Die Erfindung betrifft eine Gleichspannungs-Hochspannungsanlage in Vervielfacherschaltung, insbesondere für Prüfzwecke, bestehend aus mindestens einem mehr als zweiphasigen Speisetransformator und einem jeder Phase zugeordneten Satz von Schubkondensatoren, die gemeinsam auf einund denselben Satz von in Serie geschalteten Ladekondensatoren arbeiten.
Unter der Bezeichnung Greinacher-Vervielfacherschaltung sind Anordnungen bekannt, die pro Stufe eine Gleichspannung liefern, die im Leerlauffall das Doppelte des Scheitelwertes der Wechselspannung- oder auch T8 Uerr beträgt.
Bei Anordnung von m-Stufen ergibt sich mithin am Ausgang der Hochspannungsanlage eine Spannung, die annähernd
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beträgt.
Diese Schaltung besteht aus einem Schubkondensator pro Stufe und einem Ladekondensator pro Stufe. Beide Kondensatoren sind mittels zweier Dioden so verbunden, dass sich an den Schub- und Ladekondensatoren im Leerlauffall eine Gleichspannung einstellt, deren Betrag mit Ausnahme des dem Speisetransformator nächst gelegenen Kondensators dem doppelten Wert der Speisespannung entspricht und als Stufenspannung bezeichnet wird. Diese mit relativ hoher Pulsation und hohem Spannungsabfall behaftete Schai- tung wurde von Marx (DT-PS 712 205) dahingehend verbessert, indem ein dreiphasiger Wechselspannungserzeuger angeordnet wurde. Jeder Phase des Wechselspannungserzeugers ist in dieser Schaltung eine Serie von Schubkondensatoren zugeordnet, die aber alle auf ein- und dieselben Ladekondensatoren arbeiten.
Der Sternpunkt dieses Drehstromtransformators ist in dieser Schaltung geerdet. Mithin entsteht in dieser Schaltung ebenfalls eine Stufenspannung von 2 T2 Uerr. Diese Spannungen der drei Serien von Schubkondensatoren wirken aber 120 phasenverschoben auf die Ladekondensatoren ein, so dass neben der Erhöhung des Belastungsstromes auch eine verbesserte Pulsation und geringerer Span nungsabfall erzielt werden.
Indessen weist diese Schaltung noch den Nachteil auf, dass bei Belastung die Spannung noch immer stark absinkt, weil infolge des Umlademechanismus ein hoher Innenwiderstand wirkt. Wird also eine weitestgehend konstante Spannung verlangt, so ist diese Anordnung ebenfalls nicht für grössere Ströme geeignet.
Die Erfindung verfolgt den Zweck, eine Gleichspannungs Hochspannungsanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Gleichspannung bei Belastung sich möglichst wenig ändert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vervielfacherschaltung nach Greinacher und Marx so weiterzubilden, dass sie ohne Vergrösserung der Kapazitäten der Schub- und der Ladekondensatoren eine möglichst geringe Spannungsabhängigkeit von der Belastung aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zwischen dem Mittelpunkt der Sekundärwicklungen des Speisetransformators und demjenigen Potentialpunkt der La dekondensatoren-Serienschaltung, der bei Leerlauf das gleiche Gleichspannungspotential wie die Phasenanschlussklemmen des Speisetransformators aufweist, ein Entkopplungsglied geschaltet ist, das so dimensioniert ist, dass die Aufladung der Schub- und Ladekondensatoren mit der verketteten Spannung des Speisetransformators erfolgt. Das Entkopp lungsglied besteht zweckmässigerweise aus einer Diode.
Es ist auch möglich, dass der Speisetransformator-Mittelpunkt der Sekundärseite über das Entkopplungsglied an einem Zwischenpotential der Ladekondensatoren-Serienschaltung liegt, während die Phasenanschlussklemmen des Speisetransformators mit Zwischenpotentialpunkten der Schubkondensatoren Serienschaltung verbunden sind, die im Leerlauf das gleiche Gleichspannungspotential wie die Phasenanschlussklemmen des Speisetransformators aufweisen. Ferner ist es möglich, mehrere Speisetransformatoren vorzusehen, deren Sekundärwicklungsmittelpunkte jeweils mittels eines Entkopplungsgliedes mit je einem Potentialpunkt der Ladekondensatoren-Serienschaltung verbunden sind, die im Leerlauf das gleiche Gleichspannungspotential wie die Phasenanschlussklemmen der Sekundärwicklung aufweisen.
Zwar ist es bereits bekannt, die Schubkondensatoren einer Vervielfacherschaltung mittels einer Drehstromgleichrichterbrücke zu speisen, wobei die Sternpunkterdung und der Schubkondensator der untersten Stufe fortgelassen wurde (SU-PS 146 858).
Durch den veränderten Umlademechanismus dieser Schaltung weist eine nach einer solchen Schaltung aufgebaute An lage einen geringen Innenwiderstand auf. Nachteilig ist dabei aber, dass der Sternpunkt des Transformators für etwa die halbe Stufenspannung isoliert auszuführen ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Vervielfacherschaltung, wo die Einspeisung von Erdpotential aus erfolgt,
Fig. 2 eine Vervielfacherschaltung, wo die Einspeisung auf einem Zwischenpotential erfolgt,
Jede Sekundärwicklung 1 des in Stern geschalteten Spei setransformators liegt an einer Serie von Schubkondensato ren 2, welche einerseits über zugeordnete Gleichrichter 3 auf- geladen und andererseits auf Ladekondensatoren 4 entladen werden.
In den Kreis zwischen einem Sternpunkt 5 und den Lade kondensatoren 4 bzw. Erde ist als potentialsteuerndes und entkoppelndes Bauelement ein Gleichrichter 6 geschaltet, welcher für die Aufladefunktion eine Entkopplung des Dreh stromtransformator-Sternpunktes von Erde bewirkt. Dieser
Gleichrichter verhindert also eine Aufladung der Schub- und
Ladekondensatoren über die Verbindung Erde-Sternpunkt, so dass die Ladeströme über jeweils zwei Transformator-Pha senwicklungen fliessen. Dadurch wird erreicht, dass die Aufla dung jetzt mit der verketteten Spannung des Speisetransfor mators (also 73 U j2), aber ohne Spannungsverdopplung erfolgt, während bei einer Anlage ohne die Diode 6 die Aufla dung mit der Phasenspannung aber bei Spannungsverdoppe lung (also 2 W2 U) geschieht.
Der hierdurch herbeige führte Umlademechanismus vermeidet die der Marxschen
Schaltung anhaftenden Nachteile der hohen Spannungsab fälle im Schwachlastbereich, weil die Überhöhung der Span nung im Schwachlastbereich über Werte von m jf a Ueff ver- hindert wird, wobei m die Stufenzahl bezeichnet.
Es ist auch möglich, den Drehstromtransformator 1 auf einem Zwischenpotential anzuordnen.
Dann ist als Entkopplungsglied ein ohmscher induktiver oder komplexer Widerstand notwendig, der so zu bemessen ist, dass er einen so grossen Spannungsabfall erzeugt, dass eine Aufladung der Schub- und Ladekondensatoren über das
Entkopplungsglied weitgehend verhindert wird oder im
Höchstfall auf die verkettete Spannung des Drehstromtrans formators begrenzt wird. Damit werden die Ladeströme im wesentlichen über jeweils zwei Transformator-Phasenwicklun gen fliessen. Im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 wurde der Sternpunkt 5 des Drehstromtransformators 1 über einen entkoppelnden Widerstand 7 an den Anschlusspunkt 8 der
Ladekondensatoren 4 der zweiten Stufe gelegt, während die
Phasenanschlusspunkte 1' des Drehstromtransformators 1 an je einer Mittelanzapfung 9 eines Schubkondensators 2 liegen.
Es lassen sich ferner auch mehrere Speisetransformato ren für eine Gleichspannungs-Hochspannungsprüfanlage in Vervielfacherschaltung vorsehen. Bei einer solchen Schaltung wird jeder einzelne Mittelpunkt jedes Speisetransformators über ein Entkopplungsglied mit je einem zugeordneten Potentialpunkt der Ladekondensatoren-Serienschaltung verbunden. Eine solche Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass bei ihr sowohl die Pulsationsverhältnisse als auch die Spannungsabhängigkeit von der Belastung verbessert sind.