DE1098091B

DE1098091B - Excitation and control arrangement for electrostatic generators

Info

Publication number: DE1098091B
Application number: DES45504A
Authority: DE
Inventors: Roger Morel
Original assignee: SAMES MACH ELECTROSTAT
Current assignee: SAMES MACH ELECTROSTAT
Priority date: 1954-09-13
Filing date: 1955-09-09
Publication date: 1961-01-26

Description

Erreger- und Regelanordnung für elektrostatische Generatoren Um bei einem elektrostatischen Generator mit der Spannung U und dem Strom I eine Ladungscharakteristik U(I) mit praktisch konstanter Spannung zu erhalten, sind bereits verschiedene Schaltanordnungen bekannt, welche sich insbesondere auf Bandgeneratoren beziehen, die in Verbindung mit als Teilchenbeschleuniger wirksamen Röhren benutzt werden, für die eine große Stabilität der Spannung und eine außerordentlich kurze Ansprechzeit erreicht werden muß, was im allgemeinen zu sehr verwickelten Schaltanordnungen führt.Exciter and control arrangement for electrostatic generators In order to obtain a charge characteristic U (I) with a practically constant voltage in an electrostatic generator with the voltage U and the current I , various switching arrangements are already known which relate in particular to band generators that are used in conjunction with As a particle accelerator effective tubes are used for which a great stability of the voltage and an extremely short response time must be achieved, which generally leads to very complicated switching arrangements.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für elektrostatische Generatoren mit Elektrizitätsträgern aus leitendem Werkstoff oder aus Isolierstoff eine Erregeranordnung zu schaffen, welche die Verwirklichung einer technisch-industriell vorteilhaften Maschinenanlage ermöglicht, die sich durch bauliche Einfachheit, zuverlässige Wirkungsweise, mäßige Herstellungskosten, Verwendung von normalisierten Teilen bei der Ausführung sowie durch Anpassungsfähigkeit an ganz verschiedene Maschinenleistungen auszeichnet.The invention is based on the object for electrostatic generators with electricity carriers made of conductive material or made of insulating material, an exciter arrangement to create which the realization of a technically-industrially advantageous Machine system, which is characterized by structural simplicity, reliable mode of operation, moderate manufacturing costs, use of normalized parts in the execution as well as being able to adapt to very different machine capacities.

Die Vemrirklichung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß vor allem dadurch, daß bei einem mit dem elektrostatischen Generator verbundenen Hochspannungserregergenerator, dessen Ausgangsspannung mittels einer durch eine Spannungsquelle von geringer Leistung gelieferte Spannung gesteuert wird, diese Steuerspannung mit Hilfe eines sie von der Lieferspannung des elektrostatischen Generators abnehmenden Potentiometers oder eines anderen Spannungsteilers veränderbar ist und der Hochspannungserregergenerator eine von der veränderbaren Steuerspannung abhängige Erregerhochspannung und einen schwachen, nur zur Deckung der Verluste durch Isolationsfehler hinreichenden Strom liefert.According to the invention, this object is achieved above all in that in a high-voltage exciter generator connected to the electrostatic generator, its output voltage by means of a voltage source of low power supplied voltage is controlled, this control voltage with the help of one of them the supply voltage of the electrostatic generator decreasing potentiometer or Another voltage divider is changeable and the high-voltage exciter generator one of the variable control voltage dependent exciter high voltage and one weak current that is only sufficient to cover the losses due to insulation faults supplies.

Für elektrostatische Generatoren sind bereits Regelschaltungen mit Steuerung der Ausgangsspannung eines den Generator erregenden Hochspannungserzeugers durch eine Hilfsspannung bekannt, bei denen infolge der Verwendung eines festen Spannungsteilers die mittlere Steuerspannung konstant ist und bei welchen man infolgedessen unabhängig von der Größe der Belastung der Spannungsteilerwiderstände eine einzige konstante Spannung erhält. Im Gegensatz hierzu ist erfindungsgemäß ein Potentiometer vorgesehen, das die Einstellung verschiedener mittlerer Steuerspannungen je nach dem Teilungsverhältnis des Spannungsteilers ermöglicht. Ferner wird bei der bekannten Regelschaltung der Ladestrom des Generators geregelt, d. h. verändert, um eine gegebene Spannung aufrechtzuerhalten, was die Lieferung des ganzen Stromes des elektrostatischen Generators durch den Hochspannungserregergenerator bedeutet, während bei der Schaltung nach der Erfindung auf die Erregerspannung eingewirkt wird und daher nur ein sehr schwacher, lediglich zum Ausgleich der Verluste durch Isolationsfehler bestimmter Strom geliefert zu werden braucht.Control circuits are already provided for electrostatic generators Control of the output voltage of a high voltage generator that excites the generator known by an auxiliary voltage, where as a result of the use of a fixed Voltage divider the mean control voltage is constant and at which one as a result regardless of the size of the load on the voltage divider resistors, a single one maintains constant tension. In contrast to this, according to the invention, there is a potentiometer provided that the setting of various mean control voltages depending on the division ratio of the voltage divider allows. Furthermore, in the known Control circuit regulates the charging current of the generator, d. H. changed to a given Maintain voltage, resulting in the delivery of all the current of the electrostatic Generator by the high-voltage exciter generator means while in the circuit is acted on the excitation voltage according to the invention and therefore only a very weaker, only intended to compensate for losses due to insulation faults Electricity needs to be supplied.

Für elektrostatische Bandgeneratoren sind auch schon Regelschaltungen mit Steuerung der Ausgangsspannung eines Hochspannungserregergenerators vorgeschlagen worden, welche mit einem sehr langen, umständlichen Spannungsentnahmeweg arbeiten, der die Verwendung eines Wechselstroms und eine Aufeinanderfolge von zur Verstärkung und Gleichrichtung dieses Wechselstroms notwendigen Schaltgebilden erfordert, und außerdem liefert auch diese Regelschaltung nur eine konstant bleibende Erregerspannung. Bei der Regelschaltung nach der Erfindung erfolgt unmittelbar an den Hochspannungsklemmen der elektrostatischen Maschine und lediglich über ein als Spannungsteiler wirksames Potentiometer die Entnahme der Spannung, was nicht nur die ganze Schaltanordnung vereinfacht und ihre Ansprechzeit verkürzt, sondern auch die Zahl der Gefahrenquellen für fehlerhaftes Arbeiten entsprechend vermindert und gleichzeitig die Lieferung einer veränderbaren Erregerspannung ermöglicht.There are also control circuits for electrostatic band generators proposed with control of the output voltage of a high voltage exciter generator which work with a very long, cumbersome voltage removal path, the use of an alternating current and a succession of for amplification and rectification of this alternating current requires the necessary circuitry, and in addition, this control circuit also only supplies an excitation voltage that remains constant. The control circuit according to the invention takes place directly at the high-voltage terminals the electrostatic machine and only an effective voltage divider Potentiometer taking the voltage, which is not just the whole circuit arrangement simplified and their response time shortened, but also the number of sources of danger for faulty work accordingly reduced and at the same time the delivery a variable excitation voltage.

Bei keiner der bekannten Regelschaltungen für elektrostatische Generatoren wird wie bei der Erregerschaltung nach der Erfindung zwischen der abgegebenen Spannung des Generators und der Spannung des zugehörigen Erregergenerators eine Beziehung hergestellt, auf Grund deren die Erregerspannung beim Anwachsen der Lieferspannung des Hauptgenerators auf den Erregergenerator einwirkt, was hinwiederum eine Verringerung der auf den Elektrizitätsträger des Hauptgenerators übertragenen Ladungen und damit eine entsprechende Verkleinerung der Lieferspannung dieses Generators zur Folge hat.None of the known control circuits for electrostatic generators is as in the exciter circuit according to the invention between the output voltage of the generator and the voltage of the associated exciter generator produced, on the basis of which the excitation voltage when the supply voltage increases of the main generator acts on the exciter generator, which in turn leads to a reduction the charges transferred to the electricity carrier of the main generator and thus a corresponding reduction in the supply voltage of this generator result Has.

Zweckmäßig ist bei der Erreger- und Regelschaltung nach der Erfindung zur- Spannungsverstärkung zwischen dem zu erregenden, und zu regelnden elektrostatischen Generator und dem diesen erregenden Hochspannungserregergenerator ein weiterer elektrostatischer Generator in der Weise eingeschaltet, daß bei negativer Polarität der isolierten Klemme des Hauptgenerators und bei positiver Polarität der isolierten Klemme des Erregergenerators die von diesem gelieferte Spannung dem Ladeionisator des als Verstärker wirksamen Generators und die von diesem erzeugte Spannung dem positiven Ladeinduktor des Hauptgenerators zugeführt wird und bei positiver Polarität der isolierten Klemme des Hauptgenerators die diesem durch den Verstärkergenerator zugeleitete Erregerspannung eine negative Polarität des Ladeinduktors des Hauptgenerators hervorrufen muß und der Hochspannungserzeuger an den Ladeinduktor oder den Ladeionisator des Verstärkergenerators je nach der negativen oder positiven Polarität der isolierten Klemme dieses Generators anzuschließen ist.It is useful in the excitation and control circuit according to the invention for voltage amplification between the electrostatic to be excited and to be regulated Generator and the high-voltage exciter generator that excites it, another electrostatic one Generator switched on in such a way that with negative polarity the isolated Terminal of the main generator and, if the polarity is positive, the isolated terminal of the The exciter generator supplies the voltage supplied by it to the charge ionizer as an amplifier effective generator and the voltage generated by it to the positive charging inductor of the main generator and, if the polarity is positive, to the isolated terminal of the main generator the excitation voltage fed to it by the amplifier generator must cause a negative polarity of the charging inductor of the main generator and the high voltage generator to the charging inductor or the charging ionizer of the amplifier generator depending on the negative or positive polarity of the isolated terminal of this generator is to be connected.

Der Hochspannungserregergenerator kann bei der Schaltanordnung nach der Erfindung vorzugsweise so ausgebildet sein, daß er einen die Änderung der primären Erregerspannung in beiden Richtungen und mit einer praktisch genügend kleinen Zeitkonstante ermöglichenden Strom liefert, der um so größer ist, je kleiner die Ansprechzeit der Schaltanordnung und je größer die jeweils erforderliche Änderung der Erregerspannung ist. Bei Verwendung eines elektronischen Hochspannungserregergenerators und bei positiver Polarität der isolierten Klemme des Hauptgenerators kann der Richtungssinn der Änderung der von dem Potentiometer abgenommenen Teilspannung mit Hilfe einer Elektronenröhre oder eines ähnlich wirkenden elektrischen Gerätes umgekehrt werden.The high-voltage exciter generator can according to the switching arrangement of the invention preferably be designed so that it allows a change in the primary Excitation voltage in both directions and with a practically sufficiently small time constant the enabling current that is greater, the shorter the response time the switching arrangement and the greater the required change in the excitation voltage is. When using an electronic high-voltage exciter generator and with Positive polarity of the isolated terminal of the main generator can indicate the sense of direction the change in the partial voltage taken from the potentiometer with the help of a Electron tube or a similarly acting electrical device can be reversed.

Dem Hauptgenerator kann ein Polaritätswechsler vorgeschaltet sein, mittels dessen dieser Generator nach Belieben zur Abgabe einer negativen oder positiven Spannung veranlaßt werden kann, und hierfür kann ein mit einem Elektrizitätsträger aus isolierendem oder leitendem Werkstoff versehener elektrostatischer Generator benutzt werden, der je nach dem Drehsinn seines Läufers ein negatives oder positives Potential an seiner isolierten Ausgangsklemme erzeugt und mit dem elektrostatischen Hauptgenerator verbunden ist. Für den Wechsel der Polarität der isolierten Klemme des Hauptgeperators kann auch der als Verstärker wirkende elektrostatische Generator durch Umkehr der Drehrichtung seines Läufers dienen, der durch den gleichen elektrischen, hinsichtlich seiner Drehrichtung umkehrbaren Motor wie der Hauptgenerator angetrieben sein kann.A polarity changer can be connected upstream of the main generator, by means of which this generator at will to output a negative or positive Voltage can be induced, and this can be done with an electricity carrier Electrostatic generator made of insulating or conductive material be used, which is negative or positive depending on the direction of rotation of its rotor Potential generated at its isolated output terminal and with the electrostatic Main generator is connected. For changing the polarity of the insulated terminal the main separator can also be the electrostatic generator acting as an amplifier serve by reversing the direction of rotation of its rotor, which is driven by the same electrical, reversible motor driven with respect to its direction of rotation like the main generator can be.

Zu der Erregerspannung für den Hauptgenerator kann nach der Erfindung zweckmäßig eine zusätzliche, den Spannungsabfall dieses Generators bei Vollast ausgleichende oder überschreitende Spannung hinzugefügt werden, die eine Funktion des vom Hauptgenerator abgegebenen Stromes ist, der durch einen einstellbaren Widerstand hindurchgeleitet wird. Eine baulich vorteilhafte Verwirklichung der ganzen Erreger- und Regelschaltung ergibt sich dadurch, daß die verschiedenen Bestandteile der Schaltanordnung in drei Gruppen unterteilt werden, von denen die eine die elektrostatischen Generatoren und einen diesen gemeinsamen Antriebsmotor sowie den Spannungsteiler in einem mit Gas unter Druck gefüllten Behälter umschließt und die beiden anderen Gruppen die der Erregung der Generatoren dienenden bzw. die zur Steuerung der Schaltanordnung erforderlichen Teile in je einem Gehäuse vereinigen.According to the invention, the excitation voltage for the main generator can expediently an additional one to compensate for the voltage drop of this generator at full load or excess voltage may be added, which is a function of the main generator output current is passed through an adjustable resistor will. A structurally advantageous implementation of the entire excitation and control circuit results from the fact that the various components of the circuit arrangement in three Groups are divided, one of which is the electrostatic generator and this common drive motor and the voltage divider in one with Gas pressurized container encloses and the other two groups the the excitation of the generators or those used to control the switching arrangement Combine required parts in one housing each.

Die Zeichnung veranschaulicht beispielsweise mehrere Ausführungsformen der zur Erregung und Regelung elektrostatischer Generatoren dienenden Schaltanordnung nach der Erfindung.For example, the drawing illustrates several embodiments the switching arrangement used to excite and regulate electrostatic generators according to the invention.

Fig. 1 a zeigt in schematischer Darstellung die Hauptbestandteile einer erfindungsgemäß ausgebildeten Schaltanordnung und Fig. 1 b, 1 c und 1 d die kennzeichnenden Strom- und Spannungskurven dieser Schaltung bei negativer Polarität der isolierten Klemme des elektrostatischen Generators; Fig. 2 und 3 lassen zwei Möglichkeiten der Schaltung eines elektronischen primären Erregergenerators erkennen; Fig. 4 a gibt die Schaltung eines mit einem Elektrizitätsträger aus Isolierstoff versehenen elektrostatischen Generators als Verstärker und Fig.4b das zugehörige Strom-Spannungs-Kurvenbild wieder; Fig. 5 a bringt ein Ausführungsbeispiel einer einen elektrostatischen Verstärker enthaltenden Erreger- und Regelschaltanordnung für einen elektrostatischen Generator, und Fig. 5 b bis 5 g zeigen die zugehörigen Spannungs- und Stromcharakteristiken bei negativer Polarität der isolierten Klemme; Fig. 6 läßt ein eine positive Polarität der isolierten Klemme voraussetzendes Ausführungsbeispiel einer mit elektrostatischem Verstärker arbeitenden Regel- und Erregerschaltanordnung erkennen; Fig.7 veranschaulicht schematisch einen elektrostatischen, mit einem Elektrizitätsträger aus Isolierstoff versehenen Generator, bei dem die Polarität der isolierten Klemme von der Drehrichtung des Läufers abhängig ist; Fig.8 zeigt einen mit einem Elektrizitätsträger aus leitendem Werkstoff ausgerüsteten elektrostatischen Generator mit je nach dem Drehsinn des Läufers positiver oder negativer Polarität der isolierten Klemme; Fig.9 stellt eine Regel- und Erregerschaltung dar, welche für ein Arbeiten unabhängig von einer positiven oder negativen Polarität der isolierten Klemme ausgebildet ist; Fig. 10a läßt eine Erreger- und Regelschaltanordnung mit einer Verbund- oder Überverbundwirkung und Fig.10b das zugehörige Spannungs-Strom-Kurvenbild erkennen; Fig. 11 zeigt eine nach Gruppen vorgenommene Unterteilung und Zusammenfassung der Bestandteile der Erreger- und Regelschaltanordnung eines mit Isolierstoffelektrizitätsträger arbeitenden elektrostatischen Generators, dessen isolierte Klemme eine negative Polarität besitzt; Fig. 12 gibt teils im Schaubild und teils im Schnitt eine technisch-industrielle Ausführung der Erreger- und Regelschaltanordnung nach Fig. 11 wieder. .Fig. 1 a shows the main components in a schematic representation a switching arrangement designed according to the invention and FIGS. 1 b, 1 c and 1 d characteristic current and voltage curves of this circuit with negative polarity the isolated terminal of the electrostatic generator; Figures 2 and 3 leave two Recognize the possibilities of switching an electronic primary exciter generator; Fig. 4 a shows the circuit of one with an electricity carrier made of insulating material provided electrostatic generator as an amplifier and Fig.4b the associated Current-voltage curve again; Fig. 5 a brings an embodiment of a excitation and control circuitry including an electrostatic amplifier for an electrostatic generator, and Figures 5b to 5g show the associated Voltage and current characteristics with negative polarity of the isolated terminal; Fig. 6 shows an embodiment assuming a positive polarity of the insulated terminal a control and excitation switching arrangement working with an electrostatic amplifier recognize; Fig. 7 schematically illustrates an electrostatic, with an electricity carrier made of insulating material provided with the polarity of the insulated terminal depends on the direction of rotation of the rotor; Fig. 8 shows one with an electricity carrier Electrostatic generator made of conductive material with depending on the Direction of rotation of the rotor positive or negative polarity of the insulated terminal; Fig. 9 represents a control and excitation circuit that works independently is formed from a positive or negative polarity of the insulated terminal; Fig. 10a leaves an excitation and control switching arrangement with a compound or super-compound effect and FIG. 10b recognize the associated voltage-current curve diagram; Fig. 11 shows a Subdivision and summary of the components of the Excitation and control circuit arrangement of a working with insulating electricity carrier electrostatic generator, the insulated terminal of which has a negative polarity; Fig. 12 gives a technical-industrial view partly in a diagram and partly in section Execution of the excitation and control switching arrangement according to FIG. 11 again. .

Gleiche Teile sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Potentiale seien mit Ausnahme von gegenteiligen Angaben als gegenüber Erde gemessen angenommen.The same parts are provided with the same reference symbols in all figures. With the exception of information to the contrary, the potentials are measured as compared to earth accepted.

Die in Fig. 1 a wiedergegebene Schaltanordnung enthält einen elektrostatischen Generator Gp mit einem Elektrizitätsträger aus Isolierstoff, zu dessen Erregung ein Hochspannungshilfsgenerator GE dient, dessen Klemmenspannung EZ mittels einer regelbaren Spannung gesteuert werden kann. Der Hauptgenerator Gp arbeitet auf einen Verbraucher P und weist an seiner isolierten Klemme eine negative Polarität auf. Seine Ausführung im einzelnen folgt vorteilhafterweise der in der iranzösischen Patentschrift 1051430 vorgeschlagenen Generatorbauart und umfaßt in der Hauptsache einen geerdeten Ladungsionisator (Sprühelektrode) 1 und einen mit dem Hochspannungsgenerator GE verbundenen Ladungsinduktor (Erregerelektrode) 2 sowie einen Abgabeionisator 3 und einen Abgabeinduktor 4 und einen als Läufer ausgebildeten Elektrizitätsträger 5. Zur Vereinfachung der Zeichnung ist der aus schwach leitfähigem Werkstoff bestehende Spannungsverteiler nicht besonders dargestellt.The switching arrangement shown in Fig. 1 a contains an electrostatic generator Gp with an electricity carrier made of insulating material, for the excitation of which a high-voltage auxiliary generator GE is used, the terminal voltage EZ of which can be controlled by means of a controllable voltage. The main generator Gp operates on a consumer P and has a negative polarity at its isolated terminal. Its implementation in detail advantageously follows the generator design proposed in the French patent specification 1051 430 and mainly comprises a grounded charge ionizer (spray electrode) 1 and a charge inductor (exciter electrode) 2 connected to the high-voltage generator GE, as well as a discharge ionizer 3 and a discharge inductor 4 and one as Runner-trained electricity carrier 5. To simplify the drawing, the voltage distributor, which is made of a weakly conductive material, is not shown in particular.

Es sei angenommen, daß die Spannung E2 des Hilfsgenerators GE abnimmt, während die Spannung p in absolutem Wert wächst. Die Spannung U an den Klemmen des zu regelnden Hauptgenerators Gp wird einer Kette von Widerständen R zugeführt, welche einen Spannungsteiler bilden. Ein gegebener Teil der Hochspannung, der für das Teilungsverhältnis n den Wert hat, wird an der Widerstandskette R abgenommen und als Steuerspannung dem ErregergeneratorGE zugeführt. DieserTeil v, der Hochspannung U führt bei den in Fig. 1 angegebenen Polaritäten eine Rückwirkung in die Schaltung ein, die dabei so getroffen ist, daß sie die Ausregelung der Hochspannung mit einer gewissen Annäherung bewirkt. Wenn die Hochspannung aus irgendeinem Grund, z. B. in Folge der Verminderung des vom Verbraucher P verlangten Stromes, das Bestreben hat, zuzunehmen, wächst auch die Teilspannung v1, wodurch eine Verringerung der Erregerspannung E2 und damit auch des durch die Hauptmaschine Gp erzeugten Stromes hervorgerufen wird, . was die Wiederherstellung des Spannungsgleichgewichtes zur Folge hat. Diese Vorgänge spielen sich in umgekehrter Reihenfolge ab, wenn die Hochspannung U abzunehmen sucht, d. h. wenn die Stärke des verlangten Stromes wächst.It is assumed that the voltage E2 of the auxiliary generator GE decreases while the voltage p increases in absolute value. The voltage U at the terminals of the main generator Gp to be regulated is fed to a chain of resistors R which form a voltage divider. A given part of the high voltage, which is the value for the division ratio n has, is taken from the resistor chain R and fed as a control voltage to the exciter generator GE. With the polarities indicated in FIG. 1, this part v, of the high voltage U, introduces a reaction into the circuit which is made in such a way that it effects the regulation of the high voltage with a certain approximation. If the high voltage for any reason, e.g. B. as a result of the reduction in the current required by the consumer P, which tends to increase, the partial voltage v1 also increases, causing a reduction in the excitation voltage E2 and thus also the current generated by the main machine Gp,. which results in the restoration of the tension equilibrium. These processes take place in reverse order when the high voltage U tries to decrease, ie when the strength of the required current increases.

Um die Empfindlichkeit der Wirkungsweise der Schaltanordnung zu steigern, sieht man vorteilhafter Weise in Reihe mit der an der Widerstandskette R abgenommenen Teilspannung eine Spannungsquelle CT vor, welche eine vollkommen stabile Spannung vo liefert und beispielsweise aus einer Batterie bestehen kann, so daß der Wert der an den Generator GE angelegten Steuerspannung dann den absoluten Wert p = v1 - v, erhält. Für einen gleichen Wert p muß die abgenommene Teilspannung v1 größer als vorher, und zwar um den Wert v, höher sein, und eine gleiche Veränderung d U der Hochspannung ergibt sich dann durch eine stärkere absolute Veränderung des effektiven Wertes Die aus Fig. 1 b und 1 c ersichtlichen Kurvenbilder zeigen in Fig. 1 b den vom Hauptgenerator Gp abgegebenen Strom I in Abhängigkeit von seiner Erregerspannung E2 und in Fig. 1 c, die durch den Hilfsgenerator GE gelieferte Erregerspannung E2 als Funktion des Wertes der angelegten Steuerspannung p. Der Übergang des praktisch mit Leerlaufstrom 1a erfolgenden Betriebes (vgl. Fig. 1 b) zum Betrieb mit Vollast, d. h. mit dem Strom 1b, erfordert eine Vergrößerung 4E2 der Erregung, welche (vgl. Fig. 1 c) durch eine Veränderung d p der Steuerspannung ermöglicht wird. Diese Veränderung der Spannung p setzt voraus, daß die Hochspannung U sich um den Betrag d U = d p - ia verändert hat. Diese Anderung d U stellt daher den Spannungsabfall an den Klemmen zwischen dem Leerlaufbetrieb und dem Vollastbetrieb dar. Daraus ergibt sich die Charakteristik U (I), welche dem Hauptgenerator Gp die Regelanordnung erteilt und die in Fig. 1 d wiedergegeben ist.In order to increase the sensitivity of the operation of the switching arrangement, a voltage source CT is advantageously provided in series with the partial voltage taken from the resistor chain R, which supplies a completely stable voltage vo and can for example consist of a battery, so that the value of the the control voltage applied to the generator GE then receives the absolute value p = v1 - v. For the same value p, the partial voltage v1 taken must be greater than before, namely by the value v, higher, and an equal change d U of the high voltage then results from a greater absolute change in the effective value Die from FIGS 1c graphs show in Fig. 1b the current I output by the main generator Gp as a function of its excitation voltage E2 and in Fig. 1c, the excitation voltage E2 supplied by the auxiliary generator GE as a function of the value of the applied control voltage p. The transition from operation practically taking place with no-load current 1a (see is made possible. This change in the voltage p presupposes that the high voltage U has changed by the amount d U = d p - ia. This change d U therefore represents the voltage drop at the terminals between idle operation and full load operation. This results in the characteristic U (I), which gives the main generator Gp the control arrangement and which is shown in FIG. 1d.

Diese Charakteristik wird um so weniger geneigt sein und daher einen um so geringeren Spannungsabfall d U und damit eine um so bessere Regelungswirkung zeigen a) je größere Schrägneigungen die Tangenten an die Charakteristik I (E2) des Generators Gp in der dem Spannungsabfall d EZ entsprechenden Betriebszone aufweisen, b) je schneller sich die Veränderung der Spannung des Generators GE in Abhängigkeit von der Steuerspannung vollzieht, c) je größer die an der Widerstandskette R abgenommene Teilspannung ist und damit je höher für einen gegebenen Erregergenerator GE die Gegenspannungvo wird und je mehr infolgedessen die Möglichkeit des Arbeitens mit einem kleinen Verhältnis n = U 'UI besteht. Man kann die Empfindlichkeit der Regelanordnung zum Zweck der Verringerung des Spannungsabfalles A U bei Belastung auch dadurch vergrößern, daß man auf den Generator GE mittels eines Verstärkers, z. B. einer als Gleichstromverstärker geschalteten Elektronenröhre, einwirkt. Der Wert der so ausgeregelten Hochspannung kann durch Beeinflussung von Stromkreisen mit niedriger Spannung verändert werden, was beispielsweise durch Verschiebung des Läufers K an der Widerstandskette R und durch eine dadurch hervorgerufene Veränderung des Verhältnisses ya geschehenkann. DerWert derSpannungvl beträgt nämlich im Maximum nur einige wenige Hundert Volt. Schließlich kann die Relation zwischen der Steuerspannung p und der Lieferspannung U auch in anderer Weise wie durch einen Spannungsteiler mit Widerständen erzielt werden, indem man beispielsweise eine umlaufende elektrostatisch beeinflußte Vorrichtung von einer den drehbaren elektrostatischen Voltmetern ähnlichen Ausführung verwendet.This characteristic will be less inclined and therefore show a lower voltage drop d U and thus a better control effect a) the greater the inclination the tangents to the characteristic I (E2) of the generator Gp in the operating zone corresponding to the voltage drop d EZ have, b) the faster the change in the voltage of the generator GE takes place as a function of the control voltage, c) the greater the partial voltage taken from the resistor chain R and thus the higher the countervoltage vo is for a given exciter generator GE and the more consequently the There is a possibility of working with a small ratio n = U 'UI. You can increase the sensitivity of the control arrangement for the purpose of reducing the voltage drop AU under load, that one on the generator GE by means of an amplifier, z. B. an electron tube connected as a DC amplifier acts. The value of the high voltage regulated in this way can be changed by influencing circuits with low voltage, which can be done, for example, by moving the rotor K on the resistor chain R and by changing the ratio ya as a result. This is because the value of the voltage V1 is only a few hundred volts at its maximum. Finally, the relation between the control voltage p and the supply voltage U can also be achieved in another way, such as by means of a voltage divider with resistors, for example by using a rotating electrostatically influenced device of a design similar to the rotating electrostatic voltmeters.

Wenn der Hauptgenerator Gp eine Spannung, bei der seine isolierte Klemme positiv wird, liefern soll, wird der Hilfsgenerator GE an den Ionisator 1 oder an den Induktor 2 angeschlossen, je nachdem das Potential seiner isolierten Klemme positiv oder negativ ist. In beiden Fällen ist es unerläßlich, daß die absoluten Werte der Spannungen E2 und P sich im entgegengesetzten Sinne ändern. Bei der Mehrzahl der gewöhnlichen elektronischen Spannungsquellen erfordert diese Bedingung, daß der Anschluß des Generators GE über ein die Polarität des Potentials des Punktes x umkehrendes und außerdem eine verstärkende Wirkung ausübendes elektrisches Gerät, z. B. eine Elektronenröhre, erfolgt und daß die Richtung der Abzweigung der Spannungsquelle CT gleichfalls umgekehrt wird.When the main generator Gp has a voltage at which its isolated If the terminal is positive, the auxiliary generator GE is sent to the ionizer 1 or connected to the inductor 2, depending on the potential of its isolated Terminal is positive or negative. In both cases it is essential that the absolute Values of the voltages E2 and P change in the opposite sense. With the majority of ordinary electronic power sources, this condition requires that the connection of the generator GE via a polarity of the potential of the point x reversing electrical device that also has a reinforcing effect, z. B. an electron tube, and that the direction of the junction of the voltage source CT is also reversed.

Der Erregergenerator GE wird vorteilhafterweise mit Gleichrichtern versehen und durch Impulse oder Schwingungen von verhältnismäßig hoher Frequenz, z. B. von 20 bis 300 kHz, gespeist. Kleine Generatoren dieser Art werden bereits laufend für verschiedene Zwecke, insbesondere beim Fernsehen, benutzt.The exciter generator GE is advantageously with rectifiers provided and by impulses or vibrations of relatively high frequency, z. B. from 20 to 300 kHz fed. Small generators of this type are already being used continuously used for various purposes, especially television.

Fig. 2 zeigt eine für den Erregergenerator vorteilhaft geeignete Schaltanordnung, bei welcher der Abschnitt om einer Spule B von einem Strom durchflossen wird, der eine Funktion der an eine Pentode H angelegten Ruhe-Steuerspannung -(Vgo -[-p) ist. Ein kleiner, nicht dargestellter Oszillator überlagert dieser Steuerspannung eine Sägezahnspannung, welche periodisch die Pentode H verblockt und so plötzlich den Strom auf den Nullwert bringt. Bei jeder Stromunterbrechung in der Röhre H erscheint zwischen der Klemme ma der Spule B und der Erde eine beträchtliche Überspannung Va, auf welche gedämpfte Schwingungen folgen. Die Spule B verhält sich dann wie ein Aufwärtstransformator gegenüber der Gleichrichterschaltung, an welche sie Strom liefert. Diese Gleichrichterschaltung ist als Spannungsverstärker ausgebildet und enthält drei Kondensatoren Ci, C2 und C3 und drei Gleichrichter R, und R2 und R3. Zwischen der Ausgangsklemme Se und der Erde tritt schließlich eine Gleichspannung E2 auf, welche eine Funktion der Überspannung Va und daher des unterbrochenen Stromes und somit der an die Pentode H angelegten Steuerspannung p ist. Wenn das negative Potential p des Punktes x (vgl. Fig. 1 a) im absoluten Wert zunimmt, ergibt sich eine Verringerung der Spannung E2.2 shows a switching arrangement which is advantageously suitable for the exciter generator, in which the section om of a coil B is traversed by a current which is a function of the quiescent control voltage - (Vgo - [- p) applied to a pentode H. A small oscillator, not shown, superimposes a sawtooth voltage on this control voltage, which periodically blocks the pentode H and thus suddenly brings the current to zero. Whenever the current in the tube H is interrupted, a considerable overvoltage Va appears between the terminal ma of the coil B and the earth, which is followed by damped oscillations. The coil B then behaves like a step-up transformer with respect to the rectifier circuit to which it supplies current. This rectifier circuit is designed as a voltage amplifier and contains three capacitors Ci, C2 and C3 and three rectifiers R, and R2 and R3. Finally, a DC voltage E2 occurs between the output terminal Se and the earth, which is a function of the overvoltage Va and therefore the interrupted current and thus the control voltage p applied to the pentode H. If the negative potential p of the point x (cf. FIG. 1 a) increases in absolute value, there is a reduction in the voltage E2.

Aus Fig. 3 ist eine weitere für den Erregergenerator vorteilhafte Schaltanordnung ersichtlich, bei welcher eine Pentode H als normaler Oszillator auf Grund der Verbindung ihrer Anode und ihres kathodenseitigen Gitters mit je einer besonderen Primärwicklung A bzw. F eines Transformators L wirksam ist, dessen Sekundärspule C Hochspannung führt. Dieser Transformator arbeitet mit einer Frequenz, die im allgemeinen zwischen 20 kHz (Wicklung mit magnetischem Stromkreis) und 3C0 kHz (Wicklung mit Luft) gewählt wird. Die Klemmen X und Y der Sekundärspule C speisen dann irgendeine nicht dargestellte Gleichrichterschaltung für eine Halbwelle oder Verdoppelung oder Vervielfachung der Spannung.From Fig. 3, another is advantageous for the exciter generator Switching arrangement can be seen in which a pentode H as a normal oscillator due to the connection of their anode and their grid on the cathode side with one each special primary winding A or F of a transformer L is effective, its secondary coil C leads to high voltage. This transformer operates at a frequency that in general between 20 kHz (winding with magnetic circuit) and 3C0 kHz (winding with Air) is selected. The terminals X and Y of the secondary coil C then feed either one Rectifier circuit, not shown, for a half-wave or doubling or Multiplication of the voltage.

Die mittlere Polarisation der Pentode H legt infolge ihrer Bindung an die Spannung P in einem gewissen Ausmaß bei der Schaltanordnung nach Fig. 2 oder 3 den Wert der gleichgerichteten Hochspannung fest. Die Schaltung nach Fig. 1 a arbeitet in befriedigender Weise, wenn sich der Generator G#p mit einer mäßigen Erregerspannung begnügt und für den Betrieb des Hauptgenerators Gp mit einer ungefähr konstanten Drehzahl bestimmt ist. Im gegenteiligen Fall muß man einige Änderungen in der Schaltanordnung vornehmen.The mean polarization of the pentode H is due to its bond to the voltage P to a certain extent in the switching arrangement according to FIG. 2 or 3 determines the value of the rectified high voltage. The circuit of Fig. 1 a works in a satisfactory way when the generator G # p with a moderate Excitation voltage contented and for the operation of the main generator Gp with an approximately constant speed is determined. In the opposite case you have to make some changes in the switching arrangement.

Versuche haben nämlich gezeigt, daß beispielsweise ein elektrostatischer Generator mit rotierendem Elektrizitätsträger aus Isolierstoff, der eine Länge von 250 mm und einen Durchmesser von 140 mm hat und der bei zweipoliger Ausführung eine Leistung von 300 W bei 150 kV liefert, mit einer Erregung versehen werden muß, welche sich von 20 bis 40 kV zwischen Leerlauf und Vollast ändern kann. Infolgedessen läßt sich die Regelung einer derartigen Maschine schwer durch kleine Hochspannungsgeneratoren der beschriebenen Ausführungsart erzielen, da diese meist Spannungen von nur ungefähr 20 kV ergeben, die im Höchstfall um einige Kilovolt durch Einstellung der Steuerspannung vergrößerbar sind. Man muß daher in bestimmten Fällen zwischen dem Erregergenerator GE und dem Hauptgenerator Gp eine als Verstärker wirkende elektrostatische Maschine vorsehen, indem man von der Eignung elektrostatischer Generatoren mit Elektrizitätsträgern aus leitendem oder isolierendem Werkstoff zur Verwendung in Verstärkerschaltung Gebrauch macht.Tests have shown that, for example, an electrostatic Generator with rotating electricity carrier made of insulating material, which has a length of 250 mm and a diameter of 140 mm and the two-pole version has a Power of 300 W at 150 kV supplies, must be provided with an excitation, which can change from 20 to 40 kV between idle and full load. As a result, lets It is difficult to control such a machine with small high-voltage generators achieve the described embodiment, since these tensions are usually only approximate 20 kV, which can be increased by a few kilovolts by setting the control voltage can be enlarged. Therefore, in certain cases, you have to move between the exciter generator GE and the main generator Gp an electrostatic machine acting as an amplifier Provide by considering the suitability of electrostatic generators with carriers of electricity Made of conductive or insulating material for use in amplifier circuits Makes use.

Fig. 4a zeigt ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Schaltung eines elektrostatischen Generators mit z. B. aus Isolierstoff bestehendem Elektrizitätsträger. Nach Fig. 4a läßt eine Gleichspannungsquelle 8, z. B. eine Batterie, einen Potentialunterschied E zwischen dem Ladeinduktor 9 und dem Ladeionisator 10 des elektrostatischen Generators auftreten, während der Abgabeinduktor 11 und der Abgabeionisator 12 des Generators einen Strom i' nach dem Empfangsstromkreis Q liefern und an diesem die Spannung V erzeugen.Fig. 4a shows an embodiment of such a circuit of an electrostatic generator with z. B. made of insulating material electricity carrier. According to Fig. 4a, a DC voltage source 8, for. B. a battery, a potential difference E between the charging inductor 9 and the charging ionizer 10 of the electrostatic generator occur, while the output inductor 11 and the output ionizer 12 of the generator deliver a current i ' to the receiving circuit Q and generate the voltage V at this.

Wenn die für die Ausführung eines elektrostatischen Generators bestimmenden Faktoren, wie z. B. Dicke und Werkstoff des Läufers, Abstand zwischen Ionisator und Läufer, Eigenschaft und Druck des Füllgases gegeben sind, wird für eine bestimmte Umdrehungsgeschwindigkeit der von der Maschine gelieferte Strom eine Funktion der Spannung E sein. Der anfangs auf dem Nullwert befindliche Strom tritt ziemlich plötzlich mit größerem Wert auf, wenn die Spannung E einen Wert Ea erreicht, welcher der ».Zündschwelle« der Ionisatoren entspricht. Der Strom nimmt dann sehr rasch in Abhängigkeit von der Spannung E in einem beinahe linearen Verlauf in einer bestimmten Zone zu, während von einem bestimmten Wert ab eine Sättigung eintritt.If the determinative for the execution of an electrostatic generator Factors such as B. Thickness and material of the rotor, distance between the ionizer and runner, property and pressure of the filling gas are given for a given The speed of rotation of the current supplied by the machine is a function of the Voltage be E. The current, which is initially at zero, occurs quite suddenly with a larger value when the voltage E reaches a value Ea, which is the "ignition threshold" corresponds to the ionizers. The current then decreases very quickly as a function of of the voltage E in an almost linear course in a certain zone, while saturation occurs from a certain value.

Die Kurve des Stromes i' = f (E) ändert sich etwas, je nachdem die Maschine im Kurzschluß bei der Ausgangsspannung Null arbeitet oder dagegen auf einen Stromkreis Q Strom liefert und an dessen Klemmen die Spannung V erzeugt. Das Auftreten dieser Spannung macht sich in der Maschine durch störende Nebenfelder geltend, die als Rückwirkung eine Verminderung des Stromes i' mit zunehmender Spannung V bei Gleichheit der Erregung zur Folge haben.The curve of the current i '= f (E) changes somewhat, depending on whether the machine is working in the short circuit at the output voltage zero or, on the other hand, supplies current to a circuit Q and generates the voltage V at its terminals. The occurrence of this voltage asserts itself in the machine through disruptive secondary fields which, as a reaction, result in a reduction in the current i 'with increasing voltage V when the excitation is equal.

Auf jeden Fall ist es möglich, die aus Fig. 4b ersichtliche reelle Kurve i' = f (E) unter der Lieferspannung V zu ziehen, die durch die Gleichung V = Qi bestimmt ist, iil welcher Q den wirklichen Widerstand des Stromkreises oder dessen Äquivalent in dem betrachteten Betriebspunkt darstellt. Wenn man von dieser Kurve i' = f (E) ausgeht, kann man für jeden Arbeitspunkt die sogenannte »Steilheit« der Maschine bestimmen, welche den Wert hat und die man z. B. in Mikroampere pro Kilovolt ausdrückt.In any case, it is possible to draw the real curve i '= f (E) shown in Fig. 4b under the supply voltage V, which is determined by the equation V = Qi, where Q is the real resistance of the circuit or its equivalent represents in the operating point under consideration. If one starts from this curve i '= f (E) , one can determine the so-called "steepness" of the machine for each working point, which determines the value has and which one z. B. in microamps per kilovolt.

Die »Steilheit« ist ungefähr konstant in dem ganzen Bereich, wo die Kurve i' = f (E.) sich einer Geraden nähert, und sie ändert sich naturgemäß beiderseits dieses. Bereiches. Außerdem ist sie auch eine Funktion von bestimmten baulichen Merkmalen der Maschine. Für eine gegebene Maschine, welche unter bestimmten Betriebsbedingungen und auf einen festgelegten Belastungswiderstand arbeitet, ist die Steilheit ein genau bestimmtes Kennzeichen.The "steepness" is roughly constant in the whole area where the curve i '= f (E.) approaches a straight line, and it naturally changes on both sides of this. Area. It is also a function of certain structural features of the machine. For a given machine, which works under certain operating conditions and with a defined load resistance, the steepness is a precisely defined characteristic.

Wenn die Maschine nach Fig. 4a an einen Verbrauchsstromkreis Q Strom liefert, der als ein dem ohmschen Gesetz folgender Widerstand angenommen sei, wird eine Spannung V = Q . i' an den Klemmen dieses Stromkreises auftreten. Ändert sich die Erregung um den Betrag AE, so muß sich der Strom um den Wert AV=Q.di'=QsAE ändern. Man kann dann schreiben AV=kAE, wobei k = Qs ist.If the machine according to FIG. 4a supplies current to a consumption circuit Q, which is assumed to be a resistance following Ohm's law, a voltage V = Q. i 'occur at the terminals of this circuit. If the excitation changes by the amount AE, the current must change by the value AV = Q.di '= QsAE. One can then write AV = kAE, where k = Qs.

Der Faktor k stellt eine Verstärkungszahl dar, welche die verstärkende Wirkung einer elektrostatischen Maschine ersichtlich macht. Die Änderungen der Ausgangsspannung sind h-mal größer als die Änderungen der Erregerspannung oder der »Eintrittsspannung«.The factor k represents a gain number, which is the reinforcing Makes the effect of an electrostatic machine visible. The changes in output voltage are h times greater than the changes in the excitation voltage or the "entry voltage".

Alle diese Überlegungen bleiben unabhängig davon. gültig, welche Polarität durch die Erregerspannungsquelle 8 (vgl. Fig. 4a) dem Generator aufgedrückt wird. und ob diese Spannungsquelle dem Ladeinduktor 9 eine Steuerspannung aufdrückt oder zwischen dem Ladeionisator 10 und der Masse eingeschaltet ist. Man kann auch den als dem ohmschen Gesetz folgend angenommenen Belastungswiderstand Q durch irgendeine beliebige andere die gewünschte Spannungs-Strom-Charakteristik U(1) aufweisende Belastung ersetzen. Die Verstärkungszahl ist dann eine Funktion des äquivalenten Widerstandes dieser Belastung in dem betrachteten Arbeitspunkt. Meist kommt jedoch ein mindestens angenähert dem ohmschen Gesetz folgender Belastungswiderstand in-Betracht, da er bei der gesamten Schaltanordnung eine ungefähr linear verlaufende Verstärkung in der ganzen benutzten Arbeitszone zur Folge hat.All of these considerations remain independent. valid, which polarity is impressed on the generator by the excitation voltage source 8 (see. Fig. 4a). and whether this voltage source impresses a control voltage on the charging inductor 9 or is connected between the charging ionizer 10 and ground. The load resistance Q, which is assumed to follow Ohm's law, can also be replaced by any other load having the desired voltage-current characteristic U (1). The gain factor is then a function of the equivalent resistance of this load at the operating point under consideration. In most cases, however, a load resistance which at least approximately follows Ohm's law comes into consideration, since it results in an approximately linear amplification in the entire work zone used in the entire switching arrangement.

Eine Veränderung der Eintrittsspannung E wirkt sich auf die Ausgangsspannung V mit einer gewissen Verzögerung aus, welche durch die Übertragungszeit der elektrischen Ladungen von den Ladeionisatoren bis zu den Abgabeionisatoren und weiterhin durch die für die Ladung oder Entladung der Eigen- oder Nebenkapazitäten des Abnahmestromkreises notwendigen Zeit bedingt ist. Die Ansprechzeit kann ziemlich gering gehalten werden, damit sie mit der Mehrheit der auftretenden Probleme vereinbar ist, insbesondere, wenn die Verstärkermaschine in einem Regelungsstromkreis benutzt ist. Um die Ansprechzeit zu verringern, kann man die Drehgeschwindigkeit und die Polzahl der Maschine erhöhen sowie die Kapazitäten des Abnahmestromkreises verringern.A change in the input voltage E affects the output voltage V with a certain delay caused by the transmission time of the electrical Loads from the loading ionizers to the delivery ionizers and continuing through those for charging or discharging the internal or secondary capacities of the acceptance circuit necessary time. The response time can be kept quite short, so that it is compatible with the majority of the problems that arise, in particular, when the amplifier machine is used in a control circuit. To the response time To decrease, you can increase the speed of rotation and the number of poles of the machine and reduce the capacities of the acceptance circuit.

Für eine Geschwindigkeit von 3000 Umdrehungen in der Minute ist bei einer Maschine mit lediglich zwei Polen die Übertragungszeit nur von der Größenordnung eines Hundertstel einer Sekunde. Versuche mit einem zweipoligen Generator mit aus Isolierstoff bestehendem Elektrizitätsträger und zylindrischem Läufer haben bei einem Läuferdurchmesser = 90 mm einer Dicke der Zylinderwand = 2 mm einer Läuferlänge = 40 mm einer Umlaufgeschwindigkeit = 2 800 Umdrehungen in der Minute einer Gasfüllung aus Wasserstoff unter einem Druck = 12 Atmosphären einem Belastungswiderstand Q = 1000 MÜ zu folgenden Ergebnissen geführt: Zündungsschwelle Ea ........ 14 kV Benutzte Zone i' ............ von 10 bis 40,A V ............ von 10 bis 40kV Notwendige Änderung der Erregung zur Deckung der Benutzungszone ............... 15,3 bis 16,3 kV Mittlere Steilheit in der benutzten Zone .............. s = 30#LA/kV Mittlere Verstärkungszahl in der Benutzungszone ............. k = 30 Fig. 5 a zeigt eine mit einem elektrostatischen Verstärkergenerator Ga versehene Regelungsanordnung, bei welcher die Polarität der isolierten Klemme des Hauptgenerators Gp negativ ist. Der Generator GE liefert gemäß Fig. 5a die primäre Erregerspannung +E1, welche sich vermindert, wenn die ihm zugeführte Steuerspannung im absoluten Wert zunimmt. Diese Spannung El erregt den elektrostatischen Verstärkergenerator Ga, der an den Klemmen seines Belastungswiderstandes o die Spannung E2 erzeugt, die zur Erregung des Hauptgenerators Gp dient, dessen Ladeinduktor 2 positiv ist. Ein Teil der gelieferten Spannung U, den man an der Widerstandskette R abnimmt, wird mit der durch die Spannungsquelle CT gelieferten Bezugsgegenspannung verglichen, und der Spannungsunterschied wird als Steuerspannung dem Generator GE zugeführt.For a speed of 3000 revolutions per minute in a machine with only two poles, the transmission time is only on the order of a hundredth of a second. Experiments with a two-pole generator with an electricity carrier made of insulating material and a cylindrical rotor have a rotor diameter = 90 mm, a cylinder wall thickness = 2 mm, a rotor length = 40 mm, a rotation speed = 2,800 revolutions per minute, a gas filling of hydrogen under a pressure = 12 Atmospheres with a load resistance Q = 1000 MT led to the following results: Ignition threshold Ea ........ 14 kV Zone used i ' ............ from 10 to 40, AV .... ........ from 10 to 40kV Necessary change in excitation to cover the zone of use ............... 15.3 to 16.3 kV Average slope in the zone used. ............. s = 30 # LA / kV Average gain in the zone of use ............. k = 30 Fig. 5 a shows one with an electrostatic Amplifier generator Ga provided control arrangement in which the polarity of the isolated terminal of the main generator Gp is negative. According to FIG. 5a, the generator GE supplies the primary excitation voltage + E1, which decreases when the control voltage supplied to it increases in absolute value. This voltage El excites the electrostatic amplifier generator Ga, which generates the voltage E2 at the terminals of its load resistor o, which is used to excite the main generator Gp, the charging inductor 2 of which is positive. Part of the voltage U supplied, which is taken from the chain of resistors R, is compared with the reference counter voltage supplied by the voltage source CT, and the voltage difference is fed to the generator GE as a control voltage.

Fig. 5 b, 5 c, und 5 d veranschaulichen die Ansprechkurven der drei Generatoren GE und Ga sowie Gp, und Fig. 5e, 5 f und 5 g lassen die gleichen Kurven erkennen und zeigen die zwischen ihnen bestehenden Beziehungen. Wie ersichtlich, erfordert der Übergang vom Leerlauf (Strom Ia) zum Betrieb mit Vollast (Strom Ib) die Änderung AE, der Erregung für den Generator Gp, welche auf Grund des Vorhandenseins des Generators Ga auf AE, für den Generator GE vermindert wird. Diese Veränderung AE, wird durch eine Veränderung dp der Steuerspannung hervorgerufen. Wie Versuche gezeigt haben, können die Änderungen der verschiedenen Spannungen nach Größenordnungen erfolgen, bei denen beispielsweise, wenn die Spannung EZ sich von 20 bis 40 kV bei AE, = 20 kV ändern soll, die Spannung Ei sich von 15 000 bis 15 500 Volt bei d El = 500 Volt und die Spannungp sich von -20 bis -30 Volt bei dP=10 Volt ändern muß.FIGS. 5 b, 5 c, and 5 d illustrate the response curves of the three generators GE and Ga and Gp, and FIGS. 5e, 5 f and 5 g show the same curves and show the relationships between them. As can be seen, the transition from idling (current Ia) to operation at full load (current Ib) requires the change AE, the excitation for the generator Gp, which is reduced due to the presence of the generator Ga to AE, for the generator GE. This change AE is caused by a change dp in the control voltage. As tests have shown, the changes in the various voltages can be made according to magnitudes, in which, for example, if the voltage EZ is to change from 20 to 40 kV at AE = 20 kV, the voltage Ei from 15,000 to 15,500 volts d El = 500 volts and the voltage p must change from -20 to -30 volts at dP = 10 volts.

Da bei der Schaltanordnung nach Fig. 5 a die isolierte Klemme des Hauptgenerators G15 als negativ angenommen ist und der Generator GE, wie bei den normalen kleinen Generatoren für Fernsehzwecke üblich, eine positive isolierte Klemme aufweist, muß die Spannung Ei unter diesen Umständen an den Ladeionisator 6 des Verstärkergenerators Ga angelegt werden, und die Rück= kopplung tritt im günstigen Richtungssinn auf, wenn die Spannungsquelle GE so arbeitet, daß die Spannung EI sich vermindert, wenn die Steuerspannung p im absoluten Wert zunimmt.Since in the circuit arrangement according to FIG. 5 a, the isolated terminal of the Main generator G15 is assumed to be negative and the generator GE, as with the normal small generators common for television purposes, a positive isolated terminal has, the voltage Ei must under these circumstances to the charge ionizer 6 des Amplifier generator Ga are applied, and the feedback occurs in the favorable Sense of direction when the voltage source GE works so that the voltage EI decreases when the control voltage p increases in absolute value.

Fig.6 veranschaulicht eine der Regelschaltung nach Fig. 5 a ähnliche Schaltanordnung, bei der aber die isolierte Klemme des Nutzstromkreises positiv ist. Hierbei muß die von dem Verstärkergenerator Ga gelieferte Erregerspannung E2 derart bemessen sein, daß der Ladeinduktor des Hauptgenerators Gp negativ ist. Der Generator GE wird dann an den Ladeionisator 6 oder an den Ladeinduktor 7 des Verstärkergenerators Ga angeschlossen, je nachdem die Polarität seiner isolierten Klemme negativ oder positiv ist.FIG. 6 illustrates a switching arrangement similar to the control circuit according to FIG. 5 a, but in which the isolated terminal of the useful circuit is positive. The excitation voltage E2 supplied by the amplifier generator Ga must be dimensioned in such a way that the charging inductor of the main generator Gp is negative. The generator GE is then connected to the charging ionizer 6 or to the charging inductor 7 of the amplifier generator Ga , depending on whether the polarity of its isolated terminal is negative or positive.

Wenn der Generator GE so ausgeführt ist, daß seine Ausgangsspannung abnimmt, während das Potential des Punktes x im absoluten Wert zunimmt, ist es notwendig, den Richtungssinn der Veränderungen der an der Widerstandskette R abgenommenen Teilspannung umzukehren, was beispielsweise mit Hilfe einer geeignet geschalteten und gleichzeitig als Verstärker wirkenden Elektronenröhre geschehen kann. Gemäß Fig.6 wird diese Elektronenröhre T durch eine Anodenspannung Vd über einen an die Kathode angeschlossenen Widerstand gespeist. Der Änderungssinn der Steuerspannung P wird auf diese Weise umgekehrt und die Rückkopplung in dem richtigen Sinn ausgeübt, d. h., bei Erhöhung der Spannung U nimmt die Spannung P' im absoluten Wert ab und die Steuerspannung P im absoluten Wert zu, und das Potential El wird verringert.If the generator GE is designed so that its output voltage decreases, while the potential of the point x increases in absolute value, it is necessary to the sense of direction of the changes in the partial voltage taken from the resistor chain R. reverse what, for example, with the help of a suitably switched and simultaneously acting as an amplifier electron tube can happen. According to Fig.6 this is Electron tube T by an anode voltage Vd through a connected to the cathode Resistance fed. The sense of change of the control voltage P becomes in this way vice versa and the feedback exercised in the correct sense, d. i.e. when increasing the voltage U decreases the voltage P 'in the absolute value and the control voltage P increases in absolute value, and the potential El is reduced.

`'renn man einen Generator verwenden will, dessen Polarität bei der isolierten Klemme nach Belieben gewechselt werden kann, müssen bei einer Schaltanordnung, wie sie Fig. 6 zeigt, verschiedene Änderungen vorgenommen werden, damit die isolierte Klemme negativ wird, was einerseits den Kurzschluß des die Röhre T enthaltenden Schaltgebildes und anderseits die Verbindung des Generators GE an den Ladeionisator 6 anstatt an den Ladeinduktor 7 des Generators Ga erfordert. Die für den Anschluß des Generators GE an den Ladeionisator 6 vorzunehmenden Änderungen der Schaltanordnung sind Verbindungen unter Hochspannung, die daher praktisch zu vermeiden sind, so daß an ihrer Stelle die Verwendung eines die Einwirkung nur auf Organe mit niedriger Spannung erfordernden Polaritätswechslers erwünscht erscheint, wofür beispielsweise die aus Fig.7 und 8 ersichtlichen elektrostatischen Generatoren geeignet sind.If you want to use a generator whose polarity is the insulated terminal can be changed at will, must be in a switching arrangement, As shown in Fig. 6, various changes are made to the isolated Terminal becomes negative, which on the one hand is the short circuit of the tube T containing Circuit structure and on the other hand the connection of the generator GE to the charge ionizer 6 instead of the charging inductor 7 of the generator Ga requires. The one for the connection of the generator GE to the charge ionizer 6 changes to be made to the switching arrangement if connections are under high voltage, which should therefore be avoided in practice, see above that in their place the use of an act only on organs with lower Voltage requiring polarity changer appears desirable, for which, for example which can be seen from Fig.7 and 8 electrostatic generators are suitable.

Der elektrostatische Generator nach Fig. 7 umfaßt außer einem aus Isolierstoff bestehenden umlaufenden Elektrizitätsträger 16 einen geerdeten Ladeionisator I, und einen an einen Erregergenerator 13 angeschlossenen Ladeinduktor Dl sowie einen mit der isolierten Ausgangsklemme 14 verbundenen Abgabeionisator I2 und einen an diese Klemme ebenfalls herangeführten Abgabeinduktor D2, ferner einen über einen Hilfsstromkreis 15 geerdeten Abgabeionisator 13 und einen mit diesem verbundenen Abgabeinduktor D3 und weiterhin einen an den Abgabeionisator I3 angeschlossenen Ladeinduktor D4 und einen zu diesem gehörigen geerdeten Ladeionisator 14.The electrostatic generator of Fig. 7 includes one other than one Insulating material existing circulating electricity carrier 16 a grounded charge ionizer I, and a charging inductor Dl connected to an exciter generator 13 as well as a delivery ionizer I2 connected to the isolated output terminal 14 and a output inductor also brought up to this terminal D2, furthermore one via an auxiliary circuit 15 grounded discharge ionizer 13 and one with this connected delivery inductor D3 and also one connected to the delivery ionizer I3 Charging inductor D4 and an earthed charging ionizer 14 associated with it.

Nimmt man an, daß die Spannungsquelle 13 den Induktor Dl auf ein positives Potential bringt, so werden, wenn der Läufer 16 sich in der durch den Pfeil f1 angedeuteten Richtung dreht, die durch den Ionisator Il abgegebenen negativen Ladungen durch den Ionisator I2 aufgenommen, und das Potential der Abgabeklemme 14 ist negativ.Assuming that the voltage source 13, the inductor Dl to a positive Brings potential, so when the rotor 16 is in the indicated by the arrow f1 Direction rotates, the negative charges given off by the ionizer II the ionizer I2 received, and the potential of the delivery terminal 14 is negative.

Wenn der Läufer 16 sich dagegen in dem durch den Pfeil f2 angegebenen Drehsinn bewegt, werden die von dem Ionisator I1 abgegebenen negativen Ladungen durch den Ionisator I3 aufgenommen und über den Stromweg 15 abfließen sowie an dessen Klemmen eine dem Ladeinduktor D4 ein negatives Potential verleihende Spannung zum Entstehen bringen. Der Ladeionisator 14, der diesem Induktor D4 gegenüberliegt, wird auf den Läufer positive Ladungen übertragen, welche durch den Ionisator I2 abgenommen werden, so daß das Potential der Klemme 14 positiv wird.If, however, the runner 16 is in the position indicated by the arrow f2 When the direction of rotation is moved, the negative charges emitted by the ionizer I1 are displaced absorbed by the ionizer I3 and flow off via the current path 15 as well as on its Clamp a voltage that gives the charging inductor D4 a negative potential Bring arising. The charging ionizer 14, which is opposite this inductor D4, positive charges are transferred to the rotor, which are generated by the ionizer I2 be removed so that the potential of the terminal 14 is positive.

Die in Fig. 7 dargestellte Schaltanordnung eines elektrostatischen Generators kann vielfache Abänderungen erfahren, von denen einige aufgezählt seien: a) Die unter der Annahme einer positiven isolierten Klemme der ErregerspannungsquelIe 13 gegebene Schilderung von Arbeitsvorgängen gilt in gleicher Weise, wenn diese Klemme negativ ist, wobei jedoch alle Polaritäten geändert sind.The circuit arrangement shown in Fig. 7 of an electrostatic Generators can experience many modifications, some of which are listed: a) Assuming a positive isolated terminal of the excitation voltage source 13 given description of work processes applies in the same way if these Terminal is negative, but with all polarities changed.

b) Statt den Ladeinduktor D1 zu polarisieren, kann die Erregerspannungsquelle 13 zwischen dem Ionisator Il und der Erde eingeschaltet werden, muß aber dann den gleichen Strom wie die Maschine liefern.b) Instead of polarizing the charging inductor D1, the excitation voltage source can 13 are switched on between the ionizer II and the earth, but must then the deliver the same current as the machine.

c) Die Maschine kann so ausgeführt sein, daß die vier aus je einem Induktor und einem gegenüberliegenden Zonisator bestehenden Gruppen von Generatorteilen unter je 90° gegeneinander versetzt sind. Jedoch kann es vorzuziehen sein, diese Gruppen unter Berücksichtigung der Potentialunterschiede, welche zwischen ihnen im Laufe des Betriebes auftreten, über den Läufer und Ständer zu verteilen. Da im allgemeinen die Liefer- oder Abgabespannung größer als die direkten oder indirekten Erregerspannungen ist, kann es vorteilhaft sein, die Ausdehnung der Hilfssektoren S2 und S3 zugunsten der Hauptsektoren S1 und S4 zu verringern.c) The machine can be designed so that the four of each one Inductor and an opposing zonizer consisting of groups of generator parts are offset from each other by 90 °. However, this may be preferable Groups taking into account the potential differences that exist between them occur in the course of operation, to be distributed over the rotor and stand. Since in in general, the supply or output voltage is greater than the direct or indirect ones Excitation voltages, it can be advantageous to extend the auxiliary sectors S2 and S3 to decrease in favor of the main sectors S1 and S4.

d) Der Hilfsstromkreis 15 kann durch einen einfachen, dem ohmschen Gesetz gehorchenden Widerstand gegeben sein. In bestimmten Fällen kann es sich dagegen empfehlen, einen diesem Gesetz nicht folgenden Widerstand, einen Stromkreis mit nicht linearer Spannungs- und Strom-Charakteristik, einen Stromkreis mit elektrischer Entladung oder einen ähnlichen Stromkreis zu verwenden. Der Stromkreis wirkt nämlich auf die allgemeine Charakteristik der Maschine ein, so daß es auf diese Weise möglich ist, die Maschine auf den gewünschten Betriebsgang zu bringen.d) The auxiliary circuit 15 can by a simple, the ohmic Resistance obeying the law must be given. In certain cases it can be against it recommend a circuit with a resistance that does not follow this law non-linear voltage and current characteristics, a circuit with electrical Discharge or similar circuit. The circuit works namely on the general characteristics of the machine so that it can be done that way is to bring the machine to the desired operating gear.

e) Der elektrostatische Generator kann außerdem als Verstärker in einer entsprechenden Schaltung benutzt werden.e) The electrostatic generator can also be used as an amplifier in a corresponding circuit can be used.

Fig. 8 zeigt einen elektrostatischen Generator mit vier umlaufenden leitenden Elektrizitätsträgern 20 und vier Induktoren 18, 19, 26, 24 in einer nach dem Prinzip von Fig. 7 9,usgeführten Schaltanordnung mit einer Erregerspannungsquelle 17 und einem Hilfsstromkreis 25 sowie einer Abgabeklemme 23 und Bürsten .21, 22. Wenn die isolierte Klemme der Erregerspannungsquelle 17 positiv ist und die leitenden Elektrizitätsträger 20 in der Pfeilrichtung f l umlaufen, unterbricht der vor dem Induktor 18 gelegene Elektrizitätsträger 20 seinen Kontakt mit der an die Masse angeschlossenen Bürste 21 und nimmt nega- tive Ladungen mit sich. Diese Ladungen werden durch die Bürste 22 abgenommen, die an den Abnahmeinduktor 19 und an die isolierte Abgabeklemme 23 angeschlossen ist, so daß sich ein negatives Potential für die Klemme 23 ergibt.Fig. 8 shows an electrostatic generator with four circulating conductive electricity carriers 20 and four inductors 18, 19, 26, 24 in a circuit arrangement based on the principle of Fig. 7-9 with an excitation voltage source 17 and an auxiliary circuit 25 as well as an output terminal 23 and brushes .21, 22. If the isolated terminal of the excitation voltage source is positive 17 and the conductive electricity carrier 20 rotate fl in the arrow direction, the location of inductor 18 carriers of electricity stops 20 its contact with the connected to the ground brush 21 and takes nega- tive charges with himself. These charges are removed by the brush 22, which is connected to the removal inductor 19 and to the isolated output terminal 23, so that a negative potential for the terminal 23 results.

- Wenn die Elektrizitätsträger 20 in dem durch den Pfeil f 2 angegebenen Drehsinn umlaufen, wird der dem Induktor 1$ gegenüberstehende Elektrizitätsträger 20 den Ladeinduktor 24 negativ aufladen, welcher über den Hilfsstromkreis 25 an Masse angeschlossen ist sowie mit dem Induktor 26 in leitender Verbindung steht. Dieser Induktor 26 ruft dann in den vor ihm sich einstellenden Elektrizitätsträgern die Entstehung von positiven Ladungen hervor, welche durch die Bürste 22 abgeführt werden, mit der die dann ein positives Potential aufweisende Klemme 23 verbunden ist. .- When the electricity carriers 20 in the one indicated by the arrow f 2 The direction of rotation will be the electricity carrier opposite the inductor 1 $ 20 negatively charge the charging inductor 24, which is connected via the auxiliary circuit 25 Ground is connected and is in conductive connection with the inductor 26. This inductor 26 then calls into the electricity carriers that are set in front of it the creation of positive charges, which are dissipated by the brush 22 to which the terminal 23, which then has a positive potential, is connected is. .

Fig.9 zeigt eine Schaltanordnung, welche nach Belieben die Abgabespannung umzukehren gestattet und bei welcher daher der Generator Ga die doppelte Aufgabe der Verstärkung und der Änderung der Polarität hat. Die Drehung der Generatoren Ga und Gp wird durch einen Drehstromasynchronmotor M bewirkt und ein Polumschalter 27 gestattet, nach Belieben den Drehsinn des Motors zu ändern. Die Umschalter 28 und 29 ermöglichen das Ein- und Ausschalten des die Röhre T enthaltenden Schaltgebildes für die Umkehrung der Polarität.FIG. 9 shows a circuit arrangement which allows the output voltage to be reversed at will and in which the generator Ga therefore has the double task of amplifying and changing the polarity. The rotation of the generators Ga and Gp is effected by a three-phase asynchronous motor M and a pole-changing switch 27 allows the direction of rotation of the motor to be changed at will. The changeover switches 28 and 29 enable the switching structure containing the tube T to be switched on and off for reversing the polarity.

Wenn der Generator Ga in dem durch den Pfeil f, angedeuteten Drehsinn umläuft, ist das Potential des Abgabeionisators 30 des Generators Ga und das Potential des Ladeinduktors 31 des Generators Gp negativ und das Potential U positiv. Umgekehrt ist, wenn der GeneratorGa sich in der Pfeilrichtung f1 dreht, das Potential des Ionisators 30 und des Induktors 31 positiv und das Potential U negativ.When the generator Ga rotates in the direction of rotation indicated by the arrow f, the potential of the discharge ionizer 30 of the generator Ga and the potential of the charging inductor 31 of the generator Gp are negative and the potential U is positive. Conversely, when the generator Ga rotates in the direction of the arrow f1, the potential of the ionizer 30 and the inductor 31 is positive and the potential U is negative.

Eine positive Polarität der isolierten Klemme des Generators G15 entspricht beim Generator Ga der unmittelbaren Entnahme von negativen, durch den Ladeionisator 32 zugeführten Ladungen durch den Abgabeionisator 30, während eine negative Polarität dieser Klemme die Einleitung des Arbeitens der Ionisatoren 33 und 34 und der Induktoren 35 und 36 bedeutet. Man kann auch die umgekehrte Schaltung des Generators Ga vorsehen, jedoch ist die erstere Schaltanordnung vorzuziehen, weil die Verstärkungszahl des Generators, welche dem Drehsinn f1 entspricht, für gewöhnlich höher als die entsprechende Verstärkungszahl für den Drehsinn f2 ist. Wenn die isolierte Klemme des Generators Gp positiv sit, erfolgt der Anschluß der Steuerspannung an den Generator GE durch Vermittlung der Elektronenröhre T, die schon als Verstärker wirken kann, weshalb es wichtig ist, daß die möglichst geringe Verstärkungszahl des Generators Ga der Einschaltung der Röhre T entspricht.A positive polarity of the isolated terminal of the generator G15 corresponds in the generator Ga to the immediate removal of negative charges supplied by the charge ionizer 32 by the discharge ionizer 30, while a negative polarity of this terminal corresponds to the initiation of the operation of the ionizers 33 and 34 and the inductors 35 and 35 36 means. The reverse circuit of the generator Ga can also be provided, but the former circuit arrangement is preferable because the gain of the generator which corresponds to the direction of rotation f1 is usually higher than the corresponding gain for the direction of rotation f2. If the isolated terminal of the generator Gp is positive, the control voltage is connected to the generator GE through the intermediary of the electron tube T, which can already act as an amplifier, which is why it is important that the lowest possible amplification factor of the generator Ga is connected to the tube T. is equivalent to.

Die in Fig. 5 a und 6 wiedergegebenen, einen elektrostatischen Verstärkergenerator Ga enthaltenden Regelungsanordnungen können auch sonst noch weiter ausgebildet werden, wenn nur für die Einhaltung der folgenden drei Bedingungen Sorge getragen wird: a) Die Spannungsquelle CT, welche eine konstante Gegenspannung gibt, muß so geschaltet sein, daß ihre Spannung sich von der an der Widerstandskette R abgenommenen Spannung abzweigt. Dabei kann sie entweder in die Polarisationsverbindung oder in die Widerstandskette, z. B. an der in Fig. 5 a angegebenen Stelle Z, eingefügt sein.The control arrangements shown in FIGS. 5 a and 6 and containing an electrostatic amplifier generator Ga can also be developed further if only the following three conditions are met: a) The voltage source CT, which gives a constant counter voltage, must be switched so that its voltage branches off from the voltage taken from the resistor chain R. It can either be in the polarization connection or in the resistor chain, e.g. B. at the point Z indicated in Fig. 5 a, be inserted.

b) Der Generator GE muß einen gewissen Strom liefern, um die Änderungen der primären Erregerspannung El in beiden Richtungen und mit einer genügend verringerten Zeitkonstante zu ermöglichen, da ohne diese Stromlieferung die Spannung El zwar zunehmen kann, aber nicht abnimmt, weil die Kondensatoren der Schaltanordnung sich nicht entladen. Dieser Strom muß um so stärker sein, je größer die bei der Spannung El erforderlichen Änderungen sind.b) The generator GE must supply a certain amount of current to accommodate the changes the primary excitation voltage El in both directions and with a sufficiently reduced Time constant to enable, since without this current supply the voltage El can indeed increase, but does not decrease because the capacitors of the switching arrangement do not discharge. This current must be all the greater, the greater the required for the voltage El Changes are.

Praktisch sind diese Spannungsänderungen auf Grund der Wirkung des Verstärkers Ga klein und halten sich in der Größenordnung von einigen Hundert Volt. Die Kapazität der Kondensatoren der Schaltung andererseits kann infolge der verhältnismäßig großen Frequenz des das Gleichrichtersystem speisenden Stromes sehr gering sein. Die Spannungsquelle GE muß, wenn sie den Ionisator des Generators Ga gemäß Fig. 5 a speist, den Strom i" liefern, der genügend sein kann. Man kann jedoch, wie Fig.6 zeigt, einen Ableitwiderstand v parallel zur Spannungsquelle GE schalten, um die Gesamtstromlieferung zu vergrößern. Wenn aber die Spannungsquelle GE einfach den Induktor des Generators Ga polarisiert, dessen Stromverbrauch praktisch lull ist, so wird dieser zusätzliche Ableitungswiderstand unentbehrlich.In practice, due to the action of the amplifier Ga, these voltage changes are small and on the order of a few hundred volts. The capacitance of the capacitors of the circuit, on the other hand, can be very small as a result of the relatively high frequency of the current feeding the rectifier system. The voltage source GE, when it feeds the ionizer of the generator Ga according to FIG. 5a, must supply the current i ", which can be sufficient. However, as FIG If, however, the voltage source GE simply polarizes the inductor of the generator Ga , the current consumption of which is practically zero, then this additional leakage resistance becomes indispensable.

c) Wenn die primäre Erregerspannung El, welche durch den Generator GE geliefert wird, sich vermindert, während das negative Potential p im absoluten Wert wächst, wie dies bei den meisten Schaltanordnungen der Fall ist, wird die stabile Wirkungsweise nur erreicht, wenn die isolierte Klemme des Hauptgenerators Gp negativ ist, d.h., wenn einer Vergrößerung der Spannung U eine Verminderung der Spannung El entspricht.c) If the primary excitation voltage El, which is generated by the generator GE is supplied, decreases, while the negative potential p in the absolute Value grows, as is the case with most switching arrangements, it becomes stable Effectiveness only achieved when the isolated terminal of the main generator Gp is negative is, i.e. if an increase in the voltage U leads to a decrease in the voltage El corresponds to.

Eine positive Polarität der isolierten Klemme des Generators Gp erfordert dagegen, daß die Spannung El abnimmt, während die an die Spannungsquelle GE gelieferte Steuerspannung weniger negativ oder mehr positiv wird. Wie schon auseinandergesetzt, macht bei der Mehrzahl der elektronischen Spannungsquellen diese Bedingung es notwendig, daß der Anschluß der Steuerspannung durch Vermittlung eines Organs erfolgt, welches'den Richtungssinn der Änderungen der von der Widerstandskette abgenommenen Teilspannung umkehrt und gemäß Fig. 6 beispielsweise eine Elektronenröhre sein kann.Requires a positive polarity of the isolated terminal of the generator Gp on the other hand, that the voltage El decreases, while that supplied to the voltage source GE Control voltage becomes less negative or more positive. As already explained With the majority of electronic voltage sources, this condition makes it necessary to that the connection of the control voltage takes place through the mediation of an organ which'den Direction of the changes in the partial voltage taken from the resistor chain vice versa and, according to FIG. 6, it can be an electron tube, for example.

Der Spannungsabfall 4 U bei voller Last, der mit dieser Regelanordnung erzielt wird, wird ziemlich gering sein und mit einem Betrag von z. B. weniger als 10 °/o für die Mehrzahl der Fälle genügen. Jedoch ist es möglich, eine richtige Verbundschaltung des Systems zu schaffen, welche diesen Spannungsabfall auf Null zu bringen und sogar mit Überverbundwirkung negativ zu machen vermag. Es genügt hierfür, nach dem Beispiel der Verbundschaltung von dynamoelektrischen Maschinen zur Erregung eine zusätzliche Größe hinzuzufügen, welche eine Funktion des gelieferten Stromes ist. Die von der Fig. 5 abgeleitete Fig. 10a zeigt, wie sich dies erreichen läßt.The voltage drop 4 U at full load with this control arrangement will be quite small and with an amount of e.g. B. less than 10 ° / o is sufficient in the majority of cases. However, it is possible to get a correct one Composite connection of the system to create which this voltage drop to zero can bring and even make negative with an over-compound effect. It is sufficient for this, based on the example of the compound circuit of dynamo-electric machines to add an extra size to excitement, which is a function of the supplied Stromes is. FIG. 10a, which is derived from FIG. 5, shows how this can be achieved leaves.

Der durch den Hauptgenerator Gp an den äußeren Stromkreis mit dem Verbraucher P gelieferte Strom I nimmt seinen Rückweg gemäß Fig. 10a nicht mehr wie bei Fig. 5 a unmittelbar zum Ladeionisator 1, sondern wird durch einen einstellbaren, mit der Widerstandskette R in Reihe geschalteten Widerstand Ra geleitet. An den Klemmen des Widerstandes Ra erscheint eine dem gelieferten Strom I proportionale Spannung RaI, die sich von der negativen Steuerspannung abzweigt, welche den Erregergenerator GE stromlos zu machen sucht. Das Potential des Punktes x ist dann gleich Daraus ergibt sich eine Verstärkung der Erregung, welche proportional dem Strom I ist und die Verbundwirkung hervorbringt. Durch Einstellung des Regelwiderstandes Ra läßt sich diese Verstärkung ändern und dadurch (vgl. das Kurvenbild von Fig. 10b) mehr oder weniger die durch eine Gerade dargestellte Belastungscharakteristik U(I) anheben. Eine Veränderung des Widerstandes Ra hat zur Folge, daß diese Charakteristik, welche im übrigen nicht unbedingt linear zu sein braucht, praktisch um die vom Nullpunkt ausgehende, die Spannung bei Leerlauf wiedergebende Ordinate eine Schwenkung erfährt. Diese Leerlaufspannung kann verschiedene Werte U1, U2 usw. durch Verschiebung des Läufers K längs des Widerstandes R1 erhalten.The current I supplied by the main generator Gp to the external circuit with the consumer P no longer takes its return path according to FIG. 10a directly to the charge ionizer 1 as in FIG Ra headed. A voltage RaI proportional to the supplied current I appears at the terminals of the resistor Ra and differs from the negative control voltage branches off, which seeks to de-energize the exciter generator GE. The potential of the point x is then the same This results in an amplification of the excitation, which is proportional to the current I and produces the composite effect. This gain can be changed by setting the control resistor Ra and thereby (cf. the graph of FIG. 10b) more or less the load characteristic U (I) represented by a straight line can be increased. A change in the resistance Ra has the consequence that this characteristic, which, moreover, does not necessarily have to be linear, is practically pivoted around the ordinate starting from the zero point, which reproduces the voltage at no-load. This open circuit voltage can have different values U1, U2, etc. by moving the rotor K along the resistor R1.

Fig. 11 zeigt die praktische Ausführung einer auf dem Verbundprinzip nach Fig. 10a beruhenden Regelanordnung für einen mit einem Elektrizitätsträger aus Isolierstoff versehenen elektrischen Generator, dessen isolierte Klemme negativ ist. Die verschiedenen Bestandteile dieser Schaltanordnung sind in drei Gruppen zusammengefaßt, die in Fig. 11 durch je ein Rechteck umschlossen und abgegrenzt sind.Fig. 11 shows the practical implementation of a composite principle 10a based control arrangement for one with an electricity carrier Electrical generator made of insulating material, the insulated terminal of which is negative is. The various components of this circuit arrangement are in three groups summarized, which are enclosed and delimited in Fig. 11 by a rectangle are.

Die Gruppe I bildet eine aus Motor und Generator bestehende Einheit, welche im Innern eines mit besonders reinemWasserstoff unter einem Druck von 10 bis 15 kg/cm 2 gefüllten gasdichten Gehäuses den Hauptgenerator Gp mit glockenförmigem Läufer und vier Polen sowie den Verstärkergenerator Ga mit dem Belastungswiderstand O sowie den Antriebsmotor M für die beiden Generatoren Ga und Gp und die Widerstandskette R enthält. Die Hochspannungsausgangsseite S ist für die Spannung U und die Eintrittsseite 40 der primären Erregung für die Spannung El isoliert, und die Leitungsdurchführung 41 für die Abnahme des Meß- und des Regelungsstromes sowie die Leitungsdurchführung 42 für den Rückweg des die Verbundwirkung hervorbringenden Hauptstromes und die Leitungsdurchführungen 43 für die Speisung des Motors stehen unter Niederspannung.Group I forms a unit consisting of a motor and generator, which inside a gas-tight housing filled with particularly pure hydrogen at a pressure of 10 to 15 kg / cm 2 contains the main generator Gp with a bell-shaped rotor and four poles and the amplifier generator Ga with the load resistance O as well as the drive motor M for the two generators Ga and Gp and the resistor chain R contains. The high-voltage output side S is isolated for the voltage U and the inlet side 40 of the primary excitation for the voltage El, and the cable bushing 41 for the measurement and control current as well as the cable bushing 42 for the return path of the main current producing the composite effect and the cable bushings 43 for the supply of the motor are under low voltage.

Die Gruppe II stellt das Erregeraggregat dar, das nicht unbedingt unter erhöhtem Druck zu sein braucht, jedoch vorteilhafterweise nahe der Gruppe I angeordnet ist und mit dieser durch die Erregerleitung 44 in Verbindung steht. Die Gruppe II umfaßt den Erregergenerator GE, die Spannungsquelle AL für die Lieferung der Heizspannung und der Anodenspannung der Elektronenröhren sowie die aus einer stabilisierenden Gasröhre St und dem Reihenwiderstand 45 bestehende Spannungsquelle C T, die gegenüber der Anodenspannung eine schwächere, aber vollkommen konstante Spannung liefert.Group II represents the excitation unit which does not necessarily have to be under increased pressure, but is advantageously arranged close to group I and is connected to it through excitation line 44. Group II includes the exciter generator GE, the voltage source AL for the supply of the heating voltage and the anode voltage of the electron tubes and the voltage source CT consisting of a stabilizing gas tube St and the series resistor 45, which supplies a weaker, but completely constant voltage compared to the anode voltage.

Die Gruppe III ist die Steuereinheit, die nach Belieben nahe den Gruppen I und II oder auch entfernt davon angeordnet sein kann. Im letzteren Falle erfolgt ihre elektrische Verbindung mit den zwei anderen Gruppen mit Hilfe eines Kabels 50, das Niederspannung führt und aus mehreren Leitern beliebiger Länge besteht. Die Gruppe III enthält alle Steuer- und Überwachungsorgane, insbesondere ein Meßinstrument 60 mit biegsamem Kabel, das unmittelbar in Kilovolt geeicht ist und auf einen nicht dargestellten Nebenschluß wirkt sowie dauernd die Hochspannung anzeigt, und ein Potentiometer 46, an dessen Läufer man die nach der Gruppe II zu sendende Rückkopplungsspannung abnimmt sowie einen regelbaren Widerstand 47, der mittels eines Umschalters 48 einstellbar ist und einen veränderbaren Widerstand Ra, der als sogenannter Verbundwiderstand die Charakteristik UI mehr oder weniger anzuheben gestattet, und ein Miniamperemeter 61, das dauernd den durch den äußeren Stromkreis verbrauchten Strom anzeigt.Group III is the control unit, which can be located near or away from groups I and II as desired. In the latter case, they are electrically connected to the other two groups by means of a cable 50 which carries low voltage and consists of several conductors of any length. Group III contains all control and monitoring organs, in particular a measuring instrument 60 with a flexible cable, which is calibrated directly in kilovolts and acts on a shunt (not shown) and continuously displays the high voltage, and a potentiometer 46, on the rotor of which you can follow the group II to be sent feedback voltage decreases as well as a controllable resistor 47, which is adjustable by means of a switch 48 and a variable resistor Ra, which as a so-called composite resistance allows the characteristic UI to be increased more or less, and a mini ammeter 61, which is continuously consumed by the external circuit Showing current.

Der Umschalter 48 ermöglicht die Änderung der stabilisierten Hochspannung in Stufen, und das Potentiometer 46 dient als Feineinsteller für eine allmähliche Regelung in jedem der Abschnitte des Widerstandes 47.The changeover switch 48 enables the stabilized high voltage to be changed in steps, and the potentiometer 46 serves as a fine adjuster for a gradual Regulation in each of the sections of the resistor 47.

Von der Ausgangsseite des Miniamperemeters 61 kehrt der Stromkreis nach der Gruppe 11 zurück, in der er an Masse über den Stabilisator St endet, welcher auf diese Weise in dem gewünschten Richtungssinn die erforderliche Gegenspannung einführt. Zwischen dem Widerstand Ra und dem Umschalter 48 zweigt die Leitung 62 ab, welche den durch den Hauptgenerator GZi gelieferten Strom den Ladeionisatoren dieses Generators wieder zuführt. Infolgedessen sind der Widerstand Ra und das 1Vlilliamperemeter 61 von dem Strom durchflossen, der in den äußeren Stromkreis - mit Ausnahme des Stromes i in der Widerstandskette R - verbraucht wird. Der Schalter 49 dient zum Anschluß der drei Gruppen an das Netz AS.From the output side of the mini-ammeter 61, the circuit returns to group 11 , in which it ends at ground via the stabilizer St, which in this way introduces the required counter-voltage in the desired sense of direction. The line 62 branches off between the resistor Ra and the changeover switch 48 and feeds the current supplied by the main generator GZi back to the charge ionizers of this generator. As a result, the resistor Ra and the 1Vlilliammeter 61 are traversed by the current that is consumed in the external circuit - with the exception of the current i in the resistor chain R. The switch 49 is used to connect the three groups to the network AS.

Fig. 12 zeigt schaubildlich die technisch-industrielle Ausgestaltung der Regelungsschaltanordnung nach Fig.11 mit ihren drei Gruppen von Bestandteilen. Die zylindrisch ausgebildete Einheit I enthält an der Hochspannungsausgangs- bzw. der Lieferseite S den Widerstand R, der aus einer in einem isolierten Gehäuse 51 eingeschlossenen Kette von Widerständen besteht, die so gewickelt sind, daß ihr eines Ende 64 an Hochspannung liegt und sie sich von da aus mit zunehmendem Durchmesser und mit allmählich abnehmendem Potential nach außen verbreitern, während ihr anderes Ende 65 durch eine Niederspannungsleitung 52 mit den in der Steuereinheit III vorgesehenen weiteren Widerständen oder Potentiometern der Kette verbunden ist. Unter dem Gehäuse 51 weist die Einheit I den Hauptgenerator Gp über dem ihn mittels der Kupplung 53 antreibenden elektrischen Motor M und unter diesem den fliegend auf der Motorwelle angeordneten Verstärkergenerator Ga sowie den Belastungswiderstand O auf. Alle diese Bestandteile der Einheit I sind in einem mit Gas unter Druck gefüllten Hohlzylinder 54 eingeschlossen, und eine Leitung 56 verbindet die Einheit I mit dem Netz 49.FIG. 12 diagrammatically shows the technical-industrial configuration of the control switching arrangement according to FIG. 11 with its three groups of components. The cylindrically shaped unit I contains on the high-voltage output or the supply side S the resistor R, which consists of a chain of resistors enclosed in an insulated housing 51, which are wound so that one end 64 is connected to the high voltage and they move away from because widen outwards with increasing diameter and with gradually decreasing potential, while its other end 65 is connected by a low-voltage line 52 to the further resistors or potentiometers of the chain provided in the control unit III. Under the housing 51, the unit I has the main generator Gp above the electric motor M driving it by means of the coupling 53 and below this the booster generator Ga , which is arranged overhung on the motor shaft, and the load resistor O. All these components of the unit I are enclosed in a hollow cylinder 54 filled with gas under pressure, and a line 56 connects the unit I to the network 49.

Die Einheit II ist an das Netz 49 durch die Leitung 55 und an den Ladeionisator des Generators Ga durch die Hochspannungsleitung 44 angeschlossen. Die Steuereinheit III steht mit den beiden anderen Einheiten durch die Niederspannungsleitung 50 in Verbindung und enthält das Kilovoltmeter 60 und das Miniamperemeter 61 sowie den Umschalter 48 für die Wahl der Spannungsbereiche und das durch einen Drehknopf bedienbare Potentiometer 46 für die Spannungs-Feinregelung und weiterhin die Organe 63 für das Anlassen und das Stillsetzen sowie den Schutz der Regelanordnung.The unit II is connected to the network 49 through the line 55 and to the Charging ionizer of the generator Ga connected through the high-voltage line 44. The control unit III is connected to the other two units through the low-voltage line 50 and contains the 60 kilovoltmeter and 61 mini ammeter as well the changeover switch 48 for the selection of the voltage ranges and that by means of a rotary knob operable potentiometer 46 for the voltage fine control and further the organs 63 for starting and stopping and protecting the control system.

Claims

PATENT CLAIMS 1. Exciter and control arrangement for electrostatic generators with excitation by a high voltage generator, in which the output voltage of the high voltage exciter generator connected to the electrostatic generator is controlled by a voltage supplied by a voltage source of low power, characterized in that this control voltage (p) with With the help of a potentiometer (K) that decreases the supply voltage (U) of the electrostatic generator (GP) or another voltage divider, and the high-voltage exciter generator (GE) has an exciter high voltage (E2) dependent on the changeable control voltage (p) and a weak one, only supplies sufficient current to cover the losses due to insulation faults (Fig. 1 a to 1 c).

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that that between the electrostatic generator (Gp) to be excited and controlled and the high-voltage exciter generator (GE) another acting as an amplifier electrostatic generator (Ga) is switched on (Fig. 5 a and 6).

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that with negative polarity of the isolated terminal of the electrostatic main generator to be regulated (Gp), the voltage supplied by the high-voltage exciter generator (GE) to the charge ionizer (6) of the electrostatic amplifier generator (Ga) and the voltage produced by this the charging inductor (2) of the main generator (Gp) is fed and this inductor (2) is thereby given a positive polarity, while with positive polarity of the isolated terminal of the electrostatic main generator (Gp) the high-voltage exciter generator (GE) depending on the negative or positive polarity of the The isolated terminal of the amplifier generator (Ga) is connected to its charging inductor (7) or to its charging ionizer (6) and the charging inductor (2) of the main generator (Gp) is brought to a negative potential by supplying the excitation voltage emitted by the amplifier generator (Ga) (Fig. 5 a or 6).

4. Arrangement according to claim 3, characterized in that the High voltage exciter generator (GE) one the change in the primary excitation voltage (El) in both directions and with a time constant that is practically sufficiently small the enabling current that is greater, the shorter the response time the switching arrangement and the greater the required change in the excitation voltage (El) is (Figures 5a and 6).

5. Arrangement according to claim 3, characterized in that that when using an electronic high-voltage exciter generator (GE) and with positive polarity of the isolated terminal of the main generator (Gp) the sense of direction the changes in the partial voltage taken from the resistor chain (R) with the help of an electron tube (T) or a similarly functioning electrical device vice versa becomes (Fig. 6).

6. Arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that that a polarity turner (S1 to S4 or 18 to 26), by means of which the electrostatic Main generator (Gp) as desired to deliver a negative or positive voltage ver, can be started, this generator (Gp) is connected upstream (Fig. 7 or 8).

7. Arrangement according to claim 6, characterized in that as a polarity changer one with an electricity carrier made of insulating or conductive material equipped electrostatic generator (S1 to S, or $ 1 to 26), depending on the Direction of rotation of its rotor has a negative or positive potential at its isolated Output terminal (14 or 23) generated with the main electrostatic generator (Gp) is conductively connected (Fig. 7 or 8). B.

Arrangement according to Claim 2 and 6, characterized in that the electrostatic amplifier generator (Ga) can also be used simultaneously for changing the polarity of the insulated terminal of the electrostatic main generator (G_p) by reversing the direction of rotation of its rotor, and the main generator (Gp) and the The amplifier and polarity alternation generator (Ga) are driven by the same electric motor (M), which is reversible with regard to its direction of rotation (Fig. 9).

9. Arrangement according to one of claims 1 to 8, characterized in that that to the excitation voltage (El) an additional, the voltage drop of the main generator (Gp) at full load compensating or exceeding voltage (RaI), added which is a function of the output from the main generator (Gp) Current (1) which is passed through an adjustable resistor (Ra) (Fig. 10a).

10. The arrangement according to claim 9, characterized in that the various components of the switching arrangement are distributed in three groups (I, II, III), one of which (I) the electrostatic generators (GP and Ga) and a common drive motor ( M) and the voltage divider (R) in a container (54) filled with gas under pressure and that the other two (II and III) combine the parts used to excite the generators or the parts required to control the arrangement in a housing (Figures 11 and 12). Documents considered: German Patent No. 909,000; French Patent No. 1051 430; British Patent No. 676,953; U.S. Patent Nos. 2,070,972, 2171242, 2,588,613