Misurazione della Capacità con un Ponte di Schering: Teoria e Procedura

Il Ponte di Schering è un classico ponte AC per la misura precisa di capacità e fattore di dissipazione (tan δ), specialmente per oli isolanti, cavi e condensatori ad alta tensione.

Configurazione del Ponte (Standard)

• Braccio 1 (Riferimento): Condensatore standard C_s (senza perdite, es. condensatore a gas azoto).
• Braccio 2: Resistenza R₁ (fissa, non induttiva).
• Braccio 3 (DUT): Condensatore sconosciuto C_x in serie con la sua resistenza equivalente in serie r_x.
• Braccio 4: Resistenza variabile R₂ in parallelo con condensatore variabile C₂.
• Rivelatore: Rivelatore nullo (cuffie, amplificatore sintonizzato o DVM) sulla diagonale del ponte.
• Sorgente: Oscillatore a bassa distorsione (tipicamente 1 kHz, 50/60 Hz, o 1592 Hz per lettura diretta µF).

Equazioni di Bilanciamento

A nullo (rivelatore = 0):

Cx = (R2 / R1) × Cs

rx = (C2 / Cs) × R1

Fattore di Dissipazione: tan δ = ω Cx rx = ω C2 R1

Procedura

1. Connetti DUT, condensatore standard, scatole decennali per R₂, C₂.
2. Applica tensione di prova (tipicamente 10–100 V RMS, ≤ tensione nominale del DUT).
3. Regola R₂ per segnale minimo del rivelatore (bilanciamento modulo).
4. Regola C₂ per ulteriore nullo (bilanciamento fase).
5. Itera fino a nullo profondo (≥ 60 dB).
6. Leggi R₂, C₂; calcola C_x, r_x, tan δ.

Considerazioni Pratiche

• Schermatura: DUT e ponte devono essere schermati elettrostaticamente (massa di Wagner) per eliminare capacità parassita a terra.
• Dipendenza dalla Frequenza: C e tan δ variano con la frequenza; riporta la frequenza di prova.
• Temperatura: Controlla o registra; tan δ è sensibile alla temperatura.
• Alternativa Moderna: Analizzatori di impedenza (Keysight E4980, Wayne Kerr) automatizzano questo con accuratezza 0,05%.