Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Hochspannungsprüfanlage zur Erzeugung von elektrischen Stossspannungen durch Aufladung von Kondensatoren in Parallelschaltung und Entladung dieser Kondensatoren in Reihenschaltung.
Dabei weist jede Stufe zwei Stossspannungskondensatoren auf, die mittels Schaltfunkenstrecken getrennt sind. Ferner sind Widerstände vorgesehen, die das Potential zwischen den Kondensatoren, die einer Stufe zugeordnet sind, während des Aufladevorganges nahe Erdpotential halten, wobei die Aufladung symmetrisch erfolgt.
Zur Erzeugung von elektrischen Stossspannungen ist es bekannt, Kondensatoren in Parallelschaltung aufzuladen und dann mittels Schaltfunkenstrecken - Zündfunkenstrecken in Reihe zu schalten (Marxsche Schaltung). Dabei weist jede Stufe einer solchen Vervielfachungsschaltung neben der Stosskapazität und der Schaltfunkenstrecke einen hochohmigen Widerstand auf, der den Ladestrom bestimmt - Lade widerstand -. Bei Entladung der Stossspannungskondensatoren, also dem eigentlichen Stossvorgang, kann dieser Ladewiderstand aber wegen seiner Grösse ausser Betracht bleiben.
Ferner liegt in Reihe mit dem Stossspannungskondensator und der Schaltfunkenstrecke ein Dämpfungswiderstand, durch den die Anstiegsflanke der Stossspannungswelle bestimmt wird, während Entladewiderstände dazu dienen, den Rücken der Stossspannungswelle zu bemessen.
Dabei kann die vorstehend beschriebene Schaltung so ausgeführt werden, dass der Entladekreis der Stossspannungskondensatoren den Dämpfungswiderstand mit einschliesst; es ist aber auch möglich, den Dämpfungswiderstand derart anzuordnen, dass er zwar bei der Aufladung der Belastungskapazität wirkt und dabei die Anstiegssteilheit der Stosswelle determiniert, aber bei dem Entladevorgang der Stosskondensatoren ausserhalb des Entladekreises liegt.
Es hat sich in technischer und ökonomischer Hinsicht als optimal erwiesen, als Ladespannung für die Stossspannungskondensatoren eine Spannung von 200 bis 300 kV anzuwenden. Sollen als Stossspannungskondensatoren solche mit Blechgefässen verwendet werden, so ist es notwendig, wenigstens zwei Blechgefässkondensatoren zur Verwirklichung der Stosskapazität einer Stufe in Reihe zu schalten, weil solche Kondensatoren nur schwierig für derart hohe Ladespannungen ausgelegt werden können. Da sich aber bei Gleichspannungsbeanspruchung, also während des Ladevorganges, die Spannungsverteilung über einer Serienschaltung von Kon densatoren nur nach deren Isolationswiderstand einstellt, der beträchtlich schwanken kann, ist es notwendig, die Spannungsaufteilung zwischen den beim Ladevorgang in Reihe ge schalteten Kondensatoren einer Stufe mittels Widerständen zu steuern.
Diese Spannungssteuerung erfolgt in bekannter Weise dadurch, dass bei mehrstufigen Stossspannungsanlagen, bei denen das eine Ende der Stosskondensatoren-Serienschaltung geerdet ist, ein Ladespannungsgenerator Anwendung findet, der neben der Ladespannung noch eine Spannung mit dem Betrag der halben Ladespannung abgibt. Diese Span nung wird über besondere Steuerwiderstände den Verbindungsleitungen der beiden einer Stufe zugeordneten Stosskondensatoren aufgeprägt.
Ferner ist es auch bekannt, bei einem Stossspannungsgenerator die Verbindungen der beiden in Serie geschalteten Stosskondensatoren einer Stufe über besondere Steuerwiderstände an Erdpotential zu legen und den beiden Enden der Serienschaltung der Stosskondensatoren jeweils die halbe Ladespannung, aber mit unterschiedlicher Polarität zuzuführen.
Während die erste bekannte Schaltung den Nachteil hat, dass ein Ladespannungsgenerator benötigt wird, der neben der Ladespannung noch eine weitere Spannung mit dem Betrag der halben Ladespannung liefert, benötigt die zweite bekannte Schaltung zwei zusätzliche und getrennt verstellbare Schaltfunkenstrecken. Die eine Schaltfunkenstrecke dient dabei dazu, den ersten Kondensator des Stossspannungserzeugers beim Stossvorgang an Erdpotential zu legen, während die zweite Schaltfunkenstrecke den Ausgang des Stossspannungsgenerators auf den Prüfling schaltet. Die erste Schaltfunkenstrecke verhindert also, dass die eine Hälfte des Ladespannungsgenerators während des Ladevorganges kurzgeschlossen wird; die zweite Schaltfunkenstrecke vermeidet dagegen die Aufladung des Prüflings mit der Ladespannung vor Beginn der Stossspannungsprüfung.
Nachteilig ist mithin bei den bekannten Schaltungen, dass sie entweder zusätzlichen Aufwand hinsichtlich der Ausführung der Ladespannungsgeneratoren oder hinsichtlich zusätzlicher getrennt verstellbaren Schaltfunkenstrecken bedingen.
Die Erfindung bezweckt, einen elektrischen Stossspannungsgenerator mit einer Stufenstosskapazität aus zwei in Reihe liegenden Kondensatoren zu schaffen, ohne dass infolge der Trennung der Stosskapazität in zwei Kondensatoren ein beträchtlicher zusätzlicher Aufwand entsteht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Stossspannungsgenerator mit zwei in Reihe liegenden Kondensatoren gebildeter Stufenstosskapazität eine solche Anordnung zu finden, dass es zusätzlicher Schaltfunkenstrekken zwischen Erdpotential und erster Stufe sowie dem Ausgang der Anlage und Prüfling trotz symmetrischer Einspeisung der Ladung nicht bedarf.
Ferner besteht die Aufgabe darin, eine hohe Spannungsausnutzung der Anlage zu gewährleisten, d. h., einen möglichst grossen Quotienten von Scheitelwert der Stossspannung zu Ladespannung mal Stufenzahl zu erhalten.
Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass bei Zündung der Schaltfunkenstrecken die Stosskondensatoren unmittelbar durch die Schaltfunkenstrecken verbunden sind, während ein Dämpfungswiderstand in der Verbindung des zweiten Stosskondensators der vorangehenden Stufe zu dem ersten Stosskondensator der nachfolgenden Stufe liegt.
Dabei wird z. B. die Entladung der Stoss- und Belastungskapazität durch eine Reihenschaltung von Entladewiderständen und Dämpfungswiderständen bewirkt, die beim Aufladevorgang der beiden in Serie geschalteten Stosskondensatoren einer Stufe der Potentialsteuerung der Verbindungen dieser Stosskondensatoren dienten.
Zwar ist es bei einem Schaltspannungserzeuger für die Erzeugung schwingender Schaltspannungen bereits bekannt, die in Parallelschaltung aufzuladende Kapazität in Form zweier Kondensatoren auszuführen. Die Verbindungsleitungen dieser Kondensatoren liegen dort über Induktivitäten die bei Aufladung der Kondensatoren mit Gleichspannung einen sehr kleinen Widerstand aufweisen -, an Erde. Dabei dienen diese Induktivitäten gleichzeitig nach Zündung der
Schaltfunkenstrecken der Erzeugung der schwingenden
Schaltspannung, da sie zusammen mit den Kondensatoren
Reihenschwingkreise bilden. Auch bei diesem Generator er folgt die Aufladung mittels einer Ladespannung, die auf einen Kondensator einer Stufe mit positiver Polarität und auf den zweiten Kondensator der gleichen Stufe mit negati ver Polarität geschaltet ist.
Dieser Generator dient aber nicht der Erzeugung einer elektrischen Stossspannung und weist mithin weder die Stirn der Stossspannungswelle bestimmende Dämpfungswider stände noch den Rücken der Stossspannungswelle bestim mende Entladewiderstände auf.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgen den anhand der Zeichnung erläutert.
In der Zeichnung ist ein Stossspannungsgenerator mit vier Stufen 1, 11, 111 und IV gezeigt. Jede Stufe dieser Vervielfachungsschaltung weist eine Schaltfunkenstrecke 1 auf, die im Falle ihrer Zündung die beiden Stossspannungskondensatoren 2 und 3 unmittelbar in Reihe schaltet. Diese beiden Stossspannungskondensatoren 2 und 3 bilden dabei zusammen die Stosskapazität der jeweiligen Stufe. Die Aufladung dieser Stosskondensatoren erfolgt über Ladewiderstände 4, die so hochohmig bemessen sind, dass sie beim Entladevorgang der Stosskapazität 2 und 3 (Stossvorgang) ausser Betracht bleiben können. Sie wurden deshalb in der Zeichnung nur dünn gezeichnet eingetragen. Um die Stirnzeit der Stossspannungswelle zu bemessen, sind Dämpfungswiderstände 5 vorgesehen, während der Rücken der Stossspannungswelle durch Entladewiderstände 6 bestimmt wird.
Die Dämpfungswiderstände 5 und die Entladewiderstände 6 dienen beim Aufladevorgang gleichzeitig zur Steuerung der Spannungsverteilung über der Serienschaltung der Stossspannungskondensatoren 2 und 3 jeder einzelnen Stufe. Sie legen praktisch die Verbindungsleitungen der Stossspannungskondensatoren 2 und 3 während des Ladevorganges des Stossspannungsgenerators auf Erdpotential. Die Ladung der Stossspannungskondensatoren 2 und 3 erfolgt mittels eines Ladespannungsgenerators, der an Klemmen 7 und 8 angeschlossen ist. Ein Prüfling, auf den die Stossspannungsanlage arbeitet, ist als eine Belastungskapazität 9 dargestellt.
Es ist evident, dass beim Stossvorgang nur der in der Zeichnung stark ausgezeichnete Stromkreis bedeutsam ist.