DE1180048B

DE1180048B - High voltage DC power source

Info

Publication number: DE1180048B
Application number: DEV22858A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Karoly Ganszky; Dipl-Ing Tibor Kondor
Original assignee: VILLAMOSIPARI KI; Villamosipari Kutato Intezet
Current assignee: VILLAMOSIPARI KI; Villamosipari Kutato Intezet
Priority date: 1961-12-13
Filing date: 1962-07-30
Publication date: 1964-10-22

Description

Gleichspannungsquelle hoher Spannung Wie bekannt, erfordert das elektrostatische Farbstreuen, die elektrostatische Ausscheidung von Staub und Teer aus Gasen und die Prüfung von Isolierungen eine Gleichspannungsquelle, mit der aus einer geringen Gleichspannung eine Gleichspannung von mehreren zehn bis hundert kV hergestellt werden kann. Kurzschlüsse und Durchschläge kommen dabei betriebsmäßig vor, die durch die Gleichspannungsquelle ohne Beschädigungen ertragen werden müssen. Bisher sind zu diesem Zweck in der Regel Gleichspannungsquellen verwendet worden, bei denen aus einer Wechselspannung eine Gleichspannung erzeugt und in einer Spannungsvervielfacherschaltung, z. B. in einer Greinacher- oder Kaskadenschaltung, auf den gewünschten Wert gehoben wird. Werden in der Spannungsvervielfacherschaltung Gleichrichterröhren mit Glühkathoden verwendet, bereitet die Heizung der auf verschiedenen Potentialen liegenden Gleichrichterröhren Schwierigkeiten. Hierzu können z. B. über isolierte Wellen angetriebene Generatoren verwendet werden. Bei einer einfacheren Vorrichtung werden Ventilröhren über Transformatoren durch eine Hochfrequenzstromquelle gespeist, wodurch die Vorrichtung umständlich und kostspielig wird.High voltage DC power source As is well known, this requires electrostatic operation Paint scattering, the electrostatic separation of dust and tar from gases and the testing of insulation a DC voltage source, with which from a low DC voltage produced a DC voltage of several tens to hundreds of kV can be. Short circuits and breakdowns occur operationally through the DC voltage source must be endured without damage. So far are for this purpose, as a rule, DC voltage sources have been used, in which A direct voltage is generated from an alternating voltage and in a voltage multiplier circuit, z. B. in a Greinacher or cascade circuit, raised to the desired value will. Are rectifier tubes with hot cathodes in the voltage multiplier circuit used, prepares the heating of the rectifier tubes, which are at different potentials Trouble. For this purpose, z. B. Generators driven by isolated shafts be used. In a simpler device, valve tubes are via transformers fed by a high frequency power source, making the device cumbersome and becomes costly.

Die Erfindung bezweckt die Beseitigung dieser Schwierigkeiten bzw. die Vermeidung sowohl von zwei Arten von Stromquellen als auch von an einer isolierten Welle angebrachten Generatoren. Zu diesem Zweck wird eine Schaltungsanordnung mit einer Gleichspannungsquelle hoher Spannung verwendet, die in an sich bekannter Weise einen von einer Wechselspannung gespeisten Transformator und eine Gleichrichteranordnung in Kaskadenschaltung mit Glühkathodengleichrichterröhren und Kondensatoren enthält, wobei aber die Erfindung ermöglicht, den Wechselstromspeisetransformator zugleich als Heizstromquelle für die an verschiedenen Potentialen liegenden Gleichrichterröhren zu verwenden, ohne daß die Isolierspannung einer zur Heizung dienenden Wicklung in nachteiliger Weise entsprechend den verschiedenen Potentialen der Gleichrichterröhren erhöht werden müßte.The invention aims to eliminate these difficulties or the avoidance of two types of power sources as well as one that is isolated Shaft mounted generators. For this purpose a circuit arrangement is provided with a high voltage DC voltage source used in a known manner a transformer fed by an alternating voltage and a rectifier arrangement contains in cascade connection with hot cathode rectifier tubes and capacitors, but the invention enables the AC supply transformer at the same time as a heating current source for the rectifier tubes at different potentials to be used without the insulating voltage of a winding used for heating disadvantageously corresponding to the different potentials of the rectifier tubes would have to be increased.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Sekundärwicklung des Transformators aus drei in Reihe geschalteten Teilwicklungen besteht, wobei an die Klemmen der beiden äußeren Wicklungen die Primärwicklungen der die Reizspannung für die Glühkathodengleichrichterröhren liefernden Heiztransformatoren über Kondensatoren derart angeschlossen sind, daß die beiden Enden der Primärwicklung eines jeden Heiztransformators über je einen Kondensator mit je einem Ende der Primärwicklung des anderen Heiztransformators verbunden ist, so daß die an die Primärwicklungen der Heiztransformatoren angeschlossenen Kondensatoren paarweise zugleich die Kondensatoren zum Spannungsvervielfachen der in Kaskade geschalteten Gleichrichteranordnung bilden.This is achieved according to the invention in that the secondary winding of the transformer consists of three series-connected partial windings, where the primary windings of the stimulus voltage to the terminals of the two outer windings for the hot cathode rectifier tubes supplying heating transformers via capacitors are connected in such a way that the two ends of the primary winding of each filament transformer each with a capacitor with one end of the primary winding of the other filament transformer is connected so that the connected to the primary windings of the filament transformers Capacitors in pairs at the same time the capacitors to multiply the voltage Form rectifier arrangement connected in cascade.

Um die Kondensatorabmessungen zu verringern, wird der Transformator, der die Betriebsspannung und die Heizspannung für die in Kaskadenschaltung liegenden Gleichrichterröhren liefert, zweckmäßig durch eine Hochfrequenzspannung gespeist, wozu ein Transistorfrequenzumformer dienen kann.In order to reduce the capacitor dimensions, the transformer, the operating voltage and the heating voltage for the cascaded ones Supplies rectifier tubes, suitably fed by a high-frequency voltage, a transistor frequency converter can be used for this purpose.

Nähere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen erläutert, die neben einer bekannten Schaltung verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung darstellen.Further details of the invention are explained with reference to the drawings, in addition to a known circuit, various embodiments of the invention Represent circuit arrangement.

F i g. 1 ist das Schaltbild der eingangs erwähnten bekannten Vorrichtung; F i g. 2 bis 4 stellen Schaltbilder von verschiedenen Ausführungsbeispielen dar.F i g. 1 is the circuit diagram of the known device mentioned in the opening paragraph; F i g. 2 to 4 show circuit diagrams of various exemplary embodiments.

In den Zeichnungen weisen gleiche Bezugszeichen auf ähnliche Einzelheiten hin.In the drawings, the same reference numbers indicate similar details there.

Bei der in F i g. 1 dargestellten bekannten Vorrichtung sind Ventilröhren 1 und 2 vorgesehen, die über reihenstromwandlerartige Transformatoren 3 bzw. 4 geheizt werden: Zum Speisen dieser Transformatoren wird außer einem Leistungstiansformator 5 noch eine Hochfrequenzstromquelle 6 verwendet. Zum Abschließen des Hochfrequenzstromkreises dient ein besonderes Impedanzglied 7. Die Ausgangsgleichspannung kann von Klemmen 8 entnommen werden. Durch die besonders vorzusehende Hochfrequenzstromquelle wird aber das bekannte Heizsystem kostspielig.In the case of the in FIG. 1 shown known device are valve tubes 1 and 2 are provided, which are heated via series current transformer-type transformers 3 and 4, respectively : In addition to a power transformer, these transformers are fed 5 a high-frequency power source 6 is still used. To complete the high-frequency circuit a special impedance element 7 is used. The output DC voltage can can be taken from terminals 8. Due to the high-frequency power source to be specially provided but the known heating system becomes expensive.

Demgegenüber ist die erfindungsgemäße Gleichspannungsquelle hoher Spannung z. B. in der Ausführungsform gemäß F i g. 2 derart aufgebaut, daß eine in Kaskadenschaltung liegende spannungsvervielfachende Gleichrichteranordnung mit Glühkathodengleichrichterröhren 24, 25, 26, 27 und Kondensatoren 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23 durch einen Transformator 9 gespeist wird, dessen Primärwicklung 10 über Klemmen 11 an eine Wechselspannungsquelle, zweckmäßig hoher Frequenz, angeschlossen ist. Auf der Sekundärseite des Transformators 9 ist eine aus drei in Reihe geschalteten Teilen 12, 13, 14 bestehende Sekundärwicklung vorgesehen, deren Wicklungsteile 13 und 14 mit der mittleren Wicklung 12 zweckmäßig gleiche Windungszahlen aufweisen. Der Endpunkt 15 der Reihenschaltung der Wicklungen 12, 13, 14 bildet zugleich die unmittelbare Ausgangsklemme eines Hochspannungsausganges 16.In contrast, the high voltage DC voltage source according to the invention z. B. in the embodiment according to FIG. 2 constructed in such a way that a cascade-connected voltage-multiplying rectifier arrangement with hot cathode rectifier tubes 24, 25, 26, 27 and capacitors 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23 is fed by a transformer 9, the primary winding 10 of which is connected via terminals 11 to a AC voltage source, expediently high frequency, is connected. On the secondary side of the transformer 9, a secondary winding consisting of three parts 12, 13, 14 connected in series is provided, the winding parts 13 and 14 of which with the middle winding 12 expediently have the same number of turns. The end point 15 of the series connection of the windings 12, 13, 14 also forms the direct output terminal of a high-voltage output 16.

An die Wicklung 13 sind einerseits unmittelbar, anderseits über die Kondensatoren 21 bzw. 22 zum Abtrennen der Gleichspannung die Glühkathodengleichrichterröhren 24 bzw. 26 und Primärwicklungen 30 bzw. 31 von Heiztransformatoren 28 bzw. 29 angeschlossen.To the winding 13 are on the one hand directly, on the other hand via the Capacitors 21 and 22 for separating the DC voltage from the hot cathode rectifier tubes 24 and 26 and primary windings 30 and 31 of filament transformers 28 and 29, respectively.

An die Wicklung 14 sind über die Kondensatoren 17,18,19 und 20 zum Abtrennen der Gleichspannung die Glühkathodengleichrichterröhren 25 und 27 sowie die Primärwicklungen 34 bzw. 35 von Heiztransformatoren 32 bzw. 33 angeschlossen.The hot cathode rectifier tubes 25 and 27 and the primary windings 34 and 35 of heating transformers 32 and 33 are connected to the winding 14 via the capacitors 17, 18, 19 and 20 for separating the direct voltage.

Die Glühkathoden der Glühkathodengleichrichterröhren 24, 26 bzw. 25, 27 sind durch Sekundärwicklungen 36, 37 bzw. 38, 39 der Heiztransformatoren 28, 29 bzw. 32, 33 mit Leitern 60 a bzw. 60 b verbunden, die die Kondensatoren 17, 19 bzw. 22, 23 enthalten und an die Gesamtspannung der Sekundärwicklungen 12, 13, 14, d. h. an die größte Spannungsdifferenz, gelegt sind.The hot cathodes of the hot cathode rectifier tubes 24, 26 and 25, 27 are connected by secondary windings 36, 37 and 38, 39 of the heating transformers 28, 29 and 32, 33 with conductors 60 a and 60 b , respectively, which the capacitors 17, 19 and 22, 23 and are applied to the total voltage of the secondary windings 12, 13, 14, ie to the greatest voltage difference.

Abgesehen davon, daß die Kondensatoren 17, 18, 19, 20 bzw. 21, 22 vom Strom der Heiztransformatoren 32, 33 bzw. 28, 29 durchflossen werden, sind diese Kondensatoren in Paaren 17, 18 bzw. 19, 20 und 21, 22 gleichstrommäßig zueinander parallel geschaltet, wobei sie zugleich zum Spannungsvervielfachen der Gleichrichterkaskadenschaltung dienen.Apart from the fact that the capacitors 17, 18, 19, 20 or 21, 22 are traversed by the current of the heating transformers 32, 33 or 28, 29, these capacitors are in pairs 17, 18 or 19, 20 and 21, 22 connected in parallel to one another in terms of direct current, and at the same time serve to multiply the voltage of the rectifier cascade circuit.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist in F i g. 3 dargestellt, wobei diese Ausführungsform von der vorherigen nur darin abweicht, daß für die Glühkathodengleichrichterröhre 24 eine Heizwicklung 40 auf der Sekundärseite des Transformators 9 vorgesehen ist, da die Heizwicklung 40 gleichspannungsmäßig mit der Sekundärwicklung 13 des Transformators 9 auf gleichem Potential liegt. Die Heizung der übrigen Gleichrichterröhren erfolgt in der beim vorherigen Ausführungsbeispiel beschriebenen Weise.Another embodiment of the circuit arrangement according to the invention is shown in FIG. 3, this embodiment only differs from the previous one in that a heating winding 40 is provided on the secondary side of the transformer 9 for the hot cathode rectifier tube 24 , since the heating winding 40 is at the same potential in terms of DC voltage with the secondary winding 13 of the transformer 9. The other rectifier tubes are heated in the manner described in the previous exemplary embodiment.

Da die Heiztransformatoren 28, 29 bzw. 32, 33 der Glühkathodengleichrichterröhren 24, 26 bzw. 25, 27 über die zum Abtrennen der Gleichspannungskomponente dienenden Kondensatoren 21, 22 bzw. 17, 18, 19, 20 gespeist werden, wobei der Widerstand dieser Kondensatoren zur Frequenz umgekehrt proportional ist, wird die Frequenz der speisenden Wechselspannung des Transformator 9 zweckmäßig hoch gewählt. Gemäß F i g. 4 wird die Primärwicklung 10 des Transformators 9 beim dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer Gleichspannungsquelle über Klemmen 41 durch einen an sich bekannten Transistorwechselrichter in Brückenschaltung mit Hochfrequenzspannung gespeist. Zu diesem Zweck weist der zum Speisen der Gleichrichterkaskadenschaltung dienende Transformator 9 zusätzliche Sekundärwicklungen 46, 47 bzw. 48, 49 auf, die in an sich bekannter Weise zugleich zum Steuern der Transistoren 42, 43, 44, 45 des Wechselrichters dienen. Eine derartige Speisung der Gleichspannungsquelle gemäß der Erfindung weist den weiteren Vorteil auf, daß die Stärke des die Primärwicklung 10 des Transformators 9 durchfließenden Stromes durch strombegrenzende Widerstände 50, 51, 52, 53 in den Basisstromkreisen der Transistoren 42, 43, 44, 45 auf einen vorbestimmten Wert beschränkt werden kann, wodurch Beschädigungen der Gleichspannungsquelle selbst bei andauernden Kurzschlüssen des Hochspannungsausganges 16 vermieden werden können.Since the filament transformers 28, 29 or 32, 33 of the hot cathode rectifier tubes 24, 26 or 25, 27 are fed via the capacitors 21, 22 and 17, 18, 19, 20 serving to separate the DC voltage component, the resistance of these capacitors to Frequency is inversely proportional, the frequency of the AC voltage supplying the transformer 9 is expediently selected to be high. According to FIG. 4, the primary winding 10 of the transformer 9 in the illustrated embodiment is fed with high-frequency voltage from a DC voltage source via terminals 41 through a transistor inverter known per se in a bridge circuit. For this purpose, the transformer 9 serving to feed the rectifier cascade circuit has additional secondary windings 46, 47 or 48, 49 which, in a manner known per se , also serve to control the transistors 42, 43, 44, 45 of the inverter. Such a supply of the DC voltage source according to the invention has the further advantage that the strength of the current flowing through the primary winding 10 of the transformer 9 is reduced by current-limiting resistors 50, 51, 52, 53 in the base circuits of the transistors 42, 43, 44, 45 predetermined value can be limited, whereby damage to the DC voltage source can be avoided even with long-term short-circuits of the high-voltage output 16.

Anlaßwiderstände 54 und 55 gewährleisten, daß beim Anlegen einer Gleichspannung an die Klemmen 41 der Strom über den Transistor 43, die Primärwicklung 10 und den Transistor 45 zu fließen beginnt. Dioden 56 und 57 verhindern, daß beim Anlassen weder der Basiskreis des Transistors 43 durch den strombegrenzenden Widerstand 52 und die Sekundärwicklung 48 noch der Basiskreis des Transistors 45 durch den strombegrenzenden Widerstand 51 und die Sekundärwicklung 47 überbrückt wird.Starting resistors 54 and 55 ensure that when a direct voltage is applied to the terminals 41, the current begins to flow through the transistor 43, the primary winding 10 and the transistor 45. Diodes 56 and 57 prevent that neither the base circuit of the transistor 43 is bridged by the current-limiting resistor 52 and the secondary winding 48 nor the base circuit of the transistor 45 by the current-limiting resistor 51 and the secondary winding 47 when starting.

Claims

Claims: 1. DC voltage source of high voltage with a transformer fed by an AC voltage and a rectifier arrangement in a voltage-multiplying cascade circuit with hot cathode rectifier tubes and capacitors, characterized in that the secondary winding of the transformer (9) consists of three series-connected partial windings (12, 13, 14) , the primary windings (30, 31, 34, 35) of the heating transformers (28, 29, 32, 33) supplying the heating voltage for the hot cathode rectifier tubes (24, 26, 25, 27) at the terminals of the two outer windings (13, 14) ) are connected via capacitors (21, 22, 17, 18, 19, 20, 23) in such a way that the two ends of the primary winding of each heating transformer is connected via a capacitor to one end of the primary winding of the other heating transformer, so that the capacitors connected to the primary windings of the filament transformers in pairs (21, 22, 17, 18, 19, 20) zugl eich form the capacitors for voltage multiplication of the rectifier arrangement connected in cascade (Fig. 2 and 3).

2. DC voltage source according to claim 1, characterized in that the primary winding (10) of the transformer (9) is fed from a DC voltage source via a transistor inverter, additional secondary windings (46, 47, 48, 49) are provided on the transformer, which the Form control windings for the transistors (42, 45, 43, 44) of the inverter (FIG. 4).