DE873287C

DE873287C - Verfahren zur Bestimmung des Wellenwiderstandes elektrisch kurzer Kabel durch Messung des Leerlauf- und des Kurzschlusswiderstandes mittels einer Brueckenschaltung

Info

Publication number: DE873287C
Application number: DEN783D
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dr-Ing Reingardt
Original assignee: Norddeutsche Seekabelwerke GmbH
Current assignee: Norddeutsche Seekabelwerke GmbH
Priority date: 1944-05-31
Filing date: 1944-05-31
Publication date: 1953-04-13

Description

Verfahren zur Bestimmung des Wellenwiderstandes elektrisch kurzer Kabel durch Messung des Leerlauf- und des Kurzschlußwiderstandes mittels einer Brückenschaltung Es ist bekannt, den Wellenwiderstand von elektrisch kurzen Kabeln durch eine Leerlauf- und Kurzschlußmessung sehr genau zu bestimmen. Die Auswertung einer solchen Messung ist zeitraubend und umständlich. Bekannt ist ferner die bequemere Messung der genannten Größe mit der sogenannten Feist-Haak-Brücke, die es gestattet, den Leerlauf-und den Kurzschlußwiderstand unmittelbar nach Betrag und Winkel abzulesen; der Wellenwiderstand muß aus den gemessenen Werten nach den bekannten Formeln -berechnet werden. Die Bestimmung der reellen und imaginären Komponente von Q erfordert weitere Rechnung.
Durch das Verfahren nach der Erfindung wird eine derart einfache Messung ermöglicht, daß die Komponenten Zr und Zi des Wellenwiderstandes fast ohne Rechnung und ohne Tabellen bestimmt werden können. Erfindungsgemäß wird in einer Vormessung der kapazitive Scheinwiderstand der zu messenden Doppelader je nach den Eigenschaften des Aderpaares als Leerlauf- oder Kurzschlußwiderstand durch Verändern des Einstellwertes der Vergleichsnormalien in einem benachbarten Zweig der Brücke, in deren übrigen Zweigen sich gleiche Widerstände befinden, bestimmt, und zum Zwecke der Hauptmessung werden die in der Vormessung auf den Wert, beispielsweise des Leerlaufwiderstandes, eingestellten Vergleichsnormalien durch Vertauschen der Brückenzweige in den benachbarten Brückenzweig geschaltet und dienen hier als Festwiderstände, während die Normalien in den beiden übrigen, sich jetzt gegenüberliegenden Brückenzweigen verändert werden.
Nach Abgleich der Brücke bei kurzgeschlossenem Aderpaar durch gleichzeitiges gleichnamiges Verändern dieser vorzugsweise mechanisch gekoppelten Vergleichsnormalien, wird die reelle und die imaginäre Komponente des Wellenwiderstandes aus den eingestellten Werten dieser Normalien bestimmt. Diese Bestimmung ist überaus bequem, da die reelle Komponente ohne weiteres abgelesen und die imaginäre Komponente auf einfachste Weise berechnet werden kann.
Das Verfahren soll an Hand eines Beispiels näher beschrieben werden, wobei die Abb. 1 und 2 zur Erläuterung dienen.
Es soll der Wellenwiderstand # = Zr + jZi einer Fernsprechdoppelader gemessen werden, wobei die Komponenten Zr und Z, bestimmt werden sollen.
In einer Vormessung wird bei gegebener Frequenz zunächst der kapazitive Scheinwiderstand der Doppelader gemessen, nachdem zuvor durch kurzes Probieren bestimmt worden ist, ob hierfür die Doppelader auf Leerlauf oder Kurzschluß geschaltet werden muß.
Es sei angenommen, der Leerlaufwiderstand #L sei kapazitiv. Zur Messung dient die Brücke nach Abb. I.
In einem Brückenzweig liegt das zu messende Aderpaar, dessen Leerlaufwiderstand j in der Vormessung bestimmt werden soll. Im Brückenzweig a liegen die-veränderbaren Vergleichsnormalien R1 und C1 z. B. in Parallelschaltung, während die in den benachbarten Zweigen b und c liegenden, einander gleichen Widerstände R und Kapazitäten C beispielsweise in Reihe geschaltet sind. In der Vormessung liegt also eine gleicharmige Brückenschaltung vor, in der R und C beliebige Werte annehmen können.
Durch Verändern des Widerstandes R, und der Kapazität C1 wird also nach Brückenabgleich der Leerlaufwiderstand Ws der Doppelader gemessen.
Dieser Widerstand WL dient als Zwischengröße b, die als Festwiderstand in die Hauptmessung übernommen wird und sich ergibt zu Da dieser Widerstand # nur eine Zwischengröße ist und als Festwert in die Hauptmessung übernommen wird, braucht er nicht aufgeschrieben zu werden.
Zur Hauptmessung wird die Brücke so umgeschaltet, daß die Brückenzweige a und b vertauscht Werden.
Die bisher offene Doppelader wird kurzgeschlossen. In den meisten Fällen wird der Kurzschlußwiderstand #K der Doppelader induktiv sein; er kann bei niederen Frequenzen und unbelasteten längeren Kabeln aber auch kapazitiv sein. In beiden Fällen ist in der Hauptmessung der Brückenabgleich möglich.
Bei dem folgenden Abgleich werden die Vergleichsnormalien R und C in den sich jetzt gegenüberliegenden Brückenarmen b und c (Abb. 2) gleichzeitig und gleichsinnig geändert. Deshalb werden sowohl die Widerstände R als auch die Kondensatoren C beider Brückenarme vorzugsweise miteinander mechanisch gekoppelt.
Nach Brückenabgleich läßt sich für die Schaltung nach Abb. 2 folgende Beziehung ableiten: Da gemäß der Vormessung 36= #L ist, wird Der Wellenwiderstand ist dann # = R - j I/#C.
Zr = R ist dann unmittelbarabzulesen und Zi = - I/#C einfach zu berechnen, ebenso der Winkel des Wellenwiderstandes (p = - arc tg In den Schaltungen der Abb. I und 2 sind die Vergleichsnormalien der Brückenzweige b und c beispielsweise in Serie geschaltet. Beim Messen eines Wellenwiderstandes mit kleinem Winkel ist es vorteilhaft, diese Vergleichsnormalien parallel zu schalten; die entsprechenden Formeln lauten dann: R R(R # C) Zr = und Zi = - .
1 + (R # C)2 1 + (R # C)2 Hierbei ist der kleine Wert (R w C) leicht mit dem Rechenschieber auszurechnen; das Korrektionsglied (R cv C) 2 ist noch wesentlich kleiner und gewöhnlich gegen I zu vernachlässigen. Auf die Bestimmung von Zr und Zi ist die Schaltungsart für die Ermittlung der Bestimmungsgröße # ohne Einfluß.
Nach dem Verfahren nach der Erfindung lassen sich selbstverständlich auch unsymmetrische Objekte, wie konzentrische Kabel, messen.

Claims

PATENTANSPRUCH Verfahren zur Bestimmung des-Wellenwiderstandes elektrisch kurzer Kabel durch Messung des Leerlauf- und des Kurzschlußwiderstandes mittels einer Brückenschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Vormessung der kapazitive Scheinwiderstand der zu messenden Doppelader je nach den Eigenschaften des Aderpaares als Leerlauf- oder Kurzschlußwiderstand durch Veränderndes Einstellwertes der Vergleichsnormalien in einem Zweig der Brücke, in deren übrigen Zweigen sich Festwiderstände befinden, bestimmt und daß zum Zwecke der Hauptmessung die in der Vormessung auf den Wert, beispielsweise des Leerlaufwiderstandes, eingestellten Vergleichs- normalien durch Vertauschen der Brückenzweige in den benachbarten Brückenzweig geschaltet werden und hier als Festwiderstände dienen, während nach gleichzeitigem, gleichsinnigem Verändern der übrigen, bisher festen Vergleichsnormalien bei kurzgeschlossenem Aderpaar bis zum Brückenabgleich die reelle und imaginäre Komponente des Wellenwiderstandes aus den eingestellten Werten der letztgenannten Vergleichsnormalien bestimmt wird.