DE1087278B - Kondensatoranordnung mit kleiner Eigeninduktivitaet - Google Patents

Description

• Kondensatoranordnung mit kleiner Eigeninduktivität Die Weiterentwicklung der Hochfrequenz- und Impulstechnik stellt immer höhere Forderungen nach kleinster Eigeninduktivität und kleinster Dämpfung bei elektrischen Kondensatoren.
• Eine der bekanntesten konstruktiven Lösungen zur Befriedigung dieser Forderung ist der in Fig. 1 schematisch dargestellte stirnkontaktierte Rundwickelkondensator, bei dem die aus Metall- oder metallisierten Isolierstoffbändern bestehenden Beläge ca und b an den Enden des Wickels überstehen und durch festhaftend aufgebrachte Metallschichten (Kontaktbrücken) c und d elektrisch so miteinander verbunden (kurzgeschlossen) sind, daß der beispielsweise bei d eintretende Ladestrom über die Flächen der Kondensatorbelegungen vorwiegend nur in Richtung der Wickelachse e fließt und so auf kürzestem Wege bei c wieder austritt.
• Bei der Erzeugung z. B. sehr kurzzeitiger Funkenentladungen mit Hilfe solcher Kondensatoren kommt es nun entscheidend darauf an, auch den Einfluß des induktiven Widerstandes im äußeren Stromkreis des Kondensators, d. h. der Verbindungsleitungen der Kondensatorbelegungen bzw. -anschlußkontakte zu der Funkenstrecke, weitgehend auszuschalten.
• Die Erfindung geht von der an sich bekannten Tatsache aus, daß nicht nur durch kürzeste Verbindungen, sondern auch durch gegenseitige Kompensierung der Magnetfelder, welche von dem Kondensatorstrom erzeugt werden, die Induktivität des gesamten Stromkreises herabgemindert werden kann. Dazu werden nicht nur die eigentlichen Leitungen, sondern auch die Kondensatorbelegungen selbst als von den Lade-und Entladeströmen durchflossene und dadurch von Magnetfeldern umgebene Leiter betrachtet und berücksichtigt. Grundsätzlich kommt es zwecks maximaler gegenseitiger magnetischer Beeinflussung darauf an, das durch den über die Kondensatorbelegungen, also über den inneren Strompfad zwischen den beiden gegenpoligen Stirnkontaktschichten fließenden Entladungsstrom erzeugte Magnetfeld durch ein oder mehrere entgegengesetzt gerichtete, möglichst gleich große und möglichst eng mit dem Hauptmagnetfeld gekoppelte Magnetfelder aufzuheben, zu kompensieren.
• So ist eine Kondensatorkonstruktion bekannt, bei der eine als Überspannungsschutz vorgesehene Funkenstrecke in dem entsprechend groß bemessenen axialen Hohlraum eines Wickelkondensators untergebracht und an die beiden gegenpoligen Stirnkontaktschichten angeschlossen ist. Obgleich in diesem Falle weniger an den möglichst induktivitätsfreien Aufbau eines Kondensatorentladungskreises durch kompensierte Magnetfelder gedacht ist, wogegen auch der zusätzlich einzubauende Dämpfungswiderstand sprechen würde, so ließe sich eine solche Anordnung, natürlich ohne diesen Dämpfungswiderstand, im Prinzip auch für gewollte schnelle Entladungsvorgänge verwenden.
• Fig. 2 zeigt einen solchen, im Prinzip bekannten, stirnkontaktierten Rundwickelkondensator f mit einer in seinem Hohlraum angeordneten Funkenstrecke g und k. In Fig. 3 ist die Verteilung der Magnetfelder i und k, welche von dem über die Kondensatorbelegungen und die Anschlußleitungen fließenden. Strom erzeugt werden, in einer die Kondensatorachse mit einschließenden Querschnittsebene dargestellt. Als Differenz der beiden Felder resultiert das schraffierte Feld L.
• Während bei dieser Konstruktion der Entladungsstrom im äußeren Stromkreis durch die Kondensatorachse geführt ist, ist auch der entsprechende Vorschlag gemacht worden, den Entladungsstrom konzentrisch zum Kondensator, parallel zur Kondensatorachse, zu führen, d. h die äußere Stromleitung in mehrere parallel geschaltete Leiter aufzuteilen, die konzentrisch um den Kondensator in Richtung der Kondensatorachse angeordnet sind, also eine Art Käfig bilden, und von dem Kondensatorstrom in entgegengesetzter Richtung durchflossen werden.
• Bei allen diesen Vorschlägen können jedoch die der Leitungsführung für den, äußeren Stromkreis anhaftenden Verluste nicht völlig beseitigt werden. Selbst wenn die induktiven Widerstände durch eine enge magnetische Kopplung von entgegengesetzt gerichteten Strömen, Spannungen und Magnetfeldern auf ein Mindestmaß herabgedrückt werden könnten, so müßte doch die infolge der hohen Entladungsströme sehr beachtliche Dämpfung durch die Leitungsverluste (Leitermaterial, Stromverdrängung usw.) als großer Nachteil empfunden werden.
• Hier wird nun durch die Erfindung eine Lösung zur Vermeidung solcher zusätzlichen Verluste bei einem elektrischen stirnkontaktierten Kondensator für schnelle Entladungen bzw. Entladungsvorgänge (z. B. zur Erzeugung von Stoßspannungen), wobei die von dem über den inneren Strompfad zwischen zwei gegenpoligen Stirnkontaktschichten und von dem im äußeren Stromkreis konzentrisch zum inneren Strompfad, jedoch in entgegengesetzter Richtung fließenden Entladungsstrom erzeugten Magnetfelder sich gegenseitig weitgehend aufheben, dadurch gegeben, daß äußere und innere Strompfade als konzentrisch zueinander angeordnete Teilkondensatoren ausgebildet sind.
• Konzentrisch übereinandergewickelte Teilkondensatoren sind an sich nicht neu. So ist auf dem Gebiet der Funkentstörung ein Durchführungskondensator bekannt, bei dem die beiden Teilwickelkondensatoren konzentrisch auf einen durch. die Wickelachse geführten Leiter aufgewickelt sind. Diese Anordnung stellt ein in die vom Betriebsstrom durchflossene, aber auch die Störspannung führende Leitung eingeschaltetes Siebglied dar, das aus der Induktivität des durch den Kondensator geführten. Leitungsstückes und aus den an zwei verschiedenen Stellen dieses Leiters angeschlossenen Ableitungskapazitäten der beiden Teilwickel besteht. Die Kontaktierung der einzelnen Belegungen erfolgt hierbei teils durch Stirnkontaktschichten, teils über eingelegte Anschlußfahnen. Mit den der Erfindung zugrunde liegenden Überlegungen über gegenläufige Ströme oder kompensierte Magnetfelder hat dieser Funkentstörungskondensator nichts zu tun.
• Zur Erläuterung der Erfindung ist in Fig.4 eine Anordnung mit zwei Teilkondensatoren gezeigt, von denen der kleinere im` Hohlraum des größeren konzentrisch untergebracht ist. Während die nach der einen Richtung zeigenden Stirnkontaktschichten d und n der t-eiden Kondensatoren elektrisch möglichst induktionsfrei miteinander verbunden sind, erfolgt zwischen den beiden anderen voneinander isolierten Stirnkontaktanschlüssen c und nz, die Entladung. Die zugehörige Feldverteilung ist aus der Fig. 5 zu entnehmen. Selbstverständlich können an Stelle von zwei auch mehrere Kondensatoren ineinandergeschachtelt und somit eine noch feinere Abgleichung und Kompensierung der Magnetfelder erreicht werden.
• Eine besonders günstige erfindungsgemäße Anordnung für schnellste Entladungen wird durch- die Doppelanordnung von je zwei oder mehrfach ineinandergeschachtelten Kondensatoren nach Fig. 4 erzielt, wie in Fig.6 dargestellt ist. Dabei sind die beiden äußeren Kondensatoren beispielsweise durch ein Metallrohr o elektrisch verbunden, das ein Fenster p aufweist, durch welches hindurch der (Doppel-)Kondensator an den Überschlagskalotten q und y- aufgeladen, der Überschlagfunken beobachtet und auch Arbeitsverrichtungen vcrgenommen werden können. Obgleich die Erfindung nicht auf eine bestimmte äußere Form der Kondensatoren beschränkt ist, wird man im allgemeinen wohl die Zylinderform wählen, so daß die Kondensatorzylinder möglichst »dünnwandig« und eng aneinander aufgebaut werden können.
• Als weiteres Ausführungsbeispiel für den Erfindungsgedanken mag auch eine Einrichtung erwähnt werden, bei der als Teilkondensatoren an Stelle der Hohlraumkondensatoren auf einem vorzugsweise kreisförmigen Umfang angeordnete Einzelkondensatoren, die stirnseitig miteinander elektrisch verbunden sind, vorgesehen sind; mindestens zwei so aufgebaute Teilkondensatoren sind dann konzentrisch übereinander angeordnet, ähnlich dem in Fig.4 dargestellten Ausführungsbeispiel.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Elektrischer stirnkontaktierter Kondensator für schnelle Entladungen bzw. Entladungsvorgänge, wobei die von dem über den inneren Strompfad zwischen zwei gegenpoligen Stirnkontaktschichten und von dem im äußeren Stromkreis konzentrisch zum inneren Strompfad, jedoch in entgegengesetzter Richtung fließenden Entladungsstrom erzeugten Magnetfelder sich gegenseitig weitgehend aufheben, dadurch gekennzeichnet, daß äußere und innere Strompfade als konzentrisch zueinander angeordnete Teilkondensatoren ausgebildet sind.
2. 2. Elektrischer Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Teilkondensatoren konzentrisch übereinander angeordnet sind.
3. 3. Elektrischer Kondensator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß selbständige Hohlwickel konzentrisch übereinandergeschoben sind.
4. 4. Elektrischer Kondensator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die konzentrisch übereinander angeordneten Teilkondensatoren aus auf einem vorzugsweise kreisförmigen Umfang angeordneten Einzelkondensatoren, die stirnseitig miteinander elektrisch v erbunden sind, bestehen.
5. 5. Elektrischer Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kondensatoren nach Anspruch 2 mit ihren für den Anschluß der Funkenstrecke bestimmten Stirnseiten ein;nder gegenüberliegend angeordnet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 888 717, 930331; österreichische Patentschrift Nr. 10'5 553; USA.-Patentschrift Nr. 2 373 601.