DE692153C

DE692153C - Measurement

Info

Publication number: DE692153C
Application number: DE1938H0157704
Authority: DE
Inventors: Dr Harald Schering
Original assignee: Hartmann and Braun AG
Current assignee: ABB Training Center GmbH and Co KG
Priority date: 1938-11-18
Filing date: 1938-11-18
Publication date: 1940-06-13

Description

Schleifdrahtbrücke zur elektrischen Verlustwinkelmessung Die Beständigkeit elektrischer Isolierungen, z. B. in Kabeln, Durchführungen, Kondensatoren u. a. m., bei Dauerbeanspruchung mit Wechselspannung läßt sich im voraus beurteilen aus der Größe des Verlustwinkels 8 und seiner Änderung mit steigender Spannung. Die für die Isolierung geeignetsten Rohstoffe können bereits nach ihrem Verlustwinkel <3 ausgewählt werden Für die Entwicklung und Fertigung von Isolierungen der Starkstromtechnik ist die Messung des Verlustwinkels 8 von maßgebender Bedeutung.Sliding wire bridge for electrical loss angle measurement The resistance electrical insulation, e.g. B. in cables, bushings, capacitors and others. m., in the case of continuous stress with alternating voltage, can be assessed in advance the size of the loss angle θ and its change with increasing voltage. the Raw materials most suitable for insulation can already be determined according to their loss angle <3 to be selected For the development and manufacture of insulation for heavy current technology the measurement of the loss angle θ is of decisive importance.

Das gebräuchlichste Meßgerät für den Verlnstwinkel ist die bekannte Scheringbrücke. The most common measuring device for the extension angle is the known one Schering Bridge.

Sie enthält (Abb. I) im Zweige I den Prüfling K, im Zweige 2 den verlustfreien Normalkondensator C, im Zweige 3 einen phasenwinkelfreien Präzisionskurbelwiderstand K3 mit vier Dekaden bis IOOO Ohm, im Zweige 4 einen phasenwinkel freien festen Widerstand R4, dem ein Präzisionskurbelglimmerkondensator C4 mit drei Dekaden bis ein Mikrofarad parallel geschaltet ist. Durch Regeln von R3 und C4 wird der Ausschlag des Vibrationsgalvanometers G zum Verschwinden gebracht.It contains (Fig. I) in branch I the test item K, in branch 2 the lossless one Normal capacitor C, in branch 3 a precision crank resistor with no phase angle K3 with four decades up to 100 ohms, in branch 4 a phase angle free fixed resistor R4, which is a precision crank mica capacitor C4 with three decades to one microfarad is connected in parallel. By regulating R3 and C4, the deflection of the vibratory galvanometer is determined G made to disappear.

Zur Feinabgleichung dient ein Zusatzschleifdraht Q von 0,2 Ohm vor R3. Zur technischen Normalfrequenz 50 Hz passend ist der Wert von R4 zu 3I8,3 Ohm festgesetzt. Der Tangens des Verlustwinkels ist dann am Kurbelkondensator bei 50 Hz unmittelbar abzulesen: tgs =O,I = 0,1 C4 (in ,aF), und zwar auf ein Zehntausendstel absolut; die Kapazität K des Prüflings ist aus K = CR4R3 zu berechnen. Ist K groß gegen C, so sinkt R3 unter 20 Ohm, der Phasenwinkel im Zweig 3 ist dann bei üblicher Ausführung der Widerstände nicht mehr kleiner als ein Zehntausendstel im Bogenmaß. Zur Messung von Prüflingen mit großer Kapazität K ist im Zweig 3 ein mehrstufiger Doppelkurbelschalter (in Abb. 1 nicht gezeichnet) angeordnet, der wahlweise einen festen winkelfreien Widerstand Rn (in Stufen von immer kleiner werdenden Beträgen) einzuschalten gestattet. Diesem liegt ein Widerstandsteiler parallel, von dem R3 und Q den unteren Teil bilden; R3 kann stets über 4 4.40 Ohm bleiben.An additional loop wire Q of 0.2 ohms is used for fine adjustment R3. The value of R4 to 3I8.3 ohms is suitable for the technical standard frequency of 50 Hz fixed. The tangent of the loss angle is then at 50 on the crank capacitor Hz can be read off immediately: tgs = O, I = 0.1 C4 (in, aF), to a ten-thousandth absolutely; the capacity K of the test object is to be calculated from K = CR4R3. Is K big against C, then R3 drops below 20 ohms, the phase angle in branch 3 is then normal The resistances are no longer smaller than a ten-thousandth of a radian measure. For the measurement of test objects with large capacitance K there is a multi-stage in branch 3 Double crank switch (not shown in Fig. 1) arranged, the optionally one fixed angle-free resistance Rn (in steps of ever smaller amounts) allowed to switch on. A resistor divider is parallel to this, from which R3 and Q form the lower part; R3 can always stay above 4 4.40 ohms.

Die Ablesbarkeit von tg a an C4 bleibt unverändert, die Kapazität ist aus der umständlicheren Formel K C RV + tR°) ZU berechnen. Ein Nachteil dieses Meßgerätes ist der hohe Preis, von dem der Prãzisioiiskurbelwideretand R2 und der Präzisionskurbelglimmerkondensator C4 einen erheblichen Teil bedingen.The readability of tg a at C4 remains unchanged, the capacity can be calculated from the more complicated formula K C RV + tR °) ZU. One downside to this Measuring device is the high price of which the Precision crank resistor R2 and the Precision crank mica capacitor C4 make a significant contribution.

Um den Kurbelglimmerkondensator C4 zu sparen, ist es bereits bekannt, im Brückenzweig 4 (Abb. 2) einen Wendelscfileifdraht v hohen Widerstandes anzuordnen und zwischen dem Schleifkontakt und dem geerdeten Ende des Schleifdrahtes einen festen Papierkondensator großer Kapazität Cv zu legen. Durch Regeln des Kurbelwiderstandes R3 und Verschieben des Schleifkontaktes am Schleifdraht V wird die Brücke abgeglichen. Liegt von dem Widerstand R,, des Wendelschleifdrahtes V der Teil bR, durch den Abgriff des Schleifkontaktes parallel zum Papierkondensator Cv, so ist bei der Kreisfrequenz co nunmehr tg 6 = b2 Rv CO Cv. Die Skale des Schleifdrahtes V ist nach tg a für 50 Hz zur unmittelbaren Ablesung desselben geteilt, günstigerweise ist die Teilung durch das b2 für kleine Werte von tgS sehr weit, für große Werte aber eng, so daß man den kleinen tgb ho chwertiger Prüflinge sehr genau ablesenkaiui, gleichwohl aber den großen tg b schlechter Prüflinge, bei denen eine große Genauigkeit überflüssig ist, noch auf der Skale hat. In order to save the crank mica capacitor C4, it is already known in the bridge branch 4 (Fig. 2) to arrange a spiral filament v of high resistance and between the sliding contact and the grounded end of the sliding wire one to lay solid paper capacitor of large capacity Cv. By regulating the crank resistance R3 and moving the sliding contact on the sliding wire V, the bridge is balanced. If the resistance R ,, of the helical slip wire V is the part bR, through the tap of the sliding contact parallel to the paper capacitor Cv, then is at the angular frequency co now tg 6 = b2 Rv CO Cv. The scale of the grinding wire V is after tg a for 50 Hz for immediate reading of the same, the division is advantageous because of the b2 very wide for small values of tgS, but narrow for large values, so that you can read off the small tgb high-quality test specimens very precisely, nevertheless but the big tg b bad test specimens, for which a high level of accuracy is superfluous is still on the scale.

Gegenstand der Erfindung ist eine Schleifdrahtbrücke zur elektrischen Verlustwinkelmessung mit folgenden Vorteileri: außer dem Präzisionskurbelglimmerkondensator wird auch der Präzisionskurbelwiderstand eingespart; außer dem tg 8 ist auch das Verhältnis der Kapazität des Prüflings zu der des Normalkondensatcrs unmittelbar ablesbar, und zwar an einer gleichmäßig geteilten Skale, die relative Änderung der Kapazität des Prüflings mit steigender Spannung ist an einer anderen Skale sehr genau unmittelbar ablesbar, die Richtigkeit der Messung des tg <3 hochwertiger Prüflinge ist ebensogut wie bei der Scheringbrücke durch besondere, praktisch winkelfehlerfreie Wendelschleifdrähte gewährleistet. Bei der Messung von Prüflingen großer Kapazität ist das an der gleichmäßigen Skale abgelesene Kapazitätsverhältnis mit einer runden Zahl zu multiplizieren, die an dem mehrstufigen Doppelkurbelschalter für die Nebenschlüsse abzulesen ist. Die Stromwärme in jedem Nebenschlußwiderstand ist wesentlich geringer als bei der Scheringbrücke im gleichen Meßbereich. The invention relates to a sliding wire bridge for electrical Loss angle measurement with the following advantages: except for the precision crank mica capacitor the precision crank resistance is also saved; apart from day 8, that is also the case Ratio of the capacity of the test item to that of the normal condenser directly readable, on an evenly divided scale, the relative change in Capacitance of the device under test with increasing voltage is very high on another scale Exactly immediately readable, the accuracy of the measurement of the tg <3 higher quality Test specimen is just as good as with the Schering bridge due to its special, practically angular error-free Helical slip wires guaranteed. When measuring test objects with large capacities is the capacity ratio read on the even scale with a round one Multiply the number on the multi-stage double crank switch for the shunts can be read. The current heat in each shunt resistor is much less than with the Schering bridge in the same measuring range.

Die Brückenanordnung mit Ausnahme des Prüflings, des Normalkondensators und des Galvanometers, aber mit den Regeleinrichtungen des letzteren kann zum Schutz gegen elektrische Störeinflüsse in eine zu erdende Hülle eingebaut werden, und zwar zusammen in einen handlichen Koffer.The bridge arrangement with the exception of the test item, the normal capacitor and the galvanometer, but with the control devices of the latter can protect be installed against electrical interference in a shell to be earthed, namely together in a handy case.

Erfindungsgemäß ist dieses in folgender Weise erreicht: In den Brüclçenzweig 4 (Abb. 3) sind. zwei parallel geschaltete, zweckmäßig gleiche Wendelschlei fdrähte P und V gelegt. Der Schleifkontakt von P ist mit der einen Klemme des Galvanometers G verbunden; er greift an dem Scbleifdraht P vom Gesamtwiderstand Rp (z. B. 200 Ohm) den regelbaren Teilbetrag aRp ab. Mit diesem Schleifkontakt wird die Betragsabgleichung der Brücke entsprechend dem - Kapazitätsverhältnis K: C vorgenommen. Im Zweig 3 liegt ein fester winkelfreier Widerstand R2 (z. B. 99 Ohm) mit einem kleinen Zusatzschleifdraht Q (z. B. 2 Ohm), der Schleifkontakt von Q ist mit der andern Galvanometerklemme verbunden. Mit ihm wird die an dem Schleifdraht P nicht zu vollendende Feinstabgleichung des Betragsverhäitnisses auf ein Zehntausendstel vorgenommen; sie ist notwendig, damit die Winkelabgleichung der Brücke auf ein Zehntausendstel zur Messung des tg a möglich wird. Zwischen dem Schleifkontakt an dem zweiten im Zweig 4 liegenden Wendelschleifdraht V vom Gesamtwiderstand Rv (z. B. 200 Ohm) und dessen einem Ende zweckmäßig dem geerdeten, ist in bekannter Weise, analog Abb. 2, ein fester Papierkondensator C, (z.B. 4 F) angeordnet. Mit dem Schleifkontakt an V, der einen Teilbetrag bRV abgreift, wird die Winkelabgleichung der Brücke vollzogen. According to the invention, this is achieved in the following way: In the bridge branch 4 (Fig. 3). two parallel-connected, suitably identical helical loop wires P and V placed. The sliding contact of P is with one terminal of the galvanometer G connected; he grips the lead wire P from the total resistance Rp (e.g. 200 Ohm) from the adjustable partial amount aRp. The amount adjustment is made with this sliding contact of the bridge according to the - capacity ratio K: C made. In branch 3 there is a fixed, angular-free resistor R2 (e.g. 99 ohms) with a small additional slip wire Q (e.g. 2 Ohm), the sliding contact of Q is with the other galvanometer terminal tied together. With it, the fine equation which cannot be completed on the sliding wire P becomes of the amount ratio made to one ten-thousandth; it is necessary thus the angle adjustment of the bridge to a ten-thousandth to measure the tg a becomes possible. Between the sliding contact on the second lying in branch 4 Helical slip wire V from the total resistance Rv (e.g. 200 ohms) and one end of it Appropriate to the earthed one, in a known way, analogous to Fig. 2, is a solid paper capacitor C, (e.g. 4 F). With the sliding contact to V, which bRV taps, the angle adjustment of the bridge is carried out.

Es ist bei Rp = Rv nach Abgleichung der Brücke: K=aC; tg cP = 0,5 bs wC1. It is at Rp = Rv after adjusting the bridge: K = aC; tg cP = 0.5 bs wC1.

Die Teilung der Skale für a am Wendelschleifdraht P ist also eine gleichmäßige. The division of the scale for a on the helical wire rod P is therefore one even.

Das ist ein großer Vorteil sowohl für das Herstellen der Skale wie für ihre Ablesung.This is a great advantage for both making the scale and for their reading.

Würde man den Wendelschleifdraht zur Betragsabgleichung der Brücke in den Zweig 3 legen, so ergäbe sich eine ungleichmäßige hyperbolisch geteilte Skale. Die Verlegung der Winkelabgleichung und der hauptsächlichen Betragsabgleichung in denselben Zweig 4 hat gegenüber der bei Verlustmeßbrücken bisher bekannten Regelung in zwei verschiedenen Brückenzweigen den Vorteil, daß auch bei großem tg d der Isolierung, wie er bei Maschinen und Transformatoren vorkommt, Betrags- und Winkelabgleichung sich gegenseitig praktisch nicht beeinffussen, die Abstimmung der Brücke daher schnell vonstatten geht.One would use the helical loop wire to adjust the amount of the bridge place in branch 3, this would result in an uneven hyperbolically divided scale. The relocation of the angle adjustment and the main amount adjustment in The same branch 4 has compared to the previously known scheme for loss measuring bridges in two different bridge branches the advantage that even with a large tg d of the insulation, as it occurs with machines and transformers, amount and angle adjustment practically do not influence each other, so the coordination of the bridge is quick going on.

In der Brückengleichung für tg <3 macht sich die Parallelschaltung zweier gleicher Wendelschieifdrähte nur durch das Hinzu" treten dles- Faktors 0,5 bemerkbar. Die Skale für tg 8 bei 50 Hz an dem Schleifdraht V hat auch hier die für tg a günstige Teilung, weit für kleine, eng für große Werte. Bei den beispielsweise angeführten Werten für Rv und Cv erstreckt sich der Meßbereich für tg <3 von o bis o,I25. Sollte für ungewöhnliche Prüflinge dieser Meßbereich nicht ausreichen, so kann man durch Zufügen weiterer Papierkondensatoren die Kapazität Cv verdoppeln oder n-mal größer machen. Die Ablesung an der tg(3-Skale ist dann mit 2 bzw. mit n zu multiplizieren. Verzichtet-man auf dieseMöglichkeit, so kann man die Skale am Schleifdraht V statt nach tgs nach dem Leistungsfaktor cos (p teilen. Ein Unterschied zwischen diesen beiden Teilungen besteht nur bei den größeren Werten. In the bridge equation for tg <3, the parallel connection makes itself two of the same Spiral curved wires only by "stepping in" dles factor 0.5 noticeable. The scale for tg 8 at 50 Hz on the sliding wire V also has the division favorable for tg a here, wide for small, narrow for large values. With the values for Rv and Cv given as examples, the measuring range extends for tg <3 from o to o, I25. This measuring range should be used for unusual test items not enough, you can increase the capacity by adding more paper capacitors Double Cv or make it n times larger. The reading on the tg (3 scale is then to be multiplied by 2 or by n. If you do without this option, you can divide the scale on the sliding wire V instead of tgs by the power factor cos (p. The only difference between these two divisions is the larger values.

In der Praxis hat sich, namentlich bei Hochspannung, das Bedürfnis eingestellt, bei schrittweiser Steigerung der angelegten Spannung oder bei lang andauernder Beanspruchung nicht nur die Änderung des tg 8, sondern auch die Änderung der Kapazität K des Prüflings zu verfolgen. Der Schleifdraht Q, der für die bekannte Feinstabgleichung nur etwa 0,2 Ohm zu haben brauchte, dient hier gleichzeitig einem neuen Zweck, zu dem ihm ein größerer Widerstand (z. B. 2 Ohm) gegeben ist. Die Stellung des Schleifkontaktes am Schleifdraht Q, in der der abgegriffene Teilwiderstand- den festen Widerstand R2 zu solchem Betrag Rs ergänzt, daß die Messung zweier genau gleicher Kapazitäten eine Abigieichung an P bei a = 1,000 ergeben würde, ist an der Skale von Q mit o beieichnet. Dieselbe ist nicht, wie bisher üblich, in Ohm, sondern in Dezimalbruchteilen von R3 geteilt und beziffert. Bei Beginn einer Meßreihe wird der Schleifkontakt von Q auf den Skalenteil o eingestellt bei dem ersten Meßpunkt durch Regeln an P und V abgeglichen und die Feinstbetragsabgleichung an Q vollzogen. Bei den folgenden Meßpunkten wird aber lediglich durch Regeln an V und Q abgeglichen und die relative Änderung der Kapazität K des Prüflings unmittelbar an der Skale von Q abgelesen. In practice, especially with high voltage, the need has arisen set, with a gradual increase in the applied voltage or with long constant stress not only the change in day 8, but also the change to track the capacitance K of the device under test. The sliding wire Q, which is used for the well-known Fine scale equation only needed about 0.2 ohms, serves one here at the same time new purpose, for which it is given a greater resistance (e.g. 2 ohms). The position of the sliding contact on the sliding wire Q, in which the tapped partial resistance complements the fixed resistance R2 to such an amount Rs that the measurement of two is accurate equal capacities would result in a calibration at P at a = 1,000 is on on the scale of Q with o. The same is not, as usual, in ohms, but divided and numbered in decimal fractions of R3. At the beginning of a series of measurements the sliding contact is set from Q to the scale division o at the first measuring point Adjusted by rules at P and V and the fine-value adjustment at Q is carried out. At the following measuring points, however, V and Q are only adjusted using rules and the relative change in the capacitance K of the test object directly on the scale read from Q

Ein Wachsen von K bedingt ein Vermindern des Abgriffs an Q, die Vorzeichenbeschriftung der Skale von Q gibt aber den Änderungssinn von K an.An increase in K causes a decrease in the tap on Q, the sign inscription however, the scale of Q indicates the sense of change in K.

- Die Richtigkeit der Messung des tg 43 hochwertiger Prüflinge in der Größenordnung von 0,005 auf o,oooI ist nur dann gewährleistet, wenn der Winkel fehler des Gesamtwiderstandes jedes Brückenzweiges, also auch der beiden Wendelschleifdrähte P und V kleiner als ein Zehntausendstel in Bogenmaß ist. Die bisherigen Wendelschleifdrahtanordnungen genügen dieser Forderung nicht. Es ist vor' längerer Z,eit für andere Meßzwecke vorgeschlagen worden, den induktiven Fehler einer Wendelschleifdrahtes durch Anschluß eines Kondensators passender Kapazität an die Enden des Schleifdrahtes zu kompensieren. Das Bedürfnis nach sehr winkelarmen Wendelschleifdrähten besteht schon lange. Es ist daher ein wesentlicher Fortschritt, wenn gemäß der Erfindung erkannt wurde, daß eine praktische Wsinkelfreiheit von Wendelschl ei fdrähten allein durch die richtige Wahl der Abmessungen erzielt werden kann. - The accuracy of the measurement of the tg 43 high quality test items in of the order of 0.005 to oooI is only guaranteed if the angle error in the total resistance of each bridge branch, including the two helical slip wires P and V are less than one ten-thousandth of a radian measure. The previous helical slip wire arrangements do not meet this requirement. It is a long time ago for other measuring purposes been proposed to eliminate the inductive error of a helical slip wire by connecting a capacitor of suitable capacitance to compensate for the ends of the sliding wire. The need for very low-angle helical grinding wires has existed for a long time. It is therefore a significant advance if it was recognized according to the invention, that a practical angular freedom of helical loop wires only through the correct choice of dimensions can be achieved.

Eine Wendel von R Ohm Widerstand bei L cm Länge mit einem Draht von d mm Durchmesser aus einem Material vom spezifischen Widerstand Q Ohm mm, mit beliebiger, aber m gleichmäßiger Steigung und Wendel dicke gewickelt, hat bei der Frequenz t Hz den induktiven Phasenwinkel in Bogenmaß.A coil of R Ohm resistance with a length of L cm with a wire d mm in diameter made of a material with a specific resistance Q Ohm mm, wound with any but m uniform pitch and coil thickness, has the inductive phase angle at the frequency t Hz in radians.

Der Winkel hängt von der vierten Potenz des Drahtdurchmessers ab. Die Wahrschein--lichkeit, ohne diese theoretische Grundlage die richtige Drahtstärke zu treffen, ist sehr gering Zum Beispiel wurde an einer Wendel von 200 Ohm bei 72 cm Länge aus oberflächlich oxydiertem Konstantandraht von 0,25 mm Stärke, auf einem I,7 mm starken Dorn mit dicht nebeneinanderliegenden Windungen gewickelt, bei 50 Hz ein Phasenwinkel von 0,55 Zehntausendstel in Bogenmaß gemessen. Bei einer gleich langen Wendel von gleichem Widerstand, aber aus Konstantandraht von 0,3 mm Stärke würde der Phasenwinkel 2,mal so groß sein und nicht mehr unter einem Zehntausendstel liegen. The angle depends on the fourth power of the wire diameter. The probability of the correct wire size without this theoretical basis to hit is very low For example, on a filament of 200 ohms at 72 cm length of superficially oxidized constantan wire 0.25 mm thick, on one I, 7 mm thick spike wound with tightly spaced turns, at 50 Hz measured a phase angle of 0.55 ten-thousandths in radians. With one the same long filament of the same resistance, but made of constantan wire 0.3 mm thick the phase angle would be twice as large and no longer less than a ten-thousandth lie.

In Abb. 3 sind ebenso wie in Abb. I und 2 die Schleifdrähte der Übersichtlichkeit halber als Gerade gezeichnet, in der Ausführung sind sie, wie üblich, um den Rand einer Kreisscheibe aus Isolierstoff gespannt. In Fig. 3, as in Fig. I and 2, the sliding wires are for clarity drawn as a straight line, in the execution they are, as usual, around the edge a circular disk made of insulating material.

Ähnlich wie bei der bekannten Scheringbrücke ist bei der Schleifdrahtbrücke nach der Erfindung in dem Zweig 3 ein Doppelkurbel--schalter (in Abb. 3 nicht gezeichnet) zum Einschalten abgestufter Nebenschlüsse angeordnet um Prüflinge großer Kapazität messen zu können. Da bei der den Gegenstand der Erfindung bildenden Schleifdrahtbrücke der feste Widerstand R3 und der Gesamtwiderstand des Zusatzschleifdrahtes Q zusammen ein unveränderliches Ganzes sind, kann eine von der vielstufigen Erweiterung des Meßbereiches eines Gleichstrommessers mit Nebenschlüssen bekannte Schaltung angewandt werden, mit der man runde Erweiterungsfaktoren Z erhält. Jeder Stellung des Doppelkurbel schalters ist der zugehörige Faktor Z beigeschrieben. Es ist dann sehr einfach: K = aZC. The sliding wire bridge is similar to the known Schering bridge according to the invention in branch 3 a double crank switch (not shown in Fig. 3) for switching on graduated shunts arranged around test items of large capacity to be able to measure. As in the sliding wire bridge forming the subject of the invention the fixed resistance R3 and the total resistance of the additional slip wire Q together are an immutable whole can be one of the many-level expansion of the Measuring range of a direct current meter with shunts known circuit applied with which one can obtain round expansion factors Z receives. Everyone In the position of the double crank switch, the associated factor Z is included. It is then very simple: K = aZC.

Zweckmäßig wählt man die Stufung der Nebenschlüsse so, daß man dieErweiterungsfaktorenZ=3-10-30-Ioo'-30o-1000 erhält. Häufig ist auch der Kapazitätsbetrag C des Normalkondensators ein runder Wert, z. B. hat der für Verlustwinkelmessung bei Hochspannung übliche Preßgaskondensator für Ioo kV eine Kapazität von 100 Picofarad. Die Ermittlung der Kapazität K des Prüflings ist dann besonders einfach, sie braucht für die Versuchsreihe an einem Prüfling mit vielen Meßpunkten nur einmal ausgeführt werden, da die relativen Kapazitätsänderungen unmittelbar an der Skale des Zusatzschleifdrahtes Q abgelesen werden. Bei den laufenden Messungen im technischen Prüffeld bedeutet die Vereinfachung ihrer Auswertung eine wirtschaftlich ins Gewicht fallende Ersparnis an Zeit und hochwertiger Arbeitskraft sowie eine Erhöhung der Sicherheit durch Fortfall der Möglichkeit von Rechenfehlern. The grading of the shunts is expediently chosen so that the expansion factors Z = 3-10-30-Ioo'-30o-1000 receives. Often the capacitance value C of the normal capacitor is also round Value, e.g. B. has the usual compressed gas capacitor for loss angle measurement at high voltage for 100 kV a capacity of 100 picofarads. The determination of the capacity K des The test item is then particularly easy, it needs to be used for the test series on one DUT with many measuring points can only be carried out once because of the relative changes in capacitance can be read directly from the scale of the additional loop wire Q. With the current Measurements in the technical test field mean the simplification of their evaluation economically significant savings in time and high-quality labor as well as an increase in security by eliminating the possibility of calculation errors.

Für die Messung an Prüflingen von sehr großer Kapazität bei sehr hoher Spannung, z. B. an großen Kabellängen bei 100 kr, bietet die den Gegenstand der Erfindung bildende Schleifdrahtbrücke den weiteren Vorteil, daß die Stromwärme in jedem Nebenschlußwiderstand wesentlich geringer ist als in dem der Scheringbrücke für denselben Meßbereich. Es beruht dies zum Teil darauf, daß in der bekannten Scheringbrücke zur unmittelbaren Ablesung des tg 8 bei 50 Hz an dem Kurbelkondensator C4 von o bis I 1l -der feste Widerstand R4 = 3I8,3 Ohm gemacht werden muß, während bei der Schleifdrahtbrücke gemäß der Erfindung der feste Papierkondensator Cv leicht und billig für viele 1F Kapazität hergestellt werden kann, daher die Wahl des resultierenden Widerstandes der parallel geschalteten Schleifdrähte P und V im Brückenzweig 4 völlig frei ist. Er kann z. B. zu 100 Ohm mit Rp= Rv= 200 Ohm gewählt werden, so daß unter sonst gleichen Bedingungen die Spannung am Widerstand, bei der Schleifdrahtbrücke gemäß der Erfindung die Spannung U4 am Brückenzweig 4, nur ein Teil, z. B. knapp 1/2 von U4 bei der bekannten Scheringbrücke ist. Der Spannung am Zweig 4 ist bei der Messung eines Prüfrings von großer Kapazität mit Nebenschluß Rn im Zweig 3 die Spannung gleich, welche am Widerstandsteiler parallel zum Nebenschlußwiderstand Rn abgegriffen wird. For measurements on test objects with a very large capacity at very high voltage, e.g. B. on long cable lengths at 100 kr, which offers the item the invention forming slip wire bridge the further advantage that the current heat in any shunt resistance is much lower than in that of the Schering bridge for the same measuring range. This is partly due to the fact that in the known Schering Bridge for the immediate reading of the tg 8 at 50 Hz on the crank capacitor C4 from o until I 1l -the fixed resistance R4 = 3I8.3 ohms must be made, while with the Sliding wire bridge according to the invention the solid paper capacitor Cv light and cheap for many 1F capacitance can be made, hence the choice of the resulting Resistance of the parallel-connected sliding wires P and V in the bridge branch 4 completely free is. He can z. B. to 100 ohms with Rp = Rv = 200 ohms, so that under otherwise the same conditions as the voltage at the resistor at the sliding wire bridge According to the invention, the voltage U4 at the bridge branch 4, only a part, z. B. scarce 1/2 of U4 is at the well-known Schering Bridge. The voltage on branch 4 is at the measurement of a test ring of large capacity with shunt Rn in branch 3 die Voltage equal to that on the resistor divider parallel to the shunt resistor Rn is tapped.

Wäre der Widerstandsteiler bei beiden Brücken gleich, so würde der Nebenschlußwider--stand R0 bei der Schleifdrahtbrücke gemäß der Erfindung kleiner sein, z. B. knapp t/a des R, bei der bekannten Scheringbrücke. If the resistor divider were the same for both bridges, the Shunt resistance R0 was smaller in the case of the sliding wire bridge according to the invention be e.g. B. just under t / a of the R, at the well-known Schering Bridge.

Nun wird aber die Spannung an Rn bei der größten - in einem Nebenschlußbereich meßbaren Kapazität K in der Widerstandsteilung mit regelbarem R3 in der bekannten Scheringbrücke viel weniger gut ausgenutzt als in der Widerstandsteilung mit festem R2 in der Schleifdrahtbrücke gemäß der Erfindung. Bei dieser Brücke ist daher R, noch weit kleiner. But now the voltage at Rn is the greatest - in a shunt area measurable capacitance K in the resistance division with adjustable R3 in the known Schering bridge much less well used than in the resistance division with solid R2 in the sliding wire bridge according to the invention. For this bridge, therefore, R is much smaller.

Der Ladestrom I des Prüflings durchfließt den Widerstand R, und setzt in ihm die Leistung N = J2 R0 in Wärme um, je kleiner RnX um so kleiner ist die Wärmeleistung, die durch Kühlung abgeführt werden muß.The charging current I of the device under test flows through the resistor R, and sets in it the power N = J2 R0 converts into heat, the smaller RnX, the smaller it is Heat output that has to be dissipated by cooling.

An einem Beispiel ist dies am einfachsten zu übersehen. Ein Hochspannungskabel von K = 0,I HF soll bei I00 kV Wechselspannung von der Frequenz 50 Hz gemessen werden, der Ladestrom beträgt 3,14 A; benutzt werde der übliche Preßgaskondensator C = 100 pF, mithin ist das Verhältnis K: C = 1000. Für einen bestimmten Meßbereich mit Nebenschluß ist in Abb. 4 die Schaltung der bekannten Scheringbrücke, in Abb. 5 die der Schleifdrahtbrücke gemäß der Erfindung dargestellt. Zur Vereinfachung ist in beiden die Kurbel schaltung für Rn und der Zusatzschleifdraht Q weggelassen. Von dem Widerstandsteiler parallel zum Nebenschluß Rn ist der obere Teil jeweils mit Rs bezeichnet. Bei der bekannten Scheringbrücke ist R5 = 100 - R, Ohm, bei dem Ausführungsbeispiel der Schleifdrahtbrücke gemäß der Erfindung sei R5 = 50-X, gewählt. Nach den oben angeführten Bedingungen für die Betragsabgleichung ergibt sich: Bekannte Ausführungsbeispiel der Scheringbrücke Schleifdrahtbrücke gemäß gemäß der Erfindung R4 = 3I8,3 Rp = Rv = 200 Z= I000 Rn = 1,0 Rwz = 0,I5 R,,=99,Q R5 = 49,85 R3 = 46,7 geregelt R3 = 100 fest = 1,000 geregelt N = 10 Watt N = I,5 Watt Bei der Schleifdrahtbrücke gemäß der Erfindung ist die Wärmeleistung im Nebenschluß nur ein kleiner Bruchteil, im Ausführungsbeispiel rund 1/7 derjenigen in der bekannten Scheringbrücke. Bei letzterer darf der Nebenschluß Rn = I,0 Ohm gar nicht mit 10 Watt belastet werden, sondern nur mit 6,3 Watt, entsprechend einem Strom von 2,5 A. Zu der obigen Messung muß ein entsprechend gekühlter, hochbelastbarer einzelner Nebenschlußwiderstand außen angeschaltet werden. Bei dem Ausführungsbeispiel der Schleifdrahtbrücke gemäß der Erfindung kann man dagegen, falls notwendig, noch einen weiteren Meßbereich Z = 3000, R,l = 0,05 Ohm sein fügen zur Messung von Hochspannungskabeln bis 0,3 ,uF (etwa I,5 km Länge) bei woo kV, die Wärmeleistung N in Rn ist 4,5 Watt. The easiest way to miss this is with an example. A high voltage cable from K = 0, I HF is to be measured at 100 kV AC voltage with a frequency of 50 Hz, the charging current is 3.14 A; the usual compressed gas condenser C = 100 is used pF, hence the ratio K: C = 1000. For a certain measuring range with shunt Fig. 4 shows the circuit of the well-known Schering bridge, Fig. 5 that of the sliding wire bridge shown according to the invention. To simplify, the crank circuit is in both for Rn and the additional slip wire Q omitted. From the resistor divider in parallel for the shunt Rn, the upper part is denoted by Rs. With the well-known Schering bridge is R5 = 100 - R, Ohm, in the exemplary embodiment the sliding wire bridge according to the invention, R5 = 50-X is chosen. According to the conditions listed above for the amount comparison results: Known embodiment of the Schering bridge Sliding wire bridge according to the invention R4 = 3I8.3 Rp = Rv = 200 Z = I000 Rn = 1.0 Rwz = 0, I5 R ,, = 99, Q R5 = 49.85 R3 = 46.7 regulated R3 = 100 fixed = 1,000 regulated N = 10 watts N = 1.5 watts In the sliding wire bridge according to the invention, the Thermal output in the shunt only a small fraction, in the exemplary embodiment around 1/7 of those in the famous Schering Bridge. In the latter case, the shunt may be used Rn = I, 0 ohms are not loaded with 10 watts at all, but only with 6.3 watts, accordingly a current of 2.5 A. For the above measurement, a suitably cooled, heavy-duty single shunt resistor be switched on outside. at the embodiment of the sliding wire bridge according to the invention, on the other hand, if necessary, add another measuring range Z = 3000, R, l = 0.05 Ohm for measuring high-voltage cables up to 0.3 uF (approx. 1.5 km in length) at woo kV, the heat output N in Rn is 4.5 watts.

Da der resultierende Widerstand im Zweig 4 bei der Schleifdrahtbrücke gemäß der Erfindung willkürlich niedrig gewählt werden kann, z. B. 100 Ohmbei Rp = Rv= 200 Ohm, und im Zweig 3 niemals ein höherer Widerstand als in 4 auftritt, so ist die tg<3-Messung weniger empfindlich gegen eine Erdkapazität einer der Brücken-Nullecken, zwischen denen das Galvanometer liegt. In demAusführungsbeispiel würde eine schon recht erhebliche Erdkapazität von 0,003 ,uF eine Phasenverschiebung von knapp einem Zehntausendstel im Bogenmaß parallel zum Zweig 4 bewirken. Because the resulting resistance in branch 4 at the sliding wire bridge according to the invention can be chosen arbitrarily low, e.g. B. 100 Ohm at Rp = Rv = 200 Ohm, and in branch 3 there is never a higher resistance than in 4, so the tg <3 measurement is less sensitive to a ground capacitance of one of the Bridge zero leaks between which the galvanometer lies. In the exemplary embodiment an already quite considerable earth capacitance of 0.003 uF would result in a phase shift of just under a ten-thousandth in a radian measure parallel to branch 4.

Daher können die Brückenzweige 4 und 3 einschließlich Nebenschlüsse sowie die Regelwiderstände des Vibrationsgalvanometers ohne Gefahr eines Phasenfehlers in eine mit der Erdklemme verbundene Metallhülle zum Schutz gegen elektriche Streufelder eingebaut und zusammen in einem handlichen Koffer untergebracht werden. In üblicher Weise werden Prüfling, Normalkondensator und Galvanometer durch kapazitätsarme Leitungen mit geerdeten Schutzhüllen an den Brückenkoffer angeschlossen, zweckmäßig verwendet man ein mit der Ablesevorrichtung zusammengebautes tragbares Galvanometer. Mit dieser tragbaren Einrichtung ist die Messung am Betriebsorte besonders bequem, die aus wenigen Einzelteilen bestehende Brücke ist schnell aufgebaut, auch bei höchster Spannung ist der Schutz gegen elektrische Streufelder vollkommen. Man hat nicht, wie bisher, notwendig, aus Drahtnetz einen geerdeten Schutzkäfig zu bauen.Therefore, the bridge branches 4 and 3 including shunts as well as the rheostats of the vibration galvanometer without the risk of a phase error in a metal shell connected to the earth terminal to protect against electrical stray fields installed and housed together in a handy case. In usual In this way, the test object, normal capacitor and galvanometer are replaced by low-capacitance lines connected to the bridge case with earthed protective covers, used appropriately a portable galvanometer assembled with the reading device. With this portable device, the measurement at work sites is particularly convenient The bridge, which has a few individual parts, is set up quickly, even with the highest Voltage is the perfect protection against electrical stray fields. One does not have As before, it is necessary to build an earthed protective cage out of wire mesh.

PATENTANSRÜCHE: 1. Schleifdrahtbrücke zur elektrischen Verlustwinkelmessung unter Verwendung eines Vergleichskondensators und regelbarer Wechselstromwiderstände, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Brückenzweig, der in Reihe mit dem Normalkondensator liegt, zwei parallel geschaltete, zweckmäßig gleiche Wendelschleifdrähte angeordnet sind und daß mit dem Schleiflontakt des einen Schleifdrahtes in bekannter Weise durch eine parallel geschaltete feste Kapazität die Abgleichung nach dem Verluatwinkel bewirkt und der Tangens desselben an der zugehörigen Skale abgelesen wird, während mit dem Schleifkontakt des anderen Schleifdrahtes ,die Brücke nach dem Kapazitätsverhältnis von Prüfling und Normalkondensator abgeglichen wird und dieses Verhältnis an der zugehörigen gleichmäßigen Skale abzulesen ist. PATENT CLAIMS: 1. Sliding wire bridge for electrical loss angle measurement using a comparison capacitor and adjustable AC resistors, characterized in that in the bridge branch which is in series with the normal capacitor is, two parallel-connected, appropriately identical helical slip wires are arranged are and that with the sliding contact of a sliding wire in a known manner a fixed capacitance connected in parallel enables the adjustment according to the loss angle causes and the tangent of the same is read on the associated scale, while with the sliding contact of the other sliding wire, the bridge according to the capacitance ratio of the test object and the standard capacitor is adjusted and this ratio to the corresponding even scale can be read.

Claims

2. Slip wire bridge according to claim 1 with an additional slip wire to fine-tune the amount in the branch that is in series with the test item, characterized in that the scale of this additional loop wire is relatively in decimal fractions of the total resistance is divided and labeled with the reversal of the sign, so that when the capacity of the test object changes in the course of the series of measurements and retuning the bridge with the additional slip wire on its scale shows the relative change in Capacity can be read.

3. Sliding wire bridge according to claim 1 and 2, characterized in that that each of the two helical slip wires connected in parallel from a wire one Metal alloy with such a high specific resistance and such a small wire gauge is wound that the phase angle of the helix at the measuring frequency is less than I04 is in radians.

4. Sliding wire bridge according to claim 1 to 3 for measuring test objects large capacity with a double crank switch, which is graduated by inserting Shunts in the bridge branch lying in series with the test object the capacitance measuring range extended, characterized in that the shunt resistors are dimensioned so that for each crank position there is a round expansion factor that can be read off from it with which the reading on the slip wire indicating the capacitance ratio is to be multiplied.

5. Sliding wire bridge according to claim 1 to 4, with the usual low capacitance protected lines from the test item and standard capacitor as well as to the galvanometer, characterized in that all other bridge parts together in one handy Suitcases are housed in a grounded metal shell, their partial capacities against the bridge resistances and their supply lines by means of a suitable spacing of the cover are kept so small that they do not affect the phase angle of the bridge resistors.