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Über einen Transformator gespeiste Brückenschaltung zum Messen der
Kapazität und des Verlustwinkels von kondensatorähnlichen Objekten Die vorliegende
Erfindung bezieht sich auf eine über einen Transformator gespeiste Brückenschaltung
zum Messen der Kapazität und des Verrustwinkels von kondensatorähnlichen Objekten,
die in einem Brückeuzweige das Meßobjekt, in einem benachbarten einen Vergleichskondensator
und in den beiden anderen Brückenzweigen veränderbare Widerstände enthält.
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Wenn bei einer solchen Brückenschaltung das Meßobjekt am Diagonalpunkt
geerdet ist, so liegt ein Teil der Erdkapazität des Stromversorgungstransformators
parallel zu dem Meßobjekt. Die dadurch bedingte Fälschung der Messung kann gemäß
der Erfindung dadurch vermieden werden, daß in den dem Vergleichskondensator benachbarten
Brückenzweig ein regelbarer kapazitiver Widerstand eingeschaltet ist, der so bemessen
wird, daß der zu dem Meßobjekt parallel liegende Teil der Erdkapazität des Transformators
samt der zugehörigen Parallelleitfähigkeit ausgeglichen wird.
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Wenn nötig, kann auch der zweite Teil der Erdkapazität des Stromversorgungstransformators,
der parallel zu dem dem Meßobjekt benachbarten Brückenwiderstand liegt, durch einen
dem betreffenden Brückenwiderstand parallel geschalteten induktiven Widerstand ausgeglichen
werden In der Zeichnung ist die Anordnung der Erfindung in einem Schaltbild dargestellt.
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An eine Wechselspannung U ist die Primärwicklung des Stromversorgungstransformators
I angeschlossen, dessen Sekundärwicklung zum Speisen derBrückenschaltung dient.
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Diese enthält in einem Brückenzweige das Meßobjekt, das in der Zeichnung
als verlustfrei gedachte Kapazität Cx und einen dazu parallel liegenden Verlustwiderstand
mit einer Leitfähigkeit gx dargestellt ist. Auf der anderen Seite liegt in dem benachbarten
Brückenzweig
ein Vergleichskondensator, der ebenfalls in der Zeichnung
als verlustfreie Kapazität CN mit einem parallel dazu liegenden Verlustwiderstand
von der Leitfähigkeit g4;-angedeutet ist. Die beiden anderen BrückeSb zweige enthalten
regelbare Widerstände Sx -bzw RN. Dabei bildet der Widerstand RN einen durch einen
mit dem Vergleichskondensator CN verbundenen Abgriffskontakt veränderbaren Teil
eines Ohmschen Widerstandes, dessen anderer Teil R0 in dem Stromkreis eines komplexen
Kompensators liegt, der dem Gesamtwiderstand RN + RO parallel geschaltet ist.
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Der für die Erfindung an sich nicht wesentliche komplexe Kompensator
besteht aus zwei Schleifdrähten 2, 3, die über Transformatoren4bzw. 5 an den Widerstand
RN + R0 angeschlossen sind. Dabei liegt der Schleifdraht 2 an der Sekundärwicklung
eines eisengeschlossenen Stromwandlers 4, so daß der den Schleifdraht 2 durchfließende
Strom in Phase mit dem Primärstrom iN liegt. Der Schleifdraht 3 ist dagegen an einen
Lufttransformator 5 angeschlossen, wobei durch einen Widerstand 6 und einen Parallelkondensator
7 dafür gesorgt ist, daß der den Schleifdraht 3 durchfließende Strom in der Phase
um go0 gegen iN verschoben ist.
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In Reihe mit den Primärwicklungen der Transformatoren 4 und 5 liegt
ein Widerstand rK mit einer ParallelkapazitätcK und eine Wicklung 8 einer Drosselspule,
deren zweite mit einem Abgriff g versehene Wicklung 10 außerhalb des StromkreisesiN
liegt.
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Der Abgriff g ist nun mit der Primärwicklung eines Transformators
ii verbunden, die andererseits an den Diagonalpunkt 14 zwischen Cx und Rx angeschlossen
ist. Die Sekundärwicklung des Diagonaltransformators II ist zur Meßbereichänderung
des Kompensators mit einem Abgriffkontakt I2 versehen, der über ein Nullgalvanometer
13 mit dem Abgriffkontakt des Schleifdrahtes 3 verbunden ist. Der Anfang der Sekundärwicklung
des Diagonaltransformators II ist an die Mitte des Schleifdrahtes 2 angeschlossen,
dessen Abgriffkontakt mit dem Anfang des Schleifdrahtes 3 verbunden ist.
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Bei der gezeichneten Schaltung ist der Kompensatorstrom iN einerseits
verhältnisgleich dem Strom JN in dem den Vergleichskondensator C1\t enthaltenden
Brückenzweig und außerdem auch verhältnisgleich dem jeweils eingestellten Betrag
RN des benachbarten Brückenzweiges. Infolgedessen sind in an sich bekannter Weise
die Verschiebungen der Abgriffkontakte auf den Schleifdrähten 2 und 3, die erforderlich
sind, um das Nullgalvanometer I3 stromlos zu machen, ein Maß für die Abweichungen
des Meßobjektes Cx, gx von dem Vergleichskondensator in bezug auf die Kapazität
bzw. den Verlustwinkel. Dabei sind die Widerstände der -P.rimärwicklungen 4 und
5 so hoch gewählt, claP der Strom iN ein kleiner Bruchteil des Gesamtstromes JN
ist. Der Widerstand r und die Kapazität CK sind so bemessen, daß der Kompensatorstrom
iN in der Phase mit dem den parallel dazu liegenden Brückenwiderstand RN durchfließenden
Strom übereinstimmt. Ferner kann der Abgriff 9 derart verschoben werden, daß dir
durch den Par allelwiderstand von der Leitfähigkeit gN bzw. den entsprechenden Verlustfaktor
des Vergleichskondensators bedingte Einfluß auf die Messung ausgeglichen wird.
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Voraussetzungsgemäß ist nun das Meßobjekt in dem an der Primärwicklung
des Transformators II liegenden Diagonalpunkt I4 geerdet.. Der Teil der Erdkapazität
des Stromversorgungstransformators I, der parallel zu dem Meßobjekt liegt, ist in
der Zeichnung als Kapazität CO mit einer Parallelleitfähigkeit go gestrichelt dargestellt.
Der zweite Teil der Erdkapazität des Transformators 1, der parallel zu dem Brückenwiderstand
Rx liegt, ist mit CÓ bezeichnet, wobei der Parallelwiderstand als bedeutungslos
weggelassen ist.
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Um nun die störende Erdkapazität CO und derenVerlustleitweft g0 unschädlich
zu machen, ist in den die Parallelschaltung des Widerstandes RN und des komplexen
Kompensators enthaltenden Brückenzweig ein regelbarer kapazitiver Widerstand eingeschaltet,
der in der Zeichnung als regelbarer Kondensator G0 dargestellt ist, in Reihe mit
einem regelbaren Ohmschen Widerstand ro. Die Erdkapazität CO' ist durch einen dem
Widerstand Rx parallel geschalteten induktiven Widerstand in Gestalt einer regelbaren
Drossel pa ausgeglichen.
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Dabei geht man vorzugswveise so vor, daß man zunächst das Meßobjekt
abschaltet, rO gleich Null macht und cO überbrückt. Man gleicht nun die Brückenschaltung
durch Verändern der Einstellung von 1?N und Verschieben des Abgriffes auf dem Schleifdraht
3 ab, und zwar bei einem beliebig eingestellten Wert des Widerstandes RX. Wenn man
dann sowohl RN als auch Rx z. B. auf den halben Betrag einregelt, so wird im allgemeinen
eine etwas abweichende Einstellung auf dem Schleifdraht nötig sein, wenn die Erdkapazität
CO' einen Einfluß auf die Messung hat.
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Man ändert dann die Einstellung der Ausstellung der Ausgleichdrossel
La so lange, bis die Einstellung auf dem Schleifdraht 3 unabhängig von Rx wird.
Sodann stellt man den WiderstandrN gleich Null ein, gleicht die Brückenschaltung
durch Einstellen von rO
und co ab und kann dann das Meßobjekt anschließen,
um in der üblichen Weise durch Abgleichen an den Schleifdrähten 4 und 5 die Abweichungen
der Kapazität und des Verlustwinkels des Meßobjekts von dem Vergleichskondensator
zu bestimmen.