte Arme sind, welche sich in den Schlitzen der Hauptbelegung 2 bewegen und in denen man die Entfernung der Hilfsbelegungen :2 ablesen kann.
• Es ist ohne weiteres einleuchtend, daß man auch die Hauptbelegung 2 von Hilfsbelegungen überdecken lassen könnte, welche mit ihr auf gleichem Potential sich befinden. In der Abb. i ist diese Gruppe von Hilfsbelegungen nicht gezeichnet, da sie praktisch in jedem Falle entbehrt werden können. Für die Erreichung des gestellten Zieles ist es immer nur nötig, eine der beiden Hauptbelegungen durch versdhiebbare Hilfsbelegungen überdecken zu lassen.
• Ob zwei Punkte auf gleichem Potential sich befinden, kann dauernd z. B. leicht mit Hilfe der gewöhnlichen Brücke kontrolliert werden.' Man braucht hier nur die zwischen den Belegungen i und 2 befindliche \Zeßkapazität Cl, und die zwischen den Belegungen 2 und 3 bestehende Schutzkapazität C23, die stets sich in Parallelschaltung zu C:; befindet, so in eine Brücke einzuordnen, daß das Brückeninstrument, welches die Gleichheit des Potentials zu kontrollieren hat, auf »Null« einsteht. Der Kondensator liefert von den 4 äußeren Brückenteilen stets zwei, wobei natürlich andere bekannte Kapazitäten zu ihnen parallel oder mit ihnen in Reihe liegen dürfen. Die anderen zwei Brückenteile können Widerstände, Induktivitäten oder auch Kapazitäten sein.
• Eine konstruktive Abart der Ausführung nach Abb. i ist in Abb. 2 dargestellt. Bei- ihr ist nur ein Teil der Hilfsbelegungen 3 beweglich, der andere dagegen fest angeordnet. Diese Ausführungform ist- technisch einfacher und geeigneter, wenn man durch Parallelschaltung von mehreren Einzelkondensatoren die Gesamtkapazität des Kondensators besonders groß gestalten will, -ohne in axialer Richtung auf zu große Längen zu kommen. Die eingeschriebenen Bezugszahlen entsprechen genau denen der Abb. i. Die Hilfsbelegungen 3 sind natürlich auch hier mit Hilfe bekannter Meßverfahren auf gleichem Potential mit den zugehörigen Hauptbelegungen i und 2. Die auf diese fließende Ladung ist selbstverständlich isoliert von der auf die Hilfsbelegung 3 fließenden Ladung zuzuführen, was durch die Ableitungen 6 geschieht.
• Die Abb. 3 zeigt einen veränderlichen elektrischen Kondensator nach der Erfindung nach Art eines Drehkondensators, wie er in der -Radiotechnik sich eingebürgert hat. Er besitzt gegenüber den bekannten Konstruktionen eben=jenen Vorteil,` daß der Teil der Kapazität, der als Nutzkapazität verwendet wird, auf den exakten Wert Null herunterreguliert werden kann. Die Hilfsbelegungen 3 bestehen auch hier aus einem festen und einem beweglichen Teile. Durch die Verschiebung des letzteren wird die Kapazität verändert.
• Man kann den Kondensator gemäß der Erfindung auch für sehr hohe Spannungen oder für besonders große Kapazitätswerte herrichten. Zu diesem Zwecke wird ein nach den Abb. 1, 2 oder 3 konstruierter Kondensator in ein Metallgefäß gesetzt und vollkommen gas- und flüssigkeitsdicht nach außen hin abgeschlossen. Die konstruktiven Maßnahmen hierfür sind die allgemein bekannten. Will man nun den Kondensator für hohe Spannungen benutzen; so wird man in den Umhüllungsmantel Druckluft einpressen; will man dagegen einen besonders großen- Kapazitätswert erreichen, so wird man den Umhüllungszylinder mit Öl anfüllen. Dieses öl gelangt durch die in der Konstruktion des Kondensators enthaltenen Öffnungen zwischen die Hauptbelegungen i und :2 und erhöht durch seine höhere Dielektrizitätskonstante den Kapazitätswert des Kondensators.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Veränderlicher elektrischer Kondensator, insbesondere für Meßzwecke, dessen Gesamtkapazität durch den Reguliervorgang in mehrere parallele Kapazitäten, von denen die einen als Schutz, die anderen als Meßkapazitäten dienen, derart aufgeteilt wird, daß die Meßkapazitäten streng linear zwischen dem absoluten Werte Null und einem durch die Konstruktion gegebenen Endwerte der Kapazität verändert werden, dadurch gekennzeichnet, daß diese lineare Kapazitätsänderung durch verschiebbare Gruppen von Hilfsbelegungen, welche mit Hilfe bekannter Meßverfahren vorübergehend oder dauernd mit je einer der Hauptbelegungen des Kondensators auf gleichem Potential gehalten sind, erreicht ist, die die Belegungen gleichen Potentials je nach der gewünschten Größe der Meßkapazität mehr oder weniger, beim absoluten Wert Null ganz überdecken, so daß in letzterem Falle auf diese weder Ladung fließen noch von ihnen ein elektrisches Feld ausgehen kann.
2. 2. Veränderlicher Kondensator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtkapazität des Kondensators durch Parallelschaltung mehrerer Einzelkondensatoren erhöht ist, deren Hilfsbelegungen von einer gemeinsamen Achse gleichzeitig verstellt werden.
3. 3. Veränderlicher Kondensator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß von der eine Hauptbelegung überdeckenden Hilfsbelegung nur ein Teil beweglich, der andere Teil dagegen fest angeordnet ist. q.. Veränderlicher Kondensator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe in ein allseitig metallisch abgeschlossenes Gefäß, welches mit einem Gas oder einer Isolierflüssigkeit angefüllt ist, gas- und flüssigkeitsdicht eingebaut ist, zu dem Zwecke, den Kondensator für höhere elektrische Spannungen oder für die Erreichung höherer Kapazitätswerte geeignet zu machen.