Symmetrische Selbsterregungsanordnung für elektrostatische Bandgeneratoren
Van de Graafsche Bandgeneratoren zur elektrostatischen Erzeugung höchster Spannungen
werden bisher meist durch eine fremde Hochspannungsquelle von etwa 201"-V erregt.
Diese zur Fremderregung zusätzlich notwendige Einrichtung bedeutet eine-Komplizierung
und Verteuerung dieser Generatoren. Im Jahre 1934 haben K o s s e 1 und C u n o
erstmals mit einem selbsterregten Bandgenerator gearbeitet. Dabei wurde eine der
zwei bis dahin aus Metall bestehenden Walzen eines Bandgenerators durch eine Isolatorwalze
ersetzt, die sich durch Berührung mit dem Ladungstransportband selbsttätig auflädt.
Für positive Aufladung wurde dabei Glas, für negative Cellon verwendet. Das Feld
dieser aufgeladenen Isolatorwalze wird in gleicher Weise benutzt, um den der Isolatorwalze
gegenüberstehenden Sprühkamm zum Sprühen zu zwingen, wie dies bei Fremderregung
vielfach mit dem Feld der durch die Fremdspannung aufgeladenen Metallwalze geschieht.
Obwohl sie wesentlich einfacher und billiger sind, haben diese selbsterregten Generatoren
bisher kaum Eingang in die Technik gefunden, weil sie nicht immer zuverlässig arbeiten.
Bisweilen schlägt das Vorzeichen der Erregung um. Die Stromstärke ist nicht sehr
konstant. Die Erregung kann auch ganz aussetzen.Symmetrical self-excitation arrangement for electrostatic belt generators
Van de Graaf belt generators for the electrostatic generation of the highest voltages
have so far mostly been excited by an external high voltage source of around 201 "-V.
This facility, which is additionally necessary for external excitation, is a complication
and increase in the price of these generators. In 1934, K o s s e 1 and C u n o
worked with a self-excited band generator for the first time. One of the
two rollers of a belt generator, which had previously been made of metal, through an insulator roller
which is automatically charged when it comes into contact with the charge conveyor belt.
Glass was used for positive charging and cellon for negative. The field
this charged roller isolator is used in the same way as that of the roller isolator
to force opposite spray comb to spray, as in the case of external excitation
often happens with the field of the metal roller charged by the external voltage.
Although they are much simpler and cheaper, these have self-excited generators
So far, it has hardly found its way into technology because they do not always work reliably.
Sometimes the sign of the excitement changes. The amperage is not very high
constant. The excitement can also stop completely.
Alle diese Nachteile zeigt die hier gemäß der Erfindung beschriebene
symmetrische Selbsterregungsschaltung für Bandgeneratoren, in der zwei sich mit
verschiedenem Vorzeichen aufladende Isolator-Erregerwalzen verwendet werden, nicht
mehr. Darüber hinaus bringt die symmetrische Schaltung eine Erhöhung der Stromstärke
um mehr als 40%, eine Erhöhung der Maximalspannung des Generators und eine Verminderung
seiner Anfälligkeit gegen Luftfeuchtigkeit mit sich.All these disadvantages are shown by the one described here according to the invention
symmetrical self-excitation circuit for band generators, in which two are connected to
different sign charging isolator exciter rollers are not used
more. In addition, the symmetrical circuit brings an increase in the current strength
by more than 40%, an increase in the maximum voltage of the generator and a decrease
its susceptibility to humidity.
Abb. 1 zeigt schematisch einen selbsterregten Generator in einfachster
Schaltung nach K o s s e 1 und C u n o. Die Isolator-Erregerwalze l lädt sich durch
Berührung mit dem Ladungstransportband 7, dessen Umlaufrichtung durch einen Pfeil
angedeutet ist, beispielsweise negativ auf. Dann sprühen vom Sprühkamm 3 positive
Ladungen auf das absteigende Band. Sobald sie dem Sprühkamm 8 gegenüberstehen, belädt
dieser das aufsteigende Band mit negativen Ladungen und nimmt die bei ihm ankommenden
positiven Ladungen vom Band. Der Sprühkamm 8 darf der geerdeten Metallwalze 9 nicht
zu nahe stehen, weil sonst das Feld der auf dem absteigenden Band transportierten
positiven Ladungen den Sprühkamm 8 nicht mit genügender Stärke erreicht. Aber selbst
in günstigster Stellung- belädt der Sprühkamm 8 das aufsteigende Band mit geringerer
Ladungsdichte als der Sprühkamm 3, welcher der Erregerwalze 1 gegenübersteht, das
absteigende. Im Gegensatz dazu arbeiten die Sprühkämme 3 und 4 in der symmetrischen
Schaltung gemäß der Erfindung, die auf Abb. 2 in einer der möglichen Ausführungen
dargestellt ist, unter völlig gleichen Bedingungen (natürlich mit verschiedenem
Vorzeichen). Sie stehen zwei Isolator-Erregerwalzen 1 und 2 gegenüber, die sich
mit verschiedenem Vorzeichen gegen das Ladungstransportband aufladen. Nun werden
beide Hälften des Ladungstransportbandes gleich stark beladen, so daß die Gesamtstromstärke
gegenüber der in der Schaltung nach Abb. 1 erreichbaren erhöht ist. Der Generator
arbeitet in der symmetrischen Schaltung nach Abb. 2 - im Gegensatz zu allen bisher
bekannten Schaltungen - unabhängig vom Umlaufsinn des Bandes, weil in einer vollsymmetrischen
Anordnung naturgemäß keine Drehrichtung bevorzugt sein kann. Bei Umkehrung des Drehsinnes
der erfindungsgemäßen Anordnung nach Abb. 2 würde die linke Bandhälfte positive,
die rechte negative Ladungen transportieren, während sich sonst an den Verhältnissen
nichts ändern würde. Dagegen ist in der bekannten Anordnung gemäß Abb. 1 nur der
dort angegebene Drehsinn möglich, weil im anderen Falle der untere Sprühkamm infolge
Fehlens des Gegenfeldes der anderen Bandhälfte nicht arbeiten würde. Die Polarität
des Generators gemäß der Erfindung nach Abb. 2 kann einfach durch Auswechseln der
Walzen geändert werden. Während in der Schaltung nach Abb. 1 der untere Sprühkamm
8 oberhalb der geerdeten Metallwalze 9 angebracht ist, steht in der symmetrischen
Schaltung nach der Erfindung gemäß Abb. 2 der untere Sprühkamm 4 unterhalb der unteren
Erregerwalze 2. Deshalb kann in
dieser . symmetrischen Schaltung
der geerdete Konduktor 6 ein Stück weiter unten versetzt werden, d. h., der Abstand
zwischen den Konduktoren 5 und 6 kann vergrößert und damit die Maximalspannung des
Generators erhöht werden.Fig. 1 schematically shows a self-excited generator in its simplest form
Circuit according to K o s s e 1 and C u n o. The isolator exciter roller l loads through
Contact with the charge conveyor belt 7, the direction of rotation of which is indicated by an arrow
is indicated, for example, negative. Then 3 positive ones spray from the spray comb
Charges on the descending band. As soon as they face the spray comb 8, loads
this the ascending band with negative charges and takes those arriving at him
positive charges from the tape. The spray comb 8 must not match the grounded metal roller 9
stand too close, because otherwise the field would be transported on the descending belt
positive charges did not reach the spray comb 8 with sufficient strength. But even
In the most favorable position, the spray comb 8 loads the rising band with less
Charge density as the spray comb 3 facing the exciter roller 1, the
descending. In contrast, the spray combs 3 and 4 work in the symmetrical one
Circuit according to the invention shown in Fig. 2 in one of the possible embodiments
is shown, under exactly the same conditions (of course with different
Sign). You are facing two isolator exciter rollers 1 and 2, which are
Charge with different signs against the charge conveyor belt. Well be
both halves of the charge conveyor belt are loaded equally, so that the total amperage
compared to that achievable in the circuit according to Fig. 1 is increased. The generator
works in the symmetrical circuit according to Fig. 2 - in contrast to all previously
known circuits - regardless of the direction of rotation of the belt, because in a fully symmetrical
Arrangement, of course, no direction of rotation can be preferred. When reversing the direction of rotation
the arrangement according to the invention according to Fig. 2, the left half of the belt would be positive,
the right transport negative charges, while otherwise at the ratios
wouldn't change anything. In contrast, in the known arrangement according to Fig. 1, only the
Direction of rotation indicated there possible because otherwise the lower spray comb as a result
Would not work in the absence of the opposing field of the other half of the belt. The polarity
of the generator according to the invention according to Fig. 2 can simply by replacing the
Reels are changed. While in the circuit according to Fig. 1 the lower spray comb
8 is attached above the grounded metal roller 9, is in the symmetrical
Circuit according to the invention according to Fig. 2, the lower spray comb 4 below the lower
Exciter roller 2. Therefore, in
this . symmetrical circuit
the earthed conductor 6 is moved a little further down, d. i.e., the distance
between the conductors 5 and 6 can be increased and thus the maximum voltage of the
Generator to be increased.
Es erweist sich, daß in der neuen symmetrischen Schaltung nach Abb.
2 bei Verwendung geeigneter Walzenkombinationen und Bandmaterialien (beispielsweise
Celluloidwalze für die negative, Glaswalze für die positive Seite und Gummi für
das Ladungstransportband) die Polarität des Generators vollständig sicher ist. Auch
nach langen Betriebspausen läuft er sofort mit voller Stromstärke und richtigem
Vorzeichen an. Der Generator arbeitet zuverlässig bis 650% relative Luftfeuchtigkeit,
während in der Schaltung nach Abb. 1 die Erregung bereits bei 55 0/0 abzusinken
beginnt. Durch Abschluß der Ladungstransporteinrichtung gegen die Außenluft kann
man das Funktionieren der Selbsterregung von den Witterungsverhältnissen völlig
unabhängig machen und durch Anwendung von sauerstofffreien Gasen verhindern, daß
das Gummiband durch Ozon angegriffen wird.It turns out that in the new symmetrical circuit according to Fig.
2 when using suitable roller combinations and strip materials (e.g.
Celluloid roller for the negative side, glass roller for the positive side and rubber for
the charge transport belt) the polarity of the generator is completely safe. Even
after long breaks in operation, it immediately runs at full amperage and correctly
Sign on. The generator works reliably up to 650% relative humidity,
while in the circuit according to Fig. 1 the excitation drops already at 55 0/0
begins. By closing off the charge transport device from the outside air
the functioning of the self-excitation is completely dependent on the weather conditions
make independent and prevent that by using oxygen-free gases
the rubber band is attacked by ozone.
Selbsterregte Hochspannungsgeneratoren in der symmetrischen Schaltung
gemäß der Erfindung sind also zuverlässige und überaus einfache Geräte, die sowohl
für Demonstrationszwecke als auch zur Verwendung in Forschung und Technik geeignet
sind.Self-excited high-voltage generators in the symmetrical circuit
according to the invention are therefore reliable and extremely simple devices that both
suitable for demonstration purposes as well as for use in research and technology
are.