DD285698A7 - CIRCUIT FOR THE REALIZATION OF FOREIGNABLE LOSS FACTOR ASSEMBLY - Google Patents
CIRCUIT FOR THE REALIZATION OF FOREIGNABLE LOSS FACTOR ASSEMBLY Download PDFInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Realisierung veraenderbarer Verlustfaktormassverkoerperungen. Ausgehend von den verschiedenen Ursachen des Verlustfaktors von Kondensatoren, von den mit handelsueblichen Folien- und Keramikkondensatoren sowie mit luft- oder schutzgasgefuellten Kondensatoren erreichbaren Verlustfaktoren und von den Nachteilen bei der Verwendung dieser Kondensatoren als Verlustfaktormassverkoerperungen wird eine passive Schaltung fuer veraenderbare Verlustfaktormassverkoerperungen angegeben und in zwei Schaltungsvarianten beschrieben. Das Ziel der Erfindung ist es veraenderbare Verlustfaktormassverkoerperungen zu schaffen, welche sich dadurch auszeichnen, dass mit handelsueblichen Kondensatoren sowohl grosse als auch sehr kleine Verlustfaktorwerte dargestellt werden koennen. Hierbei ist auch die Darstellung kleinerer Verlustfaktoren als die Eigenverlustfaktorwerte der verwendeten Kondensatoren zu realisieren. Diese Aufgabe wird dadurch geloest, dass zwei handelsuebliche Kondensatoren durch einen veraenderbaren Widerstand zu einer T-Schaltung ergaenzt werden, dass durch Abgleich dieses Widerstandes der relativ grosse und die Realisierung kleiner Verlustfaktorwerte verhindernde Eigenverlustfaktor der Kondensatoren auf einen sehr kleinen, fuer die Darstellung groesserer Verlustfaktorwerte vernachlaessigbaren Wert kompensiert wird, dass zur Realisierung groesserer Verlustfaktorwerte der Wert eines konstanten Widenstandes ueber einen Transformator, der in Reihe oder parallel zur genannten T-Schaltung geschaltet ist, herunter oder hoch transformiert wird und dass durch Veraendern des Uebersetzungsverhaeltnisses des Transformators die gewuenschten Verlustfaktorwerte eingestellt werden koennen. Fuer die Berechnung des Verlustfaktors, bzw. fuer die Dimensionierung der Schaltung, ist die zahlenmaessige Kenntnis der Eigenverlustfaktoren der Kondensatoren nicht erforderlich.The invention relates to a circuit for implementing veraenderbarer Verlustfaktormassverkoerungen. Starting from the various causes of the loss factor of capacitors, the loss factors attainable with commercially available film and ceramic capacitors and with condensed or inert gas-filled capacitors and the disadvantages of using these capacitors as loss factor mass components, a passive circuit for variable loss factor mass ratios is given and in two circuit variants described. The object of the invention is to provide variable loss factor mass distributions, which are distinguished by the fact that both large and very small loss factor values can be represented with commercially available capacitors. Here, the representation of smaller loss factors than the Eigenverlustfaktorwerte of the capacitors used to realize. This object is achieved in that two commercially available capacitors are supplemented by a variable resistor to form a T-circuit, that by balancing this resistance, the relatively large loss factor of the capacitors preventing the realization of small loss factor values can be neglected for a very small loss factor value, which is larger Value is compensated that to realize larger loss factor values, the value of a constant resistance level via a transformer, which is connected in series or parallel to said T-circuit, is transformed down or up and that the desired loss factor values can be adjusted by changing the transformation ratio of the transformer , For the calculation of the loss factor, or for the dimensioning of the circuit, the numerical knowledge of the internal loss factors of the capacitors is not required.
Description
tanö, = ω C r. (3)tanö, = ω C r. (3)
Für feste Frequenzen kann jeweils einer der beiden Widerstände (Parallel- oder Reihenwiderstand) in einen äquivalenten Widerstand (Reihen- oder Parallelwiderstand) umgerechnet werden. Je nach Zweckmäßigkeit können daher die gesamtenFor fixed frequencies, one of the two resistors (parallel or series resistor) can be converted into an equivalent resistor (series or parallel resistor). Depending on expediency, therefore, the entire
Auf Grund der eingangs dargestellten verschiedenen Ursachen des Verlustfaktors von Kondensatoren und der damit verbundenen Abhängigkeit vom Material des Dielektrikums und der Elektroden, werden bei handelsüblichen Folien- und Keramikkondensatoren je nach Kapazität und Frequenz Verlustfaktorwerte im Bereich von 1CT3 bis 10-4 erreicht. Nur in Ausnahmefällen sind mit diesen Kondensatoren Verlustfaktorwerte von einigen 10~6 realisierbar. Verlustfaktoren < 10~6 können dagegen nur mit luft- bzw. schutzgasgefüllten Kondensatoren, die auf Grvnd ihrer niedrigen relativen Dielektrizitätskonstante ein recht großes Volumen besitzen, erreicht werden.Due to the various causes of the loss factor of capacitors and the associated associated dependence on the material of the dielectric and the electrodes, commercially available film and ceramic capacitors depending on the capacity and frequency loss factor values in the range of 1CT 3 to 10 -4 are achieved. Only in exceptional cases loss factor values of some 10 ~ 6 can be realized with these capacitors. Loss factors <10 ~ 6 , on the other hand, can only be achieved with condensing gas-filled capacitors, which have a rather large volume due to their low relative dielectric constant.
Werden handelsübliche Follien- oder Normalluftkondensatoren als Verlustfaktormaßverkörperungen verwendet, so liefern sie bei vorgegebener Frequenz nur einen einzigen Verlustfaktorwert. Zur Erweiterung der Anwendungsmöglichkeiten ist es üblich, durch Parallel- oder Serienschaltung konstanter Widerstände zum Kondensator, bei einem Kapazitätsnennwert mehrere Verlustfaktorfixpunkte zu realisieren. Hierbei ist entsprechend den Beziehungen (2) oder (3) für jede Betriebsfrequenz und jeden Verlustfaktornennwert ein Widerstandswert erforderlich. Dies führt bei der Realisierung verschiedener Verlustfaktorwerte, gegebenenfalls bei mehreren Metfrequenzen, sehr schnell zu einer Vielzahl von Widerständen, die, zum Erreichen vorgegebener Verlustfaktorwerte, einzeln abgeglichen werden müssen. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß die Eigenverlustfaktorwerte der verwendeten Kondensatoren in den Widerstaridsabgleich mit eingehen und daß ein Unterschreiten dieser Eigenverlustfaktorwerte nicht möglich ist. Zur Realisierung geringer Verlustfaktorwerte werden deshalb stets luft- oder gasgefüllte Kondensatoren benötigt. Die Herstellung von veränderbaren Verlustfaktormaßverkörperungen nach dem derzeitigen Stand der Technik ist besonders dann, wenn ein breiter Verlustfaktorbereich realisiert werden soll, sehr arbeitsaufwendig. Bisher sind nur Einzelexemplare derartiger Verlustfaktormaßverkörperungen im Labor hergestellt worden. Eine industrielle Fertigung wurde höchstens ausnahmsweise und in sehr geringen Stückzahlen durchgeführt.If commercially available Follien- or Normalalluftkondensatoren be used as dissipation factor, they deliver at a given frequency only a single loss factor value. To expand the application possibilities, it is customary to realize by parallel or series connection of constant resistances to the capacitor, at a nominal capacitance several loss factor points. Here, according to the relationships (2) or (3), a resistance value is required for each operating frequency and each loss factor rating. This results in the realization of various loss factor values, possibly at several Metfrequenzen, very quickly to a plurality of resistors, which must be individually adjusted to achieve predetermined loss factor values. It should be noted that the Eigenverlustfaktorwerte the capacitors used in the Widerstaridsabgleich with and that falls below these Eigenverlustfaktorwerte is not possible. For the realization of low loss factor values, air or gas-filled capacitors are therefore always required. The production of variable loss factor standards of the current state of the art is very labor intensive, especially when a wide dissipation factor range is to be realized. So far, only individual copies of such loss factor standard have been produced in the laboratory. An industrial production was carried out at most exceptionally and in very small numbers.
Neben den schon genannten Möglichkeiten zur Realisierung von Verlustfaktormaßverkörperungen ist aus der Hochspannungstechnik die Reihenschaltung von zwei Kondensatoren zu einem Verlustfaktornormal bekannt (Barz, J.-U.: Mittels Niederspannung einmeßbares Verlustfaktornormal für hohe Spannungen. Wirtschaftspatent, DD PS 217038, GO1R 27/ 26). Durch eine geeignete kapazitive Unterteilung wird bei dieser Schaltung erreicht, daß das betriebsmäßig bei hochspannung benutzte Normal bei Niederspannung mit weniger aufwendigen Meßverfahren eingemessen werden kann. Der Verlustfaktor dieses Normals wird durch den Aufbau der Schaltung und durch die Parameter der Kondensatoren bestimmt. Eine Unterschreitung des damit festgelegten Verlustfaktorwertes ist nicht möglich. Die Darstellung geringer Verlustfaktorwerto kann deshalb auch hier nur durch die Verwendung von luft- oder gasgefüllten Kondensatoren erreicht werden, die, wie schon dargestellt, stets ein recht großes Volumen besitzen. Eine Realisierung verschiedener Verlustfaktorwerte ist mit der ar jegebenen Schaltung nicht vorgesehen. Dies ist nur möglich, wenn die Schaltung nach dem bekannten Stand der Technik mit den schon erläuterten arbeitsaufwendigen Nachteilen durch Parallel- oder Serienschaltung von Widerständen zu den Kondensatoren erweitert wird.In addition to the possibilities already mentioned for the realization of loss factor standard embodiments, the series connection of two capacitors to a loss factor normal is known from high-voltage technology (Barz, J.-U .: Low-Voltage Measurable Loss Factor Standard for High Voltages: Wirtschaftspatent, DD PS 217038, GO1R 27/26) , By a suitable capacitive subdivision is achieved in this circuit that the normal operating at high voltage normal at low voltage can be measured with less expensive measurement method. The loss factor of this standard is determined by the structure of the circuit and by the parameters of the capacitors. Falling below the specified loss factor value is not possible. The representation of low loss factor value can therefore also be achieved only by the use of air- or gas-filled capacitors, which, as already shown, always have a fairly large volume. A realization of various loss factor values is not provided with the ar be given circuit. This is only possible if the circuit is extended according to the known prior art with the laborious disadvantages already explained by parallel or series connection of resistors to the capacitors.
Nach dem gegenwärtigen Stand der Technik werden zur exakten Messung der Kapazität und des Verlustfaktors von Kondensatoren überwiegend Brückenschaltungen, die in den verschiedensten Schaltungsvarianten, wie z. B. die Meßbrücke nach Schering, die Giebe-Zickner-Brücke (Blechschmidt, E.: Präzisionsmessungen von Induktivitäten und Zeitkonstanten. VEB Verlag Technik Berlin, Band 11955, S. 81-97) sowie Schaltungen die aus anderen Patentschriften, wie „Anordnung und Messung der Kapazität und der dielektrischen Verluste von geerdeten Prüflingen, insbesondere bei Hochspannung" (Wirtschaftspatent, DD PS 757167, GO1R 27/26) und ,Schaltungsanordnung zur Verlustfaktormessung von Kondensatoren" (Wirtschaftspatent, DD PS 233765, GO1R 27/26), bekannt sind, verwendet. Der Abgleich dieser Meßbrücken erfolgt nach dem Nullabgleichverfahren bzw. nach dem Kompensationsprinzip. Beim Einsatz hochempfindlicher Nullindikatoren, die nach dem gegenwärtigen Stand der Technik schon industriell hergestellt werden, wird die Auflösung und die Meßunsicherheit dieser Meßbrücken überwiegend durch die Abgleichmöglichkeit und die Stabilität der Bauelemente der Meßbrücken bestimmt.According to the current state of the art, the exact measurement of the capacitance and the loss factor of capacitors are predominantly bridge circuits, which are used in a wide variety of circuit variants, such as, for B. the measuring bridge to Schering, the Giebe-Zickner bridge (Blechschmidt, E .: Precision measurements of inductors and time constants, VEB Verlag Technik Berlin, Volume 11955, pp. 81-97) and circuits from other patents, such as "arrangement and Measurement of the capacitance and dielectric losses of grounded samples, especially at high voltage "(Business Patent, DD PS 757167, GO1R 27/26) and" Circuitry for loss factor measurement of capacitors "(commercial patent, DD PS 233765, GO1R 27/26) known , used. The adjustment of these measuring bridges is carried out according to the zero balance method or according to the compensation principle. When using highly sensitive zero indicators, which are already industrially produced according to the current state of the art, the resolution and the measurement uncertainty of these measuring bridges is determined predominantly by the ability to balance and the stability of the components of the measuring bridges.
Die Einführung von induktiven Teilern in die Brückenmeßtechnik brachte durch die außergewöhnliche Stabilität der Parameter dieser Teiler eine wesentliche Verbesserung der Auflösung sowie der Reproduzierbarkeit und damit verbunden eine spürbare Verringerung der Meßunsicherheit. Für die Prtzisionsmessung von Kondensatoren im Niederspannungsbereich werden deshalb weitgehend nur noch induktive Teilerbrücken, die durch die schnelle Entwicklung der elektronischen Rechentechnik immer häufiger als halb- bzw. automatische Meßbrücken hergestellt werden, eingesetzt. Bei der Messung wird hierbei stets, ebenso wie bei den schon vorgestellten Brückenschaltungen, die Kapazität und der Verlustfaktor des zu messenden Kondensators von der entsprechenden Größo eines Vergleichskondensators abgeleitet. Diese Eigenschaft der Zurückführung der Größen des Meßobjektes auf bekannte Größen eines Vergleichsnormals ist allen Brückenschaltungen gemeinsam. Hieraus resultiert die Notwendigkeit, daß für exakte Messungen, bzw. zur Kalibrierung von Meßbrücken stets Maßverkörperungen mit bekannten technischen Parametern vorhanden sein müssen. So führte die fortschreitende Entwicklung verlustarmer dielektrischer Materialien, Isolierstoffe und Kabel in den letzten Jahren zu gestiegenen Forderungen an die Verlustfaktormeßtechnik, sowohl bei der Messung und Darstellung des Verlustfaktors, als auch bei der Bewahrung und Weitergabe des Verlustfaktors mit Hilfe von Verlustfaktormaßverkörperungen. Hierdurch entstand in der Volkswirtschaft ein zunehmender Bedarf an veränderbaren Verlustfaktormaßverkörperungen, mit denen eine leichte und schnelle Kalibrierung von automatischen Meßbrücken durchgeführt werden kann.The introduction of inductive dividers into the bridge measuring technique has brought about a significant improvement in the resolution and the reproducibility due to the extraordinary stability of the parameters of these dividers and, associated with this, a noticeable reduction in the measurement uncertainty. Therefore, for the precision measurement of capacitors in the low-voltage range, only inductive divider bridges, which are increasingly being produced by the rapid development of electronic computing technology as semi-automatic or automatic measuring bridges, are used. During the measurement, the capacitance and the dissipation factor of the capacitor to be measured are always derived from the corresponding magnitude of a comparison capacitor, just as in the case of the bridge circuits already presented. This property of the reduction of the sizes of the measurement object to known sizes of a comparison standard is common to all bridge circuits. This results in the necessity that for exact measurements, or for the calibration of measuring bridges always material measures with known technical parameters must be present. Thus, the ongoing development of low-loss dielectric materials, insulating materials and cables has in recent years led to increased demands on the loss factor measurement, both in the measurement and representation of the loss factor, and in the preservation and propagation of the loss factor using loss factor measures. As a result, there has been an increasing demand in the national economy for variable loss factor standard embodiments with which an easy and fast calibration of automatic measuring bridges can be carried out.
Eine für die Präzisionsmessung der Kapazität und des Verlustfaktors von Kondensatoren sehr gut geeignete induktive Teilermeßbrücke basiert auf dem Prinzip der Thomsonmeßbrücke (Eckardt, H.; Hornemann, D.: Entwicklung von Verlustfaktormeßmitteln für den Niederspannungsbereich. Metrologische Abhandlungen, Berlin 51985 2, S. 151, Abb. 2). Diese Meßbrücke enthält neben den induktiven Spannungsteilern für die Hauptbrücke und den Thomsonzweig zur Eliminierung der Erdkapazitäten innerhalb der Brücke auch einen induktiven Spannungsteiler im Wagnerschen Hilfszweig. Dadurch wird erreicht, daß nach dem Abgleich der Meßbrücke die Kapazität und der Verlustfaktor des zu messenden Kondensators, unter Berücksichtigung der Kapazität und das Verlustfaktors vom Vergleichsnormal, aus dem Teilungsverhältnis des Hauptteilers und der Einstellung eines RC-Gliedes, welches ein Maß für die Differenz zwischen dem Verlustfaktor des Prüflings und dem Verlustfaktor des Normals ist, berechnet werden kann. Zur Ausführung der Messung ist dabei der zu messende Kondensator in den Zweig 1 und das Vergleichsnormal in den Zweig 2 der Brücke zu schalten. Hierbei muß der Verlustfaktor des Vergleichsnormals so ausgewählt werden, daß er kleiner als der Verlustfaktor des Prüflings ist. Außerdem ist die Abschirmung des Prüflings und des Vergleichsnormals mit dem zentralen Massepunkt der Brücke zu verbinden. Bei sorgfältigstem konstruktiven Aufbau der Meßbrücke sowie durch Einsatz von hochstabilen Bauelementen in der Meßbrücke wird die Meßunsicherheit dieser Brücke hauptsächlich durch die Kenntnis der Kapazität und des Verlustfaktors vom Vergleichsnormal bestimmt. Somit besteht die Notwendigkeit, daß füi exakte Verlustfaktormessungen stets Verlustfaktormaßverkörperungen mit bekannten und stabilen technischen Parametern vorhanden sein müssen.A very suitable for the precision measurement of the capacitance and the loss factor of capacitors inductive Teilermeßbrücke based on the principle of Thomsonmeßbrücke (Eckardt, H., Hornemann, D .: Development of loss factor measuring for the low voltage range Metrologische Abhandlungen, Berlin 51985 2, p 151 , Fig. 2). In addition to the inductive voltage dividers for the main bridge and the Thomson branch, this measuring bridge also contains an inductive voltage divider in Wagner's auxiliary branch for eliminating the earth capacitance within the bridge. This ensures that after the balance of the measuring bridge, the capacity and the loss factor of the capacitor to be measured, taking into account the capacity and the loss factor of the reference standard, from the division ratio of the main divider and the setting of an RC element, which is a measure of the difference between the loss factor of the specimen and the loss factor of the normal, can be calculated. To carry out the measurement while the capacitor to be measured in the branch 1 and the comparison standard in the branch 2 of the bridge is to be switched. Here, the loss factor of the reference standard must be selected so that it is smaller than the loss factor of the specimen. In addition, the shield of the device under test and the reference standard must be connected to the central earth point of the bridge. With the most careful construction of the measuring bridge and the use of highly stable components in the measuring bridge, the measurement uncertainty of this bridge is mainly determined by the knowledge of the capacity and the loss factor of the reference standard. Thus, there is a need for loss factor measurements with known and stable technical parameters to always be present for exact loss factor measurements.
Das Ziel der Erfindung ist es, eine passive Schaltung zu schaffen, mit der veränderbare Verlustfaktormaßverkörperungen realisiert werden können, welche sich dadurch auszeichnen, daß mit handelsüblichen und preisgünstigen Kondensatoren sowohl große als auch sehr kleine Verlustfaktorwerte darstellbar sind. Hierbei soll, für eine vorgegebene Zahl von Verlustfaktorwerten und Betriebsfrequenzen, die erforderliche Anzahl von Widerständen, gegenüber Lösungen nach dem bekannten Stand der Technik, wesentlich reduziert und der Zeitaufwand zum Abgleich der einzelnen Verlustfaktorwerte erheblich verringert werden. Gleichzeitig soll die Qualität der Verlustfaktormaßverkörperungen hohen Ansprüchen genügen.The object of the invention is to provide a passive circuit, can be realized with the variable loss factorals, which are characterized in that both large and very small loss factor values can be represented with commercially available and inexpensive capacitors. In this case, for a given number of loss factor values and operating frequencies, the required number of resistors, as compared to solutions according to the known prior art, substantially reduced and the time required to balance the individual loss factor values are significantly reduced. At the same time, the quality of the loss factor standard should satisfy high demands.
-3- 285 698 Darlegung des Wesens der Erfindung-3- 285 698 Presentation of the Essence of the Invention
Aufgabe der Erfindung ist es, die erfindungsgemäßen Vorausetzungen zu schaffen, daß mit handelsüblichen Kondensatoren, deren Eigenverlustfaktor >10~4 beträgt, schaltbare Verlustfaktormaßverkörperungen realisiert werden können, deren Verlustfaktorwerte im Bereich von :s 1 · 10"B bis 1 eingestellt und die mit geringem Zeitaufwand für Abgleicharbeiten sehr genau auf gewünschte Verlustfaktornennwerte abgeglichen werden können. Hierbei soll die zeitliche Konstanz der Verlustfaktorwerte über längere Zeiträume (Jahre) gewährleistet sein. Ebenso soll die Af.*ahl der benötigten Bauelemente und schaltungstechnischen Arbeiten gegenüber bekannten Lösungen verringert werden. Insgesamt sollen die erfindungsgemäßen Voraussetzungen für eine ökonomische Herstellung veränderbarer Verlustfaktormaßverkörperungen geschaffen werden. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der relativ große und die Realisierung kleiner Verlustfaktorwerte verhindernde Eigenverlustfaktor von handelsüblichen Kondensatoren auf einen sehr kleinen (< 10"6) und damit für die Darstellung größerer Verlustfaktorwerte vernachlässigbaren Wert kompensiert wird. Hierzu werden zwei in Reihe geschaltete konstante Kondensatoren C durch einen Widerstand Ri zu einer T-Schaltung ergänzt. Durch Abgleich des genannten Widerstandes wird erreicht, daß der Gesamtverlustfaktor dieser Schaltung nahezu Null ist. Zur Realisierung der größeren Verlustfaktorwerte wird der Wert eines konstanten Widerstandes R2 über einen Transformator, der in Reihe oder parallel zu dieser T-Schaltung geschaltet ist, herunter oder hoch transformiert. Durch die Veränderung des Widerstandsübersetzungsverhältnisses ü mit entsprechenden Anzapfungen der Gesamtwicklung des Transformators, können die gewünschten Verlustfaktorwerte eingestellt werden. Die Berechnung des hierfür jeweils benötigten Übersetzungsverhältnisses gestaltet sich, da es nur durch den gewünschten Verlustfaktorwert selbst, die Betriebsfrequenz, die Kapazitätswerte der beiden Kondensatoren sowie durch den zu transformierenden Widerstand bestimmt wird, sehr einfach. Eine Berücksichtigung der Eigenverlustfaktoren der beiden Kondensatoren C ist, wegen der durchgeführten Kompensation nicht erforderlich. Weiterhin kann, durch den Einsatz eines Transformators zur Widerstandstransformation sowie bei Auswahl eines hochwertigen konstanten Widerstandes für R2 die Stabilität der einzelnen Verlustfaktorwerte über lange Zeiträume garantiert werden. Zum Abgleich der Verlustfaktormaßverkörperungen ist nur, in Abhängigkeit vom Eigenverlustfaktor der Kondensatoren C, der Abgleich des Widerstandes R1 erforderlich. Hierdurch wird die Abgleicharbeit im Vergleich zu bekannten technischen Lösungen erheblich verringert.The object of the invention is to create prerequisites to the invention, that is with commercially available capacitors whose internal loss factor> 10 ~ 4, switchable Verlustfaktormaßverkörperungen can be realized, the loss factor values in the range: s 1 x 10 "B set and to 1, the low The aim is to ensure the temporal constancy of the loss factor values over a longer period of time (years), as well as to reduce the number of required components and circuit engineering work compared to known solutions According to the invention, the object is achieved in that the relatively large and the realization of small loss factor values preventing self-loss factor of commercially available capacitors to a very small (<10 " 6 ) and thus negligible for the representation of larger loss factor values negligible value. For this purpose, two constant capacitors C connected in series are supplemented by a resistor Ri to form a T circuit. By balancing said resistance is achieved that the total loss factor of this circuit is almost zero. To realize the larger loss factor values, the value of a constant resistance R 2 is transformed down or up via a transformer connected in series or parallel to this T-circuit. By changing the resistance ratio ü with corresponding taps of the total winding of the transformer, the desired loss factor values can be set. The calculation of the transmission ratio required in each case is very simple since it is determined only by the desired loss factor value itself, the operating frequency, the capacitance values of the two capacitors and by the resistance to be transformed. Taking into account the self-loss factors of the two capacitors C is not necessary because of the compensation carried out. Furthermore, by using a transformer for resistance transformation and selecting a high-quality constant resistance for R 2, the stability of the individual loss factor values can be guaranteed over long periods of time. For the adjustment of the loss factor standard embodiments, it is only necessary, as a function of the intrinsic loss factor of the capacitors C, to adjust the resistance R 1 . As a result, the compensation work is significantly reduced compared to known technical solutions.
Ausführungsbeispieleembodiments
Nachstehend soll die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Erfindungsgemäß werden nach Figur 1 zwei Kondensatoren gleichen Kapazitätsnennwertes C und etwa gleichen Verlustfaktorwertes tanö mit einem veränderbaren Widerstand R1 und einem Transformator, an dessen Gesamtwicklung W2 der Widerstand R2 geschaltet ist, zu einer T-Schaltung zusammengeschaltet. Die Gesamtwicklung des Transformators besitzt mehrere Anzapfungen, so daß zur Einstellung verschiedener Verlustfaktorwerte die Teilwicklung Wi verändert werden b.<inn. Zur Realisierung der veränderbaren Verlustfaktormaßverkörperung mun die beschriebene Schaltung entsprechend Figur 1 zur elektrischen Abschirmung in ein entsprechendes Gehäuse eingebaut, der Fußpunkt des Widerstandes R1 mit dem Gehäuse verbunden und das Gehäuse geerdet werden. Somit stellt die beschriebene Schaltung eine Verlustfaktormaßverkörperung in der Schaltungsart C12 dar. Das heißt die Kapazität C12, deren Verlustfaktor tanö durch Variieren der Windungszahl W1 verändert werden kann, wirkt zwischen den Klemmen 1 und 2, während zwischen den Klemmen 1 und 0 bzw. 2 und 0 die Erdkapazitäten C10 sowie C2O und deren Verlustfaktoren tanö10 sowie tanö^ wirksam sindThe invention will be explained in more detail below with reference to two exemplary embodiments. According to the invention, two capacitors of the same nominal capacitance C and approximately the same loss factor value tanö with a variable resistor R 1 and a transformer, to the total winding W 2 of the resistor R 2 is connected, connected together to form a T-circuit. The total winding of the transformer has a plurality of taps, so that to set different loss factor values, the partial winding Wi to be changed b . <Inn. In order to realize the variable loss factor standard, the described circuit according to FIG. 1 is installed in a corresponding housing for electrical shielding, the base of the resistor R 1 is connected to the housing and the housing is earthed. Thus, the circuit described represents a loss factor standard in circuit C 12. That is, the capacitance C 12 , whose loss factor can be varied by varying the number of turns W 1 , acts between terminals 1 and 2, while between terminals 1 and 0 and 2 and 0 the earth capacities C 10 and C 2 O and their loss factors tanö 10 and tanö ^ are effective
Zur Berechnung der genannten Kapazitäten und Verlustfaktoren muß die T-Schaltung der Figur 1 mit den Leitwerten To calculate the aforementioned capacitances and loss factors, the T-circuit of FIG. 1 must have the conductance values
(6)(6)
in ihre äquivalente n-Schaltung gemäß der Figur 2 umgerechnet werden. Hierbei wird davon ausgegangen, daß dieT-Schaltung bestehend aus den beiden Kapazitäten C und dem Widerstand R1, durch Abgleich des genannten Widerstandes, so eingestellt wird, daß die zwischen den Punkten 1 und 2 wirkende Kapazität einen Verlustfaktor von Null hat und daß der Eigenverlustfaktor der Kondensatoren C max. 10~3 beträgt. Nach Ausführung der Stern-Dreieck-Transformation ergeben sich damit für die Leitwerte der Ersatzschaltung entsprechend Jer Figur 2 folgende Beziehungen:be converted into their equivalent n-circuit according to the figure 2. Here, it is assumed that the T-circuit consisting of the two capacitances C and the resistor R 1 , by adjusting said resistance, is set so that the capacitance acting between points 1 and 2 has a loss factor of zero and that the self-loss factor the capacitors C max. 10 ~ 3 . After execution of the star-delta transformation, the following relationships thus result for the conductance values of the equivalent circuit according to FIG. 2:
vt.-„c,„(,.„5,„+j,-ο,α,,ψ + «- »>vt .- "c," (, "5," + j, -ο, α ,, ψ + «-»>
undand
\Λ _ .. _ . .. 2(üCtan5(1 + jtanö) ...\ Λ _ .. _. .. 2 (üCtan5 (1 + jtanö) ...
mitWith
sowiesuch as
Ctanötanö)2 Ctanötanö ) 2
1 + (tanö|2 - tanö)2 mit1 + (tanö | 2 - tanö) 2 with
(12, (12 ,
tanö undtanö and
tanö12(tanö12 - tan5)tanö 12 (tanö 12 - tan5)
(13)(13)
mitWith
tang»« (15)tang »« (15)
tanö — tanöl2 tanö tanö l2
gültig. Zwischen den Klemmen 1 und 2 der Gesamtschaltung wirkt somit, wie Gl. (10) zeigt, eine Kapazität, für die näherungsweise die Gleichungvalid. Between terminals 1 and 2 of the overall circuit thus acts as Eq. (10) shows a capacity for which approximately the equation
C12 = -|- (16)C 12 = - | - (16)
gilt. Der zwischen den genannten Klemmen wirkende Verlustfaktor kann entsprechend der Gl. (11) sehr einfach berechnet werden, wodurch für ausgewählte Verlustfaktoren eine schnelle Dimensionierung der Schaltung möglich ist. Die Analyse der Gleichungen (12) bis (15) zeigt, daß zwischen den Klemmen 1 und 0 bzw. 2 und 0 sehr kleine Kapazitäten mit einem Verlustfaktor wesentlich größer eins wirksam sind. Das bedeutet, daß zwischen den genannten Klemmen der Einfluß ohmscher Widerstände überwiegt.applies. The loss factor acting between said clamps can be determined according to Eq. (11) can be calculated very easily, whereby for selected loss factors, a quick sizing of the circuit is possible. The analysis of equations (12) to (15) shows that very small capacitances with a loss factor significantly greater than one are effective between terminals 1 and 0 or 2 and 0 respectively. This means that between the mentioned terminals outweighs the influence of ohmic resistors.
Die in der Figur 1 dargestellte Schaltung kann in jenem Kapazitäts- und Frequenzbereich vorteilhaft eingesetzt werden, in dem die zwischen den Punkten 2 und 2'vorhandenen Kontakt- und Wicklungswiderstände keine unzulässigen Fehler verursachen. In jenem Bereich, in dem die genannten Widerständezu nicht vernachlässigbaren Fehlern führen, ist die in der Figur 3 dargestellte Schaltung anwendbar. Erfindungsgemäß wird hier die Gesamtwicklung Wi des Transformators parallel zur T-Schaltung, wiederum bestehend aus zwei Kondensatoren, mit dem Kapazitätswert C und dem Verlustfaktor tanö sowie dem veränderbaren Widerstand Ri, geschaltet. Die Gesamtwicklung des Transformators besitzt auch hier mehrere Anzapfungen, so daß zur Einstellung verschiedener Verlustfaktorwerte die Teilwicklung W2, an der der Widerstand R2 geschaltet ist, verändert werden kann. Entsprechend der Figur 3 muß, wie oben dargestellt, die gesamte Schaltung elektrisch abgeschirmt und der Widerstand R1 mit Masse verbunden werden.The circuit shown in FIG. 1 can be advantageously used in those capacitance and frequency ranges in which the contact and winding resistances present between points 2 and 2 'do not cause any impermissible errors. In the area in which said resistances lead to non-negligible errors, the circuit shown in Figure 3 is applicable. According to the invention here, the total winding Wi of the transformer is connected in parallel to the T-circuit, again consisting of two capacitors, with the capacitance value C and the loss factor tanö and the variable resistor Ri. The total winding of the transformer also has several taps here, so that the partial winding W 2 , at which the resistor R 2 is connected, can be changed to set different loss factor values. According to Figure 3, as shown above, the entire circuit must be electrically shielded and the resistor R 1 connected to ground.
Zur Berechnung der zwischen den Klemmen 1 und 2 wirkenden Kapazität und deren Verlustfaktor muß die Schaltung ebenfalls ihre äquivalente n-Ersatzschaltung entsprechend der Figur 2 umgerechnet werden. Bei der Umrechnung wird auch hier davon ausgegangen, daß die T-Schaltung bestehend aus den beiden Kondensatoren C und dem Widerstand R1 so abgeglichen wird, daß dieser Teil der Schaltung einen Verlustfaktor von Null hat und daß der Eigenverlustfaktor der Kondensatoren s 10~3 beträgt. Ausgehend von der GIn. (4) bis (6) ergeben sich damit für die Leitwerte der n-Ersatzschaltung entsprechend der Figur 2 folgende Gleichungen:To calculate the capacitance acting between terminals 1 and 2 and their loss factor, the circuit must also be converted to its equivalent n-equivalent circuit according to FIG. In the conversion is also assumed here that the T-circuit consisting of the two capacitors C and the resistor R 1 is adjusted so that this part of the circuit has a loss factor of zero and that the intrinsic loss factor of the capacitors s 10 ~ 3 , Starting from the GIn. (4) to (6), the following equations result for the conductance values of the n-equivalent circuit according to FIG. 2:
ΫΪ2 = ü)C)2 (tanöu + j) = ü>Ctan3ö + -^- + j —-, (17) ΫΪ2 = ü) C ) 2 (tanöu + j) = ü> Ctan 3 ö + - ^ - + j - , (17)
undand
C12 = -|", (20)C 12 = - | ", (20)
tanö,2= , (21)tanö, 2 =, (21)
C10 = CtBn2O, (22)C 10 = CtBn 2 O, (22)
tanöio = —, (23)tanöio = -, (23)
tanotano
CM = Ctan25, (24)C M = Ctan 2 5, (24)
tanö20 = T' f25)tanö 20 = T 'f 25 )
tanöTanoé
gültig. Somit sind auch bei der Schaltung der Figur 3 die zwischen-den Klemmen 1 und 2 wirkende Kapazität und deren Verlustfaktor sehr leicht zu berechnen und damit die Schaltung sehr schnell zu dimensionieren, während zwischen den Klemmen 1 und 0 sowie 2 und 0 auch hier überwiegend ohmsche Widerstände wirksam sindvalid. Thus, in the circuit of Figure 3, the between-terminals 1 and 2 acting capacity and loss factor are very easy to calculate and thus to dimension the circuit very quickly, while between the terminals 1 and 0 and 2 and 0 also predominantly ohmic Resistors are effective
Die in der Figur 3 dargestellte Schaltung ist besonders in jenem Kapazitäts- und Frequenzbereich geeignet, in dem der Verlustfaktor überwiegend durch Reihenverluste verursacht wird. The circuit shown in Figure 3 is particularly suitable in those capacity and frequency range in which the loss factor is mainly caused by series losses.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD31328088A DD285698A7 (en) | 1988-03-01 | 1988-03-01 | CIRCUIT FOR THE REALIZATION OF FOREIGNABLE LOSS FACTOR ASSEMBLY |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD31328088A DD285698A7 (en) | 1988-03-01 | 1988-03-01 | CIRCUIT FOR THE REALIZATION OF FOREIGNABLE LOSS FACTOR ASSEMBLY |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DD285698A7 true DD285698A7 (en) | 1991-01-03 |
Family
ID=5597331
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DD31328088A DD285698A7 (en) | 1988-03-01 | 1988-03-01 | CIRCUIT FOR THE REALIZATION OF FOREIGNABLE LOSS FACTOR ASSEMBLY |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DD (1) | DD285698A7 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114334450A (en) * | 2022-01-06 | 2022-04-12 | 北京东方计量测试研究所 | Loss standard device |
-
1988
- 1988-03-01 DD DD31328088A patent/DD285698A7/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN114334450A (en) * | 2022-01-06 | 2022-04-12 | 北京东方计量测试研究所 | Loss standard device |
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