DE717345C

DE717345C - Device for measuring the capacitance, especially of electrolytic capacitors

Info

Publication number: DE717345C
Application number: DEL98930D
Authority: DE
Inventors: Johann Reppisch
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1939-08-30
Filing date: 1939-08-30
Publication date: 1942-02-16

Description

-Einrichtung zum Messen der Kapazität, insbesondere von Elektrolytkondensatoren Um die Arbeitsweise von Stromkreisen mit Kondensatoren großer Kapazität auch rechnerisch erfassen zu können, ist es notwendig, die Kondensatoren möglichst genau zu messen. Die durch äußere Einflüsse evtl. eintretende Veränderung ihrer Nennkapazität ist zu bestimmen und zu überwachen.-Device for measuring capacitance, especially of electrolytic capacitors About the functioning of circuits with capacitors of large capacities also arithmetically To be able to detect it, it is necessary to measure the capacitors as precisely as possible. The change in its nominal capacity that may occur due to external influences is to determine and monitor.

In vielen Fällen ist es dabei auch erwünscht, die Kondensatoren möglichst unter den in Betracht kommenden Betriebsverhältnissen zu messen. In der Relaistechnik werden z. B. Elektrolytkondensatoren entweder zur Glättung von kommutiertem Wechselstrom, beispielsweise in den Meßzweigen für Strom und Spannung des Impedanzmeßgliedes mit Tauchspulrelais, oder als Verzögerungskondensatoren verwendet. Zur Prüfung der;Kondensatoren könnte z. B. mittels eines Oszillographen der Ladungs- bzw. - Entladungsvorgang aufgenommen und aus dem Zeitdiagramm die Kapazität bei gegebenem Entladungswi derstand berechnet werden. Dies erfordert viel Aufwand an Material und Zeit und läßt sich kaum als eine Prüfmethode verwenden, wenn die Untersuchungen sich über eine Anzahl solcher Kondensatoren verstrecken Es wurde daher eine Meßeinrichtung entworfen, die es gestattet, die Bestimmung der Kapazität möglichst einfach und ohne viel Zeitaufwand durchzuführen. was entschieden vorteilhafter ist, wenn sich die Untersuchungen nach mehreren Richtungen (z. B. in Abhängigkeit der - Kapazität von der Vorbelastung des Dielektrikums, Verhalten bei Temperaturänderung u. a. m.j erstrecken. Die dabei von den Schaltungen in der Relaistechnik geforderte Genauigkeit muß selbstverständlich erreicht bzw. sogar überboten werden, um dadurch die Messung möglichst- geringe Veränderungen zu erfassen. In many cases it is also desirable to use the capacitors if possible to be measured under the relevant operating conditions. In relay technology are z. B. Electrolytic capacitors either for smoothing commutated alternating current, for example in the measuring branches for current and voltage of the impedance measuring element Moving coil relays, or used as delay capacitors. To test the; capacitors could e.g. B. by means of an oscilloscope the charging or discharging process recorded and from the time diagram the capacity for a given Entladungswi resistance be calculated. This requires a lot of material and time and can hardly use as a test method when the investigations are over a number stretching such capacitors A measuring device was therefore designed which makes it possible to determine the capacity as easily as possible and without spending a lot of time perform. which is decidedly more beneficial when investigating several directions (e.g. depending on the - capacity of the preload of the dielectric, behavior when there is a change in temperature, etc. m.j extend. The one with it The accuracy required by the circuits in relay technology must of course can be achieved or even surpassed, in order to minimize the measurement Capture changes.

Die Einrichtung nach der Erfindung arbeitet nach der bekannten Kondensatorentladungsmethode, bei der der Spannungsverlust des zu prüfenden Kondensators nach einer festgesetzten Entladungszeit ermittelt wird. Erfindungsgemäß ist während der Lade- und Entladezeit der zu hestimmenden Kapazität ein Kondensator bekannter Kapazität und hochwertigen Dielektrikums parallel geschaltet. The device according to the invention works according to the known capacitor discharge method, in which the voltage loss of the capacitor to be tested according to a fixed one Discharge time is determined. According to the invention is during the loading and unloading time the capacity to be determined is a capacitor of known capacity and high quality Dielectric connected in parallel.

Dieser Kondensator bekannter Kapazität wird beim Unterbrechen der Entladung gleichzeitig von der zu bestimmenden Kapazität abgetrennt. Seine am Ende der Entladezeit vOrhandene Spannung wird in bekannter Weise mit einem kompensierten Röhrenvoltmeter gemessen.This capacitor of known capacity is used when the Discharge simultaneously separated from the capacity to be determined. Its in the end The voltage present at the discharge time is compensated in a known manner with a Measured tube voltmeter.

Die erfindungsgemäße Meßeinrichtung ist in der Zeichnung beispielsweise gezeigt. Fig. 1 enthält das Schaltbild der Einrichtung. Das Meßprinzip beruht darauf. die Spannung abnahme am Kondensator Cx zu bestimmen, wenn er über einen bekannten Ohmschen Widerstand R während einer bestimmten Zeit entladen wird; dieses Prinzip ist bekannt, jedoch zeigt die Erfindung zur Verwirklichung dieses Prinzips einen neuen Weg. The measuring device according to the invention is shown in the drawing, for example shown. Fig. 1 contains the circuit diagram of the device. The measuring principle is based on it. to determine the voltage decrease across the capacitor Cx if it is above a known one Ohmic resistance R is discharged for a certain time; this principle is known, but the invention shows one for realizing this principle new way.

Die Messung der Spannungen vor und nach der Entladung erfolgt mit einem kompensierten Röhrenvoltmeter, wie ein solches z. B. bei der Kurzzeitmeßeinrichtung mit Hochvakuumventil verwendet wird. Dem Anzeigeinstrument G kann man eine lineare oder eine logarithmische Skalenteilung geben. Zwischen Gitter und Kathode der Röhre liegt gemäß der Erfindung ein Kondensator K, dessen Dielektrikum hochwertig ist; es genügt hierfür jedoch ein Papierkonclensator.The voltages before and after the discharge are measured with a compensated tube voltmeter, such as such. B. in the short-term measuring device used with high vacuum valve. The display instrument G can be a linear or give a logarithmic scale division. Between the grid and the cathode of the tube According to the invention, there is a capacitor K, the dielectric of which is of high quality; however, a paper concentrator is sufficient for this.

Dieser Kondensator hat zwei Aufgaben zu erfüllen. Stehen die Schalter S1 und S2 nach oben, so wird K über W entladen, wenn das Relais X durch den Kipphebelschalter Sk betätigt wird. Da nun K und W bekannt sind un-d die Spannungen am Kondensator vor und nach der Entladung gemessen werden, so kann hieraus die Schaltzeit der Wischkontakte x1, x2 ermittelt werden; die Ansprechzeit des Hilfsrelais ist ohne Einfluß auf die Messung, soll jedoch möglichst kurz sein. Die Wischkontakte arbeiten in der Weise, daß x1 schließt, x2 jedoch kurz darauf öffnet. Die Anordnung kann auch so getroffen sein, daß zur Erzielung einer ausreichenden Wischzeit die Kontakte r1 und r2 von zwei Relais betätigt werden. Gleichzeitig mit Kontakt x2 wird ein weiterer Abhebekontakt x3 geöffnet, wodurch bei dem eigentlichen Meßvorgang, d. h. wenn die Schalter S1 und 82 nach unten stehen, der zu Cx parallel liegende Kondensator K vom Meßkreis abgetrennt wird. This capacitor has two functions. Are the switches S1 and S2 up, so K is discharged through W when relay X is through the toggle switch Sk is operated. Now that K and W are known and the voltages across the capacitor are known are measured before and after the discharge, the switching time of the wiper contacts can be derived from this x1, x2 are determined; the response time of the auxiliary relay has no effect on the Measurement, however, should be as short as possible. The wiping contacts work in the way that x1 closes, but x2 opens shortly afterwards. The arrangement can also be made in this way be that in order to achieve a sufficient wiping time, the contacts r1 and r2 of two relays are actuated. At the same time as contact x2, there is another lifting contact x3 opened, whereby in the actual measuring process, d. H. when the switches S1 and 82 are down, the capacitor K, which is parallel to Cx, from the measuring circuit is separated.

Da Cm nun K bei der Messung von Cx parallel geschaltet sind, nimmt die Ladung bzw. Since Cm are now connected in parallel to K when measuring Cx, increases the cargo or

Spannung von K am Entladungsvorgang teil; Fig hat am Anfang und am Ende die gleiche Spannung wie Cx. Das Dielektrikum von K ist erheblich besser als das von Cx. Daher hält nach dem Öffnen von x3 der Kondensator K die Meßspannung konstant, so daß sich das Anzeigeinstrument des Röhrenvoltmeters einspielen und die Ablesung erfolgen kann.Voltage of K participates in the discharge process; Fig has at the beginning and at the End the same tension as Cx. K's dielectric is considerably better than that of Cx. Therefore, after opening x3, the capacitor K holds the measuring voltage constant, so that the display instrument of the tube voltmeter reads in and the reading can take place.

Der Meßvorgang wird durch Betätigung des Kipphebelschalters Sk eingeleitet. Dieser Kontakt kann aber ebensogut von einem weiteren Hilfsrelais betätigt werden, das durch Niederdrücken einer Taste erregt wird und so lange eingeschaltet bleibt, wie die Taste gedrückt wird. Nach Loslassen der Taste ist die Meßeinrichtung sofort wieder meßbereit. The measuring process is initiated by actuating the toggle switch Sk. This contact can just as well be operated by another auxiliary relay, which is excited by pressing a button and remains on as long as how the button is pressed. After releasing the key, the measuring device is immediately ready to measure again.

Die Ladestromquelle wird über einen Spannungsteiler P angeschlossen, damit die Meßspannung U genau eingestellt werden kann. The charging current source is connected via a voltage divider P, so that the measuring voltage U can be set precisely.

Die Einstellung des Abgriffes an P erfolgt so, daß Vollausschlag an G herrscht. Wird 8k betätigt, dann entlädt sich Cx und K während der Zeit te bis auf die Spannung u1. Es ist dann u1 = U # e - te@@T1, worin T1 = (Cx + K) # R ist.The setting of the tap on P takes place so that full deflection on G prevails. If 8k is actuated, then Cx and K are discharged during the time te to to the voltage u1. It is then u1 = U # e - te @@ T1, where T1 = (Cx + K) # R.

Bei der Zeitbestimmung ist @3 ohne Aufgabe, und die SchalterS1 und S liegen, wie bereits beschrieben, nach oben. Die Einstellung von U erfolgt wie oben. Es wird dann u2 = U # e - te@T2, wobei T2 = K # W ist. When determining the time, @ 3 has no function, and switches S1 and S are, as already described, facing up. U is set like above. It then becomes u2 = U # e - te @ T2, where T2 = K # W.

Löst man die Gleichungen nach te auf und setzt beide einander gleich, so ergibt sich schließlich Wird nun die in Fig. 2 skizzierte logarithmetische Skala benutzt, so kann man sofort den Logarithmus des Verhältnisses le U/u ablesen. Schreiben wir für diese Ablesung in beiden Messungen A1 und A2, so wird, wenn noch K = I uF gemacht wird, Cx = W/R # A2/A1 - 1 Die gesuchte Kapazität Cx wird also durch eine sehr einfache Messung und Rechnung gefunden. Für eine möglichst genaue Messung ist Bedingung, daß U/u1 bzw. U/u2 etwa gleich 2,-der Logarithmus also etwa o,7 wird; durch geeignete Einstellung der Widerstände W und R kann dies leicht erreicht werden.If one solves the equations for te and sets both equal to one another, this finally results If the logarithmetic scale sketched in FIG. 2 is used, the logarithm of the ratio le U / u can be read off immediately. If we write A1 and A2 for this reading in both measurements, then, if K = I uF is also made, Cx = W / R # A2 / A1 - 1 The desired capacitance Cx is thus found by a very simple measurement and calculation. For the most accurate measurement possible, it is a condition that U / u1 or U / u2 is approximately equal to 2, -the logarithm is approximately 0.7; this can easily be achieved by setting the resistors W and R appropriately.

Um das Verhalten des Kondensators Cx bei verschiedener Formierungsdauer zu untersuchen, kann zwischen Ladestromquelle und Kipphebelschalter Sk ein Zeitwerk eingeschleift werden, das nach Ablauf der gewählten Zeit die Kontakte des Kipphebelschalters und damit auch das Hilfsrelais X betätigt; zweckmäßig wird dann der Schalter Sk durch ein weiteres Hilfsrelais ersetzt. About the behavior of the capacitor Cx with different formation times to investigate, a timer can be used between the charging current source and the toggle switch Sk be looped in, the contacts of the toggle switch after the selected time has elapsed and thus also the auxiliary relay X is actuated; The switch Sk is then appropriate replaced by another auxiliary relay.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E: 1. Device for measuring capacitance, especially of electrolytic capacitors, by determining the voltage loss in a fixed discharge time, characterized in that during the charging and discharge time of the capacitance to be determined (Cx) a capacitor (K) known Capacitance and high-quality dielectric is connected in parallel, which is when interrupted the discharge is separated from the capacity to be determined (Cx) at the same time and its voltage present at the end of the discharge time in a known manner with a compensated tube voltmeter is measured.

2. Device according to claim I, characterized in that the parallel capacitor (K) in a manner known per se with a series resistance (W) for determining the Discharge time is used.

3. Device according to claim I and 2, characterized in that the display instrument (G) of the tube voltmeter directly shows the logarithm of the ratio the voltages on the capacitors before and after the discharge.