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Induktionsarmer elektrischer Kondensator Um sehr kurzzeitige Entladungen
elektrischer Kondensatoren von z. B. einer Dauer von Bruchteilen von Mikrosekunden
zu ermöglichen, müssen diese eine sehr kleine Eigeninduktivität besitzen.
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Es ist bekannt, daß sowohl die Belegungen, insbesondere die spiralig
miteinander aufgewickelten Belegungen, eines elektrischen Wickelkondensators als
auch die Zuleitungen zu diesen Belegungen infolge ihrer Induktivität einen im allgemeinen
als nachteilig empfundenen induktiven Widerstand darstellen. Das Bestreben geht
erklärlicherweise dahin, diesen induktiven Widerstand (ebenso wie den gleichzeitig
vorhandenen öhmsch-en Widerstand) soweit wie möglich zu verringern. So sind verschiedene
Maßnahmen und Mittel bekanntgeworden, um die durch das um einen stromdurchflossenen
Leiter entstandene Kraftfeld in dem Leiter induzierte, dem ursprünglichen Leiterstrom
entgegenwirkende sogenannte »Gegen«-Spannung durch eine möglichst gleich große,
dieser ersten Gegenspannung entgegenwirkende zweite Gegenspannung wieder, aufzuheben.
Diese Gegenspannung läßt sich durch ein zweites, möglichst gleich großes, dem ersten
überlagertes Kraftfeld mit entgegengesetztem Richtungssinn erzeugen. Voraussetzung
dafür sind zwei in entgegengesetzten Richtungen, theoretisch im gleichen Leiter,
praktisch in zwei voneinander isolierten, jedoch zueinander parallel im geringstmöglichen
Achsabstand (koaxial oder achsparallel) voneinander entfernten Leitern fließende,
möglichst gleich große Ströme.
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Diese Voraussetzung läßt sich hinsichtlich der eigentlichen Kondensatorbelegungen
sehr leicht dadurch schaffen, daß die Anschlußpunkte der beiden Belegungen einander
unmittelbar gegenüberliegend, also nur um die Dicke des Dielektrikums voneinander
entfernt (isoliert) angeordnet werden. Bei einem Wickelkondensator wählt man im
allgemeinen dazu die beiden Wicklungsanfänge.. Ebenso kann natürlich auch an die
beiden Wicklungsenden oder an die beiden Wicklungsmitten oder auch an zwei andere,
sich gegenüberliegende Punkte der beiden aufgewickelten Belegungen angeschlossen
werden. In der Praxis werden die beiden_ Anschlußpunkte aus Gründen der Spannungsfestigeit
und der äußeren Leitungsführung häufig um einen gewissen Abstand (etwa bis zur halben,
Windung) gegeneinander versetzt, wobei der dadurch bedingte induktive Wider-$tand
dieser halben ,Windung in Kauf genommen wird.
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Bei einer anderen bekannten Art ton. Kondensatoren wird die Eigeninduktivität
der Windungen des Kondensatorwickels dadurch ausgeschaltet, daß die Kondensatorbelegungen
mit ihren Rändern je an einer Wickelstirnseite überstehen und diese Belegungsränder
durch Aufbringen, z. B. Aufspritzen, einer Metallschicht stirnseitig 'kurzgeschlossen
bzw. die einzelnen Windungen oder Lagen parallel geschaltet werden. So bleibt nur
noch die der axialen Wickellänge entsprechende Induktivität übrig, die durch Ineinanderstecken
von Hohlkondensatoren weiter verringert werden kann.
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Es ist bekannt, Teilkondensatoren einer Kondensatorbatterie derart
nebeneinander zu stapeln, daß die Belegungen und die Zuleitungen zu den Belägen
abwechselnd verschieden gerichtete, vorzugsweise im wesentlichen entgegengerichtete
Stromwege bilden. Auch hat man bei Hochspannungskondensatoren die Induktivität grundsätzlich
dadurch zu verringern gesucht, daß man den Ladestrom zwingt, innerhalb benachbarter
Teile zusammenwirkender Belegungen in entgegengesetzter Richtung, jedoch mit gleicher
Stärke zu fließen.
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Besondere Schwierigkeiten bereitet jedoch die Herabminderung des induktiven
Widerstandes der Leitungsführungen außerhalb der Belegungen, insbesondere der Verbindungsleitungen
zwischen den aus Einzelkondensatoren bestehenden Teilkondensatoren einer Kondensatorbatterie.
Zwar hat man auch hier versucht, durch Parallelführung bzw. Verdrillung solcher
Leitungen mit entgegengesetzt gerichteten Strömen die Leitungsinduktivität herabzudrücken,
aber alle diese Mittel und Maßnahmen versagen, wenn Kondensatoren aus Einzelkondensatoren,
z. B. fabrikationsüblichen Flachwickeln, zusammengebaut, d. h. zu sogenannten Flachwickel-Paketen
oder -Säulen gestapelt werden sollen. Für diese Kondensatorsäulen, die eine Höhe
von einem Meter und mehr erreichen können und über deren Kondensatorbelegungen und
damit auch über die verhältnismäßig fangen Verbindungsleitungen der Einzelkondensatoren
(Einzelwickel) zum Teil hohe Ströme fließen können, ist bisher keine Schaltungsart
bekanntgewordep,
bei der die entsprechend starken Magnetfelder der
Verbindungsleitungen, die (wegen der Strombelastung) als sogenannte Anschlußbrücken
ausgebildet sind, in befriedigender und wirtschaftlich tragbarer Weise ausgeglichen
bzw. kompensiert werden.
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Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß diese Kompensierung
an einer einzigen Kondensatorsäule aus technischen und wirtschaftlichen Gründen
gar nicht möglich, sondern daß stets ein Säulenpaar notwendig ist. Dazu ist auch
schon bekanntgeworden, die Verbindungsleitungen zwischen zwei benachbarten Säulen
derart zusammenzufassen, daß durch Parallelführung der teilweise sehr langen Zuleitungen
eine mehr oder weniger gute Kopplung bzw. Gegenkopplung der Magnetfelder erreicht
werden kann. Abgesehen davon, daß diese bekannte technische Lehre kaum auf die aus
Strombelastungsgründen notwendigen Anschlußbrücken (z. B. Bandleiter) anwendbar
ist, müssen die verschiedenen langen Leitungen, noch dazu auf verschiedenen Seiten
der einzelnen Wickel und Teilkondensatoren, als Nachteil betrachtet werden.
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Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Gegenstand der Erfindung
ist ein induktionsarmer elektrischer Kondensator, der aus Einzelkondensatoren besteht,
die zu aus gleichen Teilsäulen bestehenden Säulenpaaren zusammengefaßt sind und
bei dem die Teilsäulen jedes Paares durch stirnseitig herausgeführte Anschlußfahnen
gleicher Schaltung elektrisch miteinander verbunden sind, mit dem Kennzeichen, daß
die Anschlußfahnen der Einzelkondensatoren auf ein und derselben Stirnseite herausgeführt
sind, daß die Verbindungen der Einzelkondensatoren auf ein und derselben Stirnseite
mit auf jeder Teilsäule in gleicher Verteilung angeordneten, gleichen Anschlußbrücken
hergestellt sind, die für die Teilsäulen jedes Säulenpaares symmetrisch zu einer
die Teilsäulen in ihrer Höhe halbierenden Achse liegen, daß die Teilsäulen jedes
Säulenpaares mit ihren die Anschlußbrücken tragenden Stirnflächen bezüglich der
Anschlußbrücken deckend aufeinandergepreßt sind und daß die aufeinandergeklappten,
auf verschiedenen (Teil-)Spannungspotentialen liegenden Anschlußbrücken nur durch
die unbedingt notwendige Dicke der elektrischen Isolierung voneinander entfernt
sind.
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Die Erfindung wird durch die Prinzipschaltung in F i g. 1 und die
Darstellung in F i g. 2 erläutert. Eine Anzahl von Kondensator-Flachwickeln
1 ist beispielsweise mittels Druckplatten 2 und Spannbänder 3 zu einer Säule
vereinigt, bei der die Stromzuführungen der Wickel stirnseitig aus diesen heraustreten.
Die z. B. aus dünnen Blechen bestehenden Stromzuführungen zu den Wickeln sind innerhalb
einer parallel geschalteten Gruppe von Wickeln 1 übereinandergelötet und vereinigen
sich dadurch zu den dargestellten Bandleitern 4 bis B. Die Pfeile, welche in die
aus den Stromzuführungen bestehenden Bandleiter eingezeichnet sind, geben die jeweilige
Richtung des elektrischen Stromes in den Bandleitern an. Die zweite Wickelsäule
ist in gleicher Weise wie die aus den Teilen 1 bis 8 zusammengebaute Wickelsäule
aufgebaut. Auch bei ihr zeigen die Pfeile die Stromrichtung in den aus den Wickelstromzuführungen
bestehenden Bandleitern 9 bis 13 an.
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Verbindet man die dargestellten beiden Wickelsäulen elektrisch z.
B. durch die Leitung 14 miteinander und klappt die beiden Wickelsäulen gegeneinander,
dann ist zu erkennen, daß Bandleiter mit gegenläufigen Strömen unmittelbar nebeneinander
bzw. aufeinander zu liegen kommen und sich dadurch ihre Magnetielder aufheben. Die
Verbindungsleitung 14 ist dann sehr kurz oder kann bei unmittelbarer Verbindung
der beiden gegenüberstehenden Bandleiter 8 und 9 wegfallen. Auch die beiden Stromzuführungen
15
und 16 zur Doppelwickelsäule liegen dann räumlich unmittelbar nebeneinander.
Zur elektrischen Isolierung der Stromzuführungen (Anschlußbrücken) zu den Wickeln
der einen Wickelsäule von denjenigen zu den Wickeln der anderen Wickelsäule genügt
es, eine (nicht gezeichnete) dünne Isolierplatte zwischen die beiden Teilwickelsäulen
zu stellen. Die aufeinandergeklappten, auf verschiedenen (Teii-)Spannungspotentialen
liegenden Anschlußbrücken können durch eine oder mehrere gemeinsame Isolierstoffschichten,
-bänder oder -platten voneinander getrennt sein. Die Verbindung der aufeinandergeklappten
auf gleichem Spannungspotential liegenden Anschlußbrücken erfolgt zweckmäßig durch
unmittelbares Aufeinanderpressen oder andere Maßnahmen wie Löten, Schweißen, Verschrauben
od. dgl. Die beiden Kondensatorsäulen können auch parallel geschaltet werden, wozu
in F i g. 2 die Anschlußbrücke 8 mit der Anschlußbrücke 13 und die
Anschlußbrücke 4
mit der Anschlußbrücke 9 zu verbinden ist.