DE885892C

DE885892C - Circuit arrangement for the loss angle measurement of capacitors and insulating materials

Info

Publication number: DE885892C
Application number: DES3180D
Authority: DE
Inventors: Karl Kuehnemann
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1943-01-01
Filing date: 1943-01-01
Publication date: 1953-08-10

Description

Schaltungsanordnung für die Verlustwinkelmes sung von Kondensatoren und Isolierstoffen Die Erfindung betrifft Schaltungsanordnungen für die Verlustwinkelmessung von Kondensatoren und Isolierstoffen unter Verwendung eines Kondensators mit möglichst verlustfreier Kapazität, der durch Reihen- oder ParalIelschaltung eines Widerstandes und gegebenenfalls weiterer Kondensatoren den gleichen Verlustwinkel erhält wie der Meßling, bei welchen der Verlustwinkel unabhängig von der Kapazität, und zwar insbesondere bei praktisch konstanter Kapazität eingestellt werden kann. Typische Vertreter derartiger Anordnungen sind in den Fig. I bis 3 dargestellt.Circuit arrangement for the loss angle measurement of capacitors and insulating materials The invention relates to circuit arrangements for measuring the loss angle of capacitors and insulating materials using a capacitor with if possible Lossless capacitance, which is created by connecting a resistor in series or in parallel and, if necessary, other capacitors are given the same loss angle as the test specimen, in which the loss angle is independent of the capacity, namely can be set in particular at a practically constant capacity. Typical Representatives of such arrangements are shown in FIGS.

Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. I handelt es sich um einen Kondensator, der bei konstanter Kapazität einen stetig veränderbaren Verlustwinkel besitzt Zweiganggekoppelte Kondensatoren, insbesondere die festen Systeme eines Differentialkondensators, sind dabei parallel geschaltet, und in den einen Parallelweg ist ein Ohmscher Widerstand R eingeschaltet. Führt man nun den Klemmen 1, 2 eine Meßfrequenz #m zu, so ist zwischen diesen Klemmen bei Änderung des Differentialkondensators eine konstante Kapazität \ C1 + C2 wirksam. Der Verlustwinkel ist bei dieser Anordnung #m # R tg # # # C12. The circuit arrangement according to FIG. I is one Capacitor, which has a continuously variable loss angle with constant capacitance has two-speed coupled capacitors, especially the fixed systems of a Differential capacitor, are connected in parallel, and in the one parallel path an ohmic resistor R is switched on. If you now lead terminals 1, 2 a Measuring frequency #m to, so is between these terminals when changing the differential capacitor a constant capacitance \ C1 + C2 effective. The loss angle is with this arrangement #m # R tg # # # C12.

C1 + C2 Damit der einstellbare Verlustwinkel von der Frequenz unabhängig ist, ist R veränderbar, wie durch einen Pfeil angedeutet, und zweckmäßig in Frequenzen geeicht. Der Differentialkondensator kann dann unmittelbar in tg õ geeicht sein. C1 + C2 So that the adjustable loss angle is independent of the frequency is, R is changeable as by indicated by an arrow, and appropriate calibrated in frequencies. The differential capacitor can then directly in tg õ be calibrated.

Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 wird der eine Brückenzweig A -D der Brückenschaltung A -B-C-D durch die Reihenschaltung des Normalkondensators CN und des Widerstandes R gebildet. Der Verbindungspunkt des Widerstandes R und des Normalkondensators CN ist mit dem Diagonalpunkt C, dessen benachbarte Brückenzweige gleiche Widerstände enthalten und z. B. aus streuungsarmen Drosseln gebildet sind, über eine weitere Kapazität C1 verbunden. Der Meßling Cz liegt in dem letzten Brückenzweig. Nach Umrechnung unter Verwendung der bekannten, für die Sterndreieckumformung benutzten Formeln erhält man als wirksamen Widerstand zwischen den Punkten A und B 1 I + R(Q+c w CN CN Der Winkel tg 8 folgt damit zu Bei dieser Anordnung ist es möglich, Verlustwinkel und Kapazität unabhängig voneinander einzustellen.In the circuit arrangement according to FIG. 2, the one bridge branch A -D of the bridge circuit A -BCD is formed by the series connection of the normal capacitor CN and the resistor R. In the circuit arrangement according to FIG. The connection point of the resistor R and the normal capacitor CN is connected to the diagonal point C, whose adjacent bridge branches contain the same resistances and z. B. are formed from low-dispersion chokes, connected via a further capacitance C1. The Messling Cz lies in the last branch of the bridge. After conversion using the well-known formulas used for star triangle conversion, the effective resistance between points A and B 1 I + R (Q + c w CN CN The angle tg 8 follows With this arrangement, it is possible to set the loss angle and capacitance independently of one another.

Es wird bekanntlich lediglich erforderlich, dafür Sorge zu tragen, daß CN < C1 ist. Der Verlustwinkel ist ebenso unabhängig von der Kapazität CN, wenn C1 t CN konstant gehalten wird, wenn also beide Kondensatoren ganggekoppelt sind. Bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung hat man bisher den Widerstand R in tg d geeicht und die Frequenzabhängigkeit des Verlustwinkels dadurch beriicksichtigt, daß man den Kondensator C1 in Frequenzen geeicht hat.As is well known, it is only necessary to ensure that that CN <C1. The loss angle is also independent of the capacitance CN, when C1 t CN is kept constant, i.e. when both capacitors are gear-coupled are. In the arrangement shown in FIG. 2, one has so far the resistor R calibrated in tg d and the frequency dependency of the loss angle thereby taken into account, that one has calibrated the capacitor C1 in frequencies.

Eine weitere bekannte Schaltung ist in der Fig. 3 im Prinzip dargestellt. Mit dieser Schaltungsanordnung wird es möglich, negative Verlustwinkel herzustellen. Die BrückenzweigeA-C und C-B sind wiederum durch Widerstände, vorzugsweise streuungsarme Drosseln, gebildet, der Brückenzweig B-D durch den Meßling Cx und der Brückenzweig A-D durch den Normalkondensator CN. In die Diagonale C-D ist die Reihenschaltung aus Widerstand R und Kondensator C2 geschaltet, während zwischen den Diagonalpunkt A und den Verbindungspunkt von R und C2 ein Kondensator C, geschaltet ist. Unter Benutzung der für die Sterndreieckumformung bekannten Formeln ergibt sich der Verlustwinkel tg # = - # R C1 # C2/CN. Another known circuit is shown in principle in FIG. This circuit arrangement makes it possible to produce negative loss angles. The bridge branches A-C and C-B are, in turn, preferably low-scatter due to resistors Chokes, formed, the bridge branch B-D by the testimony Cx and the bridge branch A-D through the normal capacitor CN. The series connection is in the diagonal C-D switched from resistor R and capacitor C2, while between the diagonal point A and the connection point of R and C2 a capacitor C, is connected. Under Using the formulas known for star triangle forming results in the loss angle tg # = - # R C1 # C2 / CN.

Bei dieser Anordnung ist es bekannt, C2 proportional mit CN ZU ändern (Zweigangdreher) und C1 in tg ö zu beschriften. Der Widerstand R muß dabei in Abhängigkeit von w geändert werden. In this arrangement it is known to change C2 proportionally with CN ZU (Two-speed rotator) and C1 to be labeled in tg ö. The resistance R must be dependent can be changed by w.

Die Erfindung gibt nun bei derartigen Schaltungsanordnungen ein einfaches Mittel in die Hand, um die Änderung des Widerstandes R in Abhängigkeit von der Meßfrequenz selbsttätig vorzunehmen. Gemäß der Erfindung wird für diesen Widerstand ein steuerbarer Widerstand benutzt, der durch der Meßfrequenz proportionale Spannungen oder Ströme gesteuert wird; beispielsweise kann der Gleichstromwiderstand einer Röhre benutzt werden. Insbesondere wird gemäß der Erfindung ein temperaturabhängiger Widerstand benutzt, der unmittelbar oder über ein besonderes Heizsystem von einem sich mit der Meßfrequenz ändernden Strom derart gesteuert ist, daß er sich umgekehrt proportional der Meßfrequenz in seinem Widerstandswert ändert. Dies wird besonders einfach dadurch erreicht, daß die Steuerung des Widerstandes durch einen Wechselstrom erfolgt, dessen Frequenz sich proportional der Meßfrequenz ändert, insbesondere gleich der Meßfrequenz ist, und daß im Steuerkreis ein Kondensator eingeschaltet ist, wie dies beispielsweise die Fig. 4 zeigt. The invention is now a simple one with such circuit arrangements Means at hand to change the resistance R as a function of the measuring frequency to be carried out automatically. According to the invention, a controllable resistor is used for this resistor Resistance is used, the voltages or currents proportional to the measuring frequency is controlled; for example, the DC resistance of a tube can be used will. In particular, according to the invention, a temperature-dependent resistor is used used, which is directly or via a special heating system from one with the measuring frequency changing current is controlled in such a way that it is inversely proportional the measuring frequency changes in its resistance value. This makes this particularly easy achieved that the control of the resistance is carried out by an alternating current, the Frequency changes proportionally to the measuring frequency, in particular equal to the measuring frequency is, and that a capacitor is switched on in the control circuit, as for example Fig. 4 shows.

Bei dem Schema der Fig. 4 ist angenommen, daß die Heizung durch die Meßfrequenz erfolgen soll. In diesem Falle wird der steuerbare Widerstand mit Hilfe eines besonderen Heizsystems H gesteuert. Dem Heizsystem ist ein Kondensator Cst vorgeschaltet, um zu erreichen, daß ihm ein Strom zugeführt wird, der sich proportional mit der Frequenz ändert. Die Frequenz, die der Reihenschaltung aus Heizsystem und Kondensator 0st zugeführt wird, braucht nun aber nicht gleich der Meßfrequenz zu sein, sie kann auch einen kleineren oder höheren Wert haben, sie muß sich nur proportional mit der Meßfrequenz ändern. Ist der Steuerstrom J anderer Frequenz als die Meßfrequenz, so kann die Zwischenschaltung des Heizsystems H unterbleiben und der Steuerstrom unmittelbar dem Widerstand R zugeführt werden. Der Strom wird nun so bemessen, daß der Widerstand R im weiten Frequenzbereich umgekehrt proportional dem Strom bzw. der Frequenz ist, d. h. o> R soll konstant sein. Wird diese Steuerschaltung bei einem Kondensator mit regelbarem Verlustwinkel nach Fig. I angewandt, so bedeutet dies, daß tg 6 - consi. C1 » ist. In the scheme of FIG. 4, it is assumed that the heating by the Measuring frequency should take place. In this case the controllable resistor is using controlled by a special heating system H. The heating system is a condenser Cst connected upstream in order to achieve that a current is fed to it which is proportional changes with frequency. The frequency that the series connection of the heating system and Capacitor 0st is fed, but now does not need to equal the measuring frequency it can also have a smaller or higher value, it just has to be proportional change with the measuring frequency. If the control current J is a different frequency than the measuring frequency, so the interconnection of the heating system H and the control current can be omitted are fed directly to the resistor R. The current is now measured so that the resistance R in the wide frequency range is inversely proportional to the current or is the frequency, d. H. o> R should be constant. Will this control circuit at a capacitor with a controllable loss angle according to Fig. I applied, then means this that tg 6 - consi. C1 »is.

Entsprechend kann diese Steuerschaltung auch auf andere Schaltungsanordnungen angewandt werden, bei denen ein Widerstand R benutzt ist, um den Verlustwinkel eines Meßlings nachzubilden oder zu bestimmen, also z. B. auch bei Anordnungen nach den Fig. 2 und 3. In der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 ist es beispielsweise möglich, einen Kondensator veränderbarer Kapazität, aber konstanten positiven Verlustwinkels, der unabhängig von der Meßfrequenz ist, darzustellen. Ebenso ist es selbstverständlich auch möglich, durch Änderung des Kondensators C1, z. B. wenn C1 > CN ist, den Verlustwinkel zu ändern. In der Anordnung nach Fig. 3 ist es entsprechend möglich, einen konstanten negativen Verlustwinkel, der unabhängig von der Frequenz ist, bei veränderbarer Kapazität herzustellen oder aber auch den Verlust winkel durch Veränderung des Kondensators C1, der in tg a beschriftet sein kann, zu ändern, wenn C2 proportional Cz ist. Correspondingly, this control circuit can also be applied to other circuit arrangements can be used where a resistor R is used to reduce the loss angle of a To replicate or to determine Meßlings, so z. B. also with arrangements according to the Fig. 2 and 3. In the circuit arrangement according to Fig. 2, it is possible, for example, a capacitor of variable capacitance but constant positive loss angle, which is independent of the measuring frequency. It goes without saying, too also possible by changing the capacitor C1, e.g. B. if C1> CN, den To change loss angle. In the arrangement according to FIG. 3 it is correspondingly possible a constant negative loss angle that is independent of the frequency Produce changeable capacity or the loss angle through change of capacitor C1, which can be labeled in tg a, change if C2 is proportional Cz is.

Claims

PATENT CLAIMS I. Circuit arrangement for loss angle measurement of capacitors and insulating materials using a capacitor with possible most of all lossless capacitance obtained by connecting a resistor in series or in parallel and, if necessary, other capacitors are given the same loss angle as the test piece, in which the loss angle is independent of the capacity, namely can be set in particular at a practically constant capacity, thereby characterized in that a controllable resistor is used, which is determined by the measuring frequency proportional voltages or currents is controlled automatically.

2. Circuit arrangement according to claim I, characterized in that a temperature-dependent resistor is used, which is directly or via a special heating system of a current that changes with the measuring frequency automatically is controlled so that it is inversely proportional in its resistance value the measuring frequency changes.

3. Circuit arrangement according to claim I or 2, characterized in that that the resistance is controlled automatically by an alternating current, the frequency of which changes proportionally with the measuring frequency, in particular the same the measuring frequency and that a capacitor is switched on in the control circuit.