DE842678C - Scheinwiderstandsmessbruecke - Google Patents

Scheinwiderstandsmessbruecke

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DE842678C
DE842678C DEP9046A DEP0009046A DE842678C DE 842678 C DE842678 C DE 842678C DE P9046 A DEP9046 A DE P9046A DE P0009046 A DEP0009046 A DE P0009046A DE 842678 C DE842678 C DE 842678C
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DE
Germany
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measuring bridge
capacitor
normal
resistance
bridge according
Prior art date
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Expired
Application number
DEP9046A
Other languages
English (en)
Inventor
Adolf Dr-Ing Wirk
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R17/00Measuring arrangements involving comparison with a reference value, e.g. bridge

Description

  • Scheinwiderstandsmeßbrücke Bei einer Meßbrücke für Kapazitäten durch Vergleich mit Normalkondensatoren ist es bekannt, wenige, insbesondere dekadisch gestufte Normalkondensatoren unabhängig voneinander an belicbige Teilwerte des einen der beiden Vergleichszweige von einem Brückeneckpunkt aus zo schalten, wie dies z. B. in der Fig. 2 der Patentschrift 676 990 gezeigt ist. I) ie Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, bei der Scheinwiderstandsmessung, bei Anwendung einer Reibenschaltung der Normale für die Komponenten des nachzubildenden Scheinwiderstandes, ebenfalls mit wenigen gestuften Werten von Normalkondensatoren auszukommen.
  • Bei der bekannten Kapazitätsmeßbrücke wurde bereits eine Reihenschaltung von Normalkondensator und geeichtem Widerstand angewandt, derart, daß die Normalkondensatoren unabhängig voneinander an beliebige Teilwerte des einen Vergleichszweiges über einen gemein samen geeichten Widerstand von einem Brückeneckpunkt aus geschaltet werden. Man war jedoch der Ansicht, daß eine Eichung des Widerstandes in Verlustwinkeln für eine gegebene Frequenz nur für Werte dieses Widerstandes möglich sei, die sehr klein gegen 1/#C bleiben, wobei C die Summe der einzelnen Kapazitäten bezeichnet, da man annahm, daß nur in diesem Fall die Ablesung unabhängig von dem jeweiligen wirksamen Kapazitätswert ist. Man hat daher stets bei dem geeichten Reihenwiderstand R < c gemacht. Damit war es aber praktisch unmöglich, Scheinwiderstände beliebigen Winkels zu messen.
  • Überraschenderweise zeigte es sich nun, daß sich für die Scheinwiderstandsmessung befriedigende Resultate auch bei Reihen schaltung der Normale erzielen lassen, wenn man, wie dies für die Kapazitätsmeßbrücke bekannt ist, wenige, insbesondere (lekadisch gestufte Normalkondensatoren unabhängig voneinander an beliebige Teilwerte des einen Vergleichszweiges von einem Brückeneckpunkt aus schaltet, und zwar über einen gemeinsamen gecichten Widcrstand.
  • 1)ie Erfindung bcsteht demgemäß darin, daß wenige, insbesondere dekadisch gestufte Normalkondensatoren unabhängig voneinander an beliebige Teilwerte des einen Vergleichszweiges von einem Brückeneckpunkt aus, und zwar über einen gemeinsamen, in weitem Bereich einstellbaren, in der reellen Komponentc des zu messenden Scheinwiderstandes geeichten Normalwiderstand anschaltbar sind.
  • Die (Erfiildung sieht weiter vor, zwischen den Verbindungspunkt der Normalkondensatoren mit dem Normal widerstand und den Verbindunspunkt der Vergleichxaeige zusätzlich einen Kondensator zu schalten, oinsbesondere einen veränderbaeren Kondensator. Hierdurch werden beachtliche Vorteile, insbes<>ndere hinsichtlich der vielseitigen Verwendbarkeit der Meßbrücke, der besseren Auswertung und, der Veränderbarkeit dcs als Normal benutzten Widerstandes in feinen Stufen erzielt, Wietere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Fig. I bis 4 erläutert. In der Fig. I ist das Schaltbild einer Meßbrücke gemäß der Erfindung dargestellt.
  • Die Fig. 2 zeigt die Meßbrücke in ihrer Anwendung für die Messung kapazitiver, die Fig. 3 für die Messung induktiver Scheinwiderstände. In der Fig. 4 ist schließlich das bekannte Ersatzbild einer symmetrischen Drossel angegeben.
  • In der Meßbrücke nach Fig. I werden die beiden VErgleichszerge AD und DB durch einen Differentialiibertrager mit einer Ausgangswicklung, z. B. für den Nullstromempfänger Ind. gebildet, wobei auf der brëckenseitigen Wicklung Abgriffe dadurch gebildet werden daß sie in bekannter Weise als Drossel mit einer vielfädigen Litze gewickelt wird, deren Fäden in Reihe geschaltet sind. Dadurch wird erreicht, daß die gewünschte Unterteilung des Widerstandes oder der Spannung des betreffenden Vergleichszweiges äußerst genau ist. Im Zweig ES der Brücke liegt der zu messende Scheinwiderstand Zx, im anderen Brückenzweig sind die Normale angeordnet. Der geeichte, einstellbare Widerstand R liegt mit einem Ende am Brückeneckpunkt E und ist an seinem anderen Ende bei F mit den Normalkondensatoren C1, C2, C3 verbunden. Die Normalkondensatoren C1. . C3, sind von diesem Punkt aus an Teilwerte des Vergleichszweiges AD gechaltet, während der zusätzliche Kondensator C0, der besonders vorteilhaft durch einen Festkondensator und einen parallel geschaltet en veränderbaren Kondensator gebildet ist, zwischen dem .erbindungspunkt F und dem Brückeneckpunkt D, dem Mittelabgriff der Drossel liegt. Die Meßstromquelle G ist zwischen die Brückeneckpunkte D tllld E geschaltet, wenn erdsymmetrische Scheinwiderstände gemessen werden sollen; andernfalls tauschen Stromquelle und Nullstromempfünger zweckmäßig ihre Plätze.
  • Da der kupferwiderstnd der symmetrischen Drossel sehr klein ist (Größenordung etwa 5 bis 10 Ohm je Wickungshdlfte) und die im Ersatzbild der Drossel (vgl. Fig. 4) vorhandenen Blindwiderstände unter normalen Verhältnissen noch klein gegen die Kupferwiderstände sind, so fließen über die Kondensatoren C1... C3 immer die gleichen Teilströme. Der Gesamtstrom I ist demnach, wenn vor die Gesamtkapazität C = C0 m C1 4 C2 + C3 noch ein \N'iderstand R geschaltet ist" und zwar unabhängig davon, an welchen Teilen der Wicklung die einzelnen Kondensatoren abgreifen.
  • Von den über die einzelnen Kondensatoren fließenden Teilströmen wird in der Dmsselwicklung eine Durchflutung erzeugt, die für jeden Teilstrom dem abgegriffenen Teil ai der Wicklung proportional ist. Bei drei Kondensatoren C1... C3 entspricht z. B. die wirksame Durchflutung dem Ausdruck mit C' ist dabei die an den Abgriffen abgelesene wirksame Kapazität bezeichnet.
  • Man eI hält so d. h. eine wirksame Reihenschaltung von Widerstand R' = R # C/C' und Kapazität C' (an der vollen Wiclung abgegriffen gedacht). Die gesamte Durchflutung ist Null und damit die Brücke abgeglichen, wenn R' und I, C' die Komponenten des an der anderen Drosselwicklung liegenden z, sind. Ein weiterer Kondensator C0 am Abgriff Null der Drosselmitte erscheint in der Formel für J' mit dem Faktor a0 0, beeinflußt also nur C, nicht aber C'. Bei abgeglichener Brücke fallen die Widerstände des Nullzweiges AB aus der Betrachtung heraus, was hier erwähnt sein soll. Der Widerstand zwischen den Punkten A-B in Fig. 4 braucht daher, wie hier geschehen, nicht berücksichtigt zu werden.
  • Der gemäß der Erfindung vorgesehene Kondensator C0 ergibt die Möglichkeit einer vielseitigen Verwendung der Meßbrücke, wie dies aus den Fig. 2 und 3 zu ersehen ist. In der Fig. 2 ist die Verwendung als Meßbrücke für kapazitive Scheinwiderstände, und in Fig. 3 die Verwendung für induktive Scheinwiderstände dargestellt. Für diesen Zweck liegt parallel zu jeder der beiden Drosselwicklungen ein Ohmscher Widerstand r, (Größenordnung z. B. jo Ohm). In der Schaltung der Kapazitätsmeßbrücke (Fig. 2) sind diese Widerstände bedeutungslos, für die Induktivitätsmessung bildet jedoch einer der Widerstände r1 einen Brückenzweig. Die Anordnung ist so getroffen, daß von der einen Schaltung durch nur eine Unterbrechung und einen Kurzschluß zur anderen Schaltung übergegangen werden kann. Es sind dabei Mittel vorgesehen, z. B. Schalter Sl, S2, um das freie Ender der die Kondensatorabgrife aufweisenden Drosselhälfte mit dem Vergindungspunkt von Normal widerstand und Normalkondensatoren galvanisch zu verbinden und die Verbindung zwischen der Drosselmitte und em Verbindungspunkt von zusätzlichem Kondensator und dem der anderen Drosselhälfte parallel geschalteten Widerstand aufzuheben. In der Schaltug der Fig. 2 sind die Normalkondenstoren C1,...C3 nich im enizehne dargestellt, sondern lediglich durch den Kondenator C angedeutet. Bei der Schaltung nach Fig. 3 sind diese Kondensatoren gänzlich weggelassen da sie hier bedeutungslos sind.
  • Bei der Inducktivitätsmessug mit der Bestimmungsgleichung Lx - R r1 # C0 kann in an sich bekannter Weise die Ohmsche Komponente rx des gesuchten induktiven Scheinwiderstandes zx = rx t j W Lx unmittelbar durch einen Widerstand W parallel zu C0 mit der Gleichung rx R#r1/# oder mittelbar durch lt, cinen Widerstandssern zwisdhen dem Nullzweig FB und dem Verbindungspukt G von C0 und r1 bestimmt werilen, worauf tier jedoch nicht eingtgangen zu werden hraucht. irlöctite man in der Schalturg nach Fig. 3 nur einen Teil von C0 wirksam haben, so kann dies selbstätig dadruch geschehen, daß der restliche Teil von C0 in der Schaltung nach Fig. 2 zwischen die Punkte F uttd D statt zwischen F und G geschaltet wird. Wie bereits ausgeführt wurde, geht in der Schaltung nach Fig. I oder 2 der Widerstand R als Komponente R' = R C C/C' cin, worin C die Summenkapazität der Kondensatoren ist und C' g C ihr wirksamer, an den Drosselabgriffen abgelesener Wert.
  • Die gesuchten Komponenten des Scheinwiderstandes sind ann R' I, j # C'.. ändert man R, so ändert sich im gleichen Maße R', und zwar nur R', während C' in beide Komponenten so eingeht, daß der Winkel des Schcinwiderstandes unverändert bleibt, weil ersieltt lielt I I tgq -# C' R' # C R bei festem R und gegeber Meßfdrequenz # unabhägig non ileum Wert C' bestichen bleibt. Durch die Zusêtzliche Kapazität CO, durch die, wie bereits ausge führt wurde, eine vielseitige Verwendbarkeit der Meßbücke erzielt wird, kann man erreichen, daß die Gesamt kapazität C auf einen runden Wert gebracht wird, so daß sich R' aus R sehr einfach umtechnen läßt Zur Ausderhnung des Mereiches ist es vorteilhaft, m bekannter Weise den dm zu messenden Kondensator bvenchbarten Vergleichszweig ebenfalls aufzuteilen, vorzugsweise in dekadischer Form. Wenn die Meßklemmen für zx wahlwiese an ein Zhentel der Drosselspannung geschaltet werden können, ist die Ablesung C' mit 10, die an R mit 0,1 zu multiplizieren/ das Zweite ergibt sich bereits aus der Formel für R' Man hat dann auch die erwünschte Möglichkeit, kleinere Kapazitäten und größere Widerstände zu verwenden. Gleichzeitig wird damit erreicht, daß C' niemals erheblich kleiner wird als C, also auch R' nicht allzu groß gegen R. Immerhin treten in den zu messenden Scheinwiderständen bei hohen Frequenzen kleine Ohmsche Komponenten auch bei kleinen Werten C' auf, so daß es wünschenswert ist, für R eine möglichst fein von Null an veränderbare erste Stufe zu haben. Dadurch, daß man den zusätzlichen Kondensator veränderbar macht, was z. B. dadurch erfolgen kann, daß man ihm einen veränderbaren Kondensator parallel schaltet, ergibt sich in einfacher Weise die Möglichkeit der Feineinstellung von R.
  • Durch die Veränderung # C0 der zusätzlichen Kapazität wird nämlich nur die Summenkapazität C, nicht aber die wirksame Kapazität C' verändert. d. h., es ändert sich lediglich die Komponente R', und zwar im Verhaltnis #C0/C Bei der Scheinwiderstandsmeßbrücke gemäß der Erfindung besteht weiterhin die Möglichkeit, einen der Normalkondensatoren veränderbar zu gestalten, um eine weitere Einstellungsmöglichkeit zu erhalten.
  • Die Erfindung sieht zu diesem Zweck vor, diesen Kondensator mit dem zusätzlichen Kondensator C0 in einem Differntialondensator zu vereinigen, derart, daß sich die Kapazität des zusätzlichen Kondensators im gleichen Maß, aber im entgegengesetzten Sinn ändert, wie die Kapazität dieses Kondensators und die Summe der Kapazitäten konstant bleibt.
  • In an sich bekannter Weise können auch Umschaltmittel vorgesehen sein, um von der Reihenschaltung der Normale auf parallele Komponenten (Leitwertkomponenten) umzuschalten.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Scheinwiderstandsmeßbrücke mit Reihenschaltung von zum Vergleich benutzten Widerstands- und Kapazitätsnormalen, daduich gekennziechnet, daß weinge, inbesondere dekadisch gestufte Normalkondensatoren unabhängig voneinander an beliebige Teilwerte des einen Vergleichszweiges, und zwar über einen gemeinsamen, in weitem Bereich einstellbaren, in der reellen Komponente des zu messenden Scheinwiderstandes geeichten Normalwiderstand von einem Brückeneckpunkt aus anschaltbar sind.
  2. 2. Meßbrücke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verbindungspunkt der Normalkondensatoren (C1, C2, C3) mit dem geeichten Widerstand (R) und dem Verbin dun gspunkt der Vergleichszweige zusätzlich ein Kondensator (CO) geschaltet ist.
  3. 3. Meßbrücke nach ansprocuh 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Kondensator veränderbar ist.
  4. 4. Meßbrücke nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Normalkondensatoren veränderbar ist und mit dem zusätzlichen Kondensator in einem Differentialkondensator vereinigt ist.
  5. 5. Meßbrücke nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu jedem der vorzugsweise durch eine symmetrische, aus einer viel, fädigen Litze gewickelte Drossel gebildeten Vergleichszweige ein niederohmiger Widerstand (rl) geschaltet ist.
  6. 6. Meßbrücke nach Anspruch I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind (Schalter S1, S2), um die freien Enden (A) der die Kon- densatorabgriffe aufweisenden Drosselhähft mit dem Vergidungspukt (F) vom geeichten Widestand (R) und Normalkondensator (C) bis (C3) galvanisch zu verbinden und die Verbindung zwischen der Drosselmitte und dem Verbindungspunkt (G) vom zusätzlichen Kondensator (CO) und dem der anderen Drosschlälfte parallel geschalteten Wideeratnad (r1) auizhebzn (Fig. 2 und 3).
  7. 7. Meßbrücke nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet durch Umschaltmittel, durch welche Kapazitäts- und Wi(lc rstand snormale wahlweise parallel geschaltet werden können.
DEP9046A 1948-10-02 1948-10-02 Scheinwiderstandsmessbruecke Expired DE842678C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1087717B (de) * 1957-05-06 1960-08-25 Siemens Ag Hilfsgeraet zur Ermittlung der Bildguete bei Roentgen-Durchleuchtungsanlagen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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