DE3445898A1

DE3445898A1 - Verfahren zur kompensation von stoerkapazitaeten zwischen einem widerstand und einer elektrisch leitenden abschirmelektrode

Info

Publication number: DE3445898A1
Application number: DE19843445898
Authority: DE
Inventors: Willi Dipl.-Ing. 2081 Heist Gatermann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Telefunken Systemtechnik AG
Priority date: 1984-12-15
Filing date: 1984-12-15
Publication date: 1986-06-19
Also published as: IT8523163A0; GB2168495B; ES549921A0; FR2574941B1; GB2168495A; FR2574941A1; IT1200870B; DE3445898C2; GB8530617D0; ES8701387A1

Description

Licwitia Patent-Verwaltungs-GmbH PTL-HH/Sl/bl Th«odor-Stern-Kai 1 HH 84/22 D-6000 Frankfurt 70

"Verfahren zur Kompensation von Störkapazitäten zwischen einem Widerstand und einer elektrisch leitenden Abschirmelektrode"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei einigen Anwendungsfällen werden Spannungen mit Hilfe eines Spannungsteilers meßtechnisch ermittelt. Dies gilt besonders für Hochspannungen. Figur 1 zeigt ein einfaches Beispiel eines Spannungsteilers mit den Widerständen R₁ und R₀. Die an dem Spannungsteiler anliegende Hochspan-

nung ist mit U_u bezeichnet, während die Meßspannung U genannt ist. Die η Μ

elektrischen Spannungs- und Widerstandswerte sind in der Skizze ebenfalls vermerkt, wobei die Meßspannung U„ unter Voraussetzung von rein ohmschen Widerständen R₁ und R₂ nach allgemein bekannten Formeln errechnet worden ist.

In Figur 1 ist weiterhin zu jedem Widerstand R₁ hzu. R eine Parallelkapazität C bzw. C₂ in gestrichelter Form eingezeichnet. Bei Auftreten derartiger Parallelkapazitäten ist das übertragungsverhalten nur dann für dynamische Spannungsvermessungen brauchbar, wenn eine Kapazität C erzeugt wird, die Bit dem Widerstand R₁ die gleiche Zeitkonstante

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7"= C₁ χ R₁ bildet wie die Kapazität C mit dem Widerstand R , nämlich ^= C χ R . Bei einem räumlich ausgedehnten Meßwiderstand, z.B. Widerstand R. treten zusätzlich räumlich verteilte Störkapazitäten gegenüber einem verwendeten Chassis auf, die in Figur 1 gestrichelt dargestellt sind. Diese Störkapazitäten, die nachteiligerweise eine Einkopplung von Störfeldern in den Meßwiderstand R₁ mit sich bringen können und die Anwendung des obenbeschriebenen Kompensationsverfahren unmöglich machen, können durch Abschirmung des Meßwiderstandes R mittels einer Schutzelektrode kompensiert werden. Verwendbar ist beispielsweise - wie in Figur 2 dargestellt ist - ein elektrisch leitender Abschirmzylinder 1, der die Widerstände R₁ und R des Spannungsteilers umschließt und auf Nullpotential liegt. Nachteiligerweise muß der Durchmesser des Abschirmzylinders so groß bemessen werden, daß nur vernachlässigbar kleine Störkapazitäten gegen ein Chassis auftreten, weil sonst der Spannungsteiler für hohe Fre quenzen versagt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vor richtung zu schaffen, durch die auch die Störkapazitäten zwischen einem Widerstand und einem den Widerstand sehr eng umgebenden Abschirmzylinder kompensiert werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Verfahrensschritte des Anspruchs 1 gelöst.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im Anspruch 2 beschrieben.

Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind aus den Unteransprüchen 3 bis 5 ersichtlich. 30

Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, daß - entgegen des bisher von den Fachleuten verwendeten Abschirmzylinders mit großem Durchmesser bzw. entgegen der bisher in großem Abstand vom Widerstand verwendeten Abschirmelektrode - ein Abschirmzylinder kleinen Durchmessers bzw. eine Ab-

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schirmelektrode in unmittelbarer Nähe des Widerstandes mit Erfolg verwendet werden können.

In Figur 3 der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt, und zwar ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgenäßen Verfahrens bei einem Spannungsteiler ersichtlich.

Der Spannungsteiler aus Figur 3, der zur meßtechnischen Ermittlung von Spannungen dienen kann, weist einen als Meßwiderstand wirkenden räumlich ausgedehnten Widerstand R, und einen kleineren, in Reihe geschalteten

Widerstand R. auf. Die Hochspannung U liegt an dem Hochspannungspunkt 2 4 η

des Widerstandes R_ an, während die Meßspannung U an einem Meßpunkt 3 , 3 M

der an die elektrische Verbindungsleitung zwischen den beiden Widerständen angreift, abnehn liegt an Masse.

angreift, abnehmbar ist. Der andere Anschlußpunkt des Widerstandes R

Beide Widerstände sind von einem elektrisch leitenden Abschirmzylinder 4 umgeben, durch den der Meßpunkt 3 hindurch gezogen ist und der mit der Masseleitung elektrisch leitend verbunden ist. Innerhalb des Abschirm- Zylinders 4 ist eine an den Widerstand R, räumlich angepaßte elektrisch leitende Zusatzelektrode 5 angeordnet, die durch Anschluß an dem Hochspannungspunkt 2 auf Hochspannungspotential liegt. Sie ist derart ausgebildet, daß der Abschirmzylinder 4 in dem Maße kapazitiv zunehmend auf den Widerstand R, einwirkt wie die Kapazität der Zusatzelektrode bezogen auf den Widerstand R_ abnimmt. Somit wird die zwischen dem Widerstand R und der Zusatzelektrode 5 auftretende Wechselspannung in Richtung des Massepunktes 6 immer größer und zwar von Null Volt bis zum Maximalwert U„ . Hingegen nimmt die Wechselspannung zwischen dem Widerstand R und dem Abschirmzy-

linder 4 von dem Maximalwert Uw bis auf Null Volt ab. Die sich ändernde Kapazität der Zusatzelektrode 5 und die sich ebenfalls ändernde auf den räumlich ausgedehnten Widerstand R, eingekoppelte Wechselspannung erzeugt

mit zunehmenden Abstand zum Hochspannungspotentialpunkt 2 einen dem Widerlegen den Abschirmzylinder

stand R- zufließenden Ausgleichsstrom, der den vom niderstand R/abfliessenden Strom völlig ersetzt. Es wird somit durch die Zusatzelektrode 5 die Entstehung eines Teiles des durch die Wechselspannung zwischen dem

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Widerstand R, und dem Abschirmzylinder 4 bzw. durch die Störkapazitäten

bedingten vom Widerstand R, abfließenden Stromes verhindert, während der

andere Teil dieses Stromes durch Erzeugung und Zufuhr eines,dem abfliessenden Strom entgegenwirkenden Gegenstromes gleicher Größe ersetzt wird. 05

Die Zusatzelektrode 5 kann im abgewickelten Zustand die Form eines dünnschichtigen rechtwinkligen Dreiecks aufweisen, dessen längere Kathete der

Länge des Widerstandes R- entspricht und dessen kürzere Kathete etwas

länger als der kreisförmige Umfang des Widerstandes ist. Die Abwicklung der Zusatzelektrode 5 ist neben dem Abschirmzylinder 4 gestrichelt eingezeichnet. Im zusammengewickelten Zustand umschlingt die Zusatzelektrode 5

den Widerstand R_ teilweise, derart, daß im Bereich des Hochspannungs o

anschlußpunktes 2 der Widerstand R vollständig umgeben ist und in Rieh-

tung des Nullpotentialanschlußpunktes 6 die Umhüllung des Widerstandes R₃ durch die Zusatzelektrode 5 abnimmt. Die Zusatzelektrode 5 umschließt somit nur den Meßwiderstand R,, wahrend der Abschirmzylinder 4 sowohl für

den Meßwiderstand R allein oder aber - wie in Figur 3 dargestellt ist -

für beide Widerstände R_ und R. vorgesehen sein kann.

Claims

Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH PTL-HH/Sl/bl Theodor-Stern-Kai 1 HH 84/22 D-6000 Frankfurt 70 Patentansprüche

1. Verfahren zur Kompensation von Störkapazitäten zwischen einem Widerstand und einer elektrisch leitenden Abschirmelektrode, wobei der Widerstand an eine Spannung mit Gleich- und Wechselspannungsanteil gelegt wird und die auf Nullpotential liegende Abschirmelektrode in unmittelbarer Nähe des Widerstandes angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Entstehung eines Teiles des durch die Wechselspannung zwischen dem Widerstand (Ro) und der Abschirmelektrode (4) bzw. durch die Störkapazitäten bedingten, vom Widerstand (Ro) abfließenden Stromes verhindert wird und daß der andere Teil dieses Stromes durch Erzeugung und Zufuhr eines, dem abfließenden Strom entgegenwirkenden Gegenstromes gleicher Größe ersetzt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei die Abschirmelektrode als ein den Widerstand umgebender Abschirmzylinder ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Abschirmzylinders (4) eine an den Widerstand (R3) räumlich angepasste, elektrisch leitende Zusatzelektrode (5) angeordnet ist, die auf Hochspannungspotential (U„) liegt und derart ausgebildet ist, daß der Abschirmzylinder (4) in dem Maße kapazitiv zunehmend auf den Widerstand (R3) einwirkt wie die Kapazi-

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tat der Zusatzelektrode (5) bezogen auf den Widerstand (R3) abnimmt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzelektrode (5) im abgewickelten Zustand die Form eines dünnschichtigen rechtwinkligen Dreiecks aufweist, dessen eine Kathete der Länge des Widerstandes (R3) entspricht und dessen andere Kathete etwas langer als der kreisförmige Umfang des Widerstandes ist, und daß die Zusatzelektrode (5 ) derart um den Widerstand (R3) gewickelt ist, daß im Bereich des Hochspannungsanschlußpunktes (2) der Widerstand (R3) von der Zusatzelektrode (5) vollständig umgeben ist und in Richtung des Nullpotentialanschlußpunktes (6) die Umhüllung des Widerstandes (R3) durch die Zusatzelektrode (5) abnimmt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der

Widerstand (R3) zusammen mit einem weiteren, in Reihe geschalteten Widerstand (R4) einen Spannungsteiler bildet, der zur meßtechnischen Ermittlung von Spannungswerten verwendet wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschirrazylinder (4) beide Widerstände (R3, R4) umschließt, während die Zusatzelektrode (5). nur dem Meßwiderstand (R3) zugeordnet ist.