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Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Kondensator für
hohe Spannungen, bei dem aus mehreren konzentrisch angeordneten und in Reihe geschalteten
Teilwickelkondensatoren bestehende Serienkapazitäten stapelförmig übereinander angeordnet
und die einzelnen Serienkapazitäten durch leitende Verbindungen in Reihe geschaltet
sind.
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Bei Impulskondensatoren soll die Ladeenergie in einem möglichst kurzen
Zeitraum zur Anwendung kommen, wobei Widerstände, insbesondere induktive Widerstände
im Entladestromkreis sehr klein sein sollen. Aus diesem Grunde muß sowohl der Kondensatorkörper
selbst innerhalb seines Aufbaues als auch äußerlich hinsichtlich seiner Konstruktion
äußerst induktivitätsarm aufgebaut sein, damit er für Impulszwecke brauchbar ist.
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Aus der französischen Patentschrift 794 389 ist ein elektrischerKondensatorfürhoheSpannungenbekannt,
bei dem aus mehreren konzentrisch angeordneten und in Reihe geschalteten Teilwickelkondensatoren
bestehende Serienkapazitäten stapelförrnig übereinander angeordnet und die einzelnen
Serienkapazitäten durch leitende Verbindungen in Reihe geschaltet sind. Die übereinandergestapelten
Serienkapazitäten bestehen aus einer ungeraden Anzahl von Teilwickelkondensatoren.
Dieser bekannte Kondensator besitzt eine große Gesamtinduktivität, welche sich aus
den Induktivitäten der Teilkondensatoren und den Induktivitäten der äußeren Anschlußelemente
zusammensetzt.
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Aus der britischen Patentschrift 952 580 ist ein Impulskondensator
bekannt, bei dem mindestens vier konzentrisch angeordnete Teilkondensatoren in Reihe
geschaltet sind. Die das koaxiale Anschlußsystem bildenden Anschlußrohre sind mit
dem innersten und dem äußersten Teilwickel verbunden. Es kann dadurch die äußere
Induktivität nicht beliebig klein gehalten werden.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Kondensator zu schaffen,
welcher innerhalb kürzester Zeit hohe Energien abgeben kann, d. h., bei welchem
die Gesamtinduktivität möglichst klein gehalten wird.
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Der erfindungsgemäße elektrische Kondensator, welcher eingangs beschrieben
worden ist, ist durch zwei Ausführungsformen gekennzeichnet. Die erste Ausführungsform
ist dadurch gekennzeichnet, daß zwei Serienkapazitäten übereinander angeordnet sind,
wobei die eine Serienkapazität eine gerade Anzahl von Teilwickeln und die andere
Serienkapazität eine ungerade Anzahl von Teilwickeln besitzt, daß ein Anschlußrohr,
welches mit dem innersten Teilwickel der Serienkapazität mit gerader Teilwickelanzahl
kontaktiert ist, koaxial durch die andere Serienkapazität hindurchführt und daß
das andere Anschlußrohr mit dem innersten Teilwickel der Serienkapazität mit ungerader
Teilwickelzahl kontaktiert ist und daß die Anschlußrohre von dem Kondensatorteil,
in welchem sich die Serienkapazität mit ungerader Teilwickelanzahl befindet, koaxial
und mit geringem Abstand voneinander isoliert weggeführt sind.
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Die zweite erfindungsgemäße Ausführungsforrn ist dadurch gekennzeichnet,
daß zwei Serienkapazitäten Übereinander angeordnet sind, wobei die eine Serienkapazität
eine gerade Anzahl von Teilwickeln und die andere Serienkapazität eine ungerade
Anzahl von Teilwickeln besitzt, daß ein Anschlußrohr, welches mit dem äußersten
Teilwickel der Serienkapazität mit gerader Teilwickelanzahl kontaktiert ist, koaxial
über die andere Serienkapazität hinwegführt und daß das andere Anschlußrohr mit
dem äußersten Teilwickel der Serienkapazität mit ungerader Teilwickelanzahl kontaktiert
ist und daß die Anschlußrohre von dem Kondensatorteil, in welchem sich die Serienkapazität
mit ungerader Teilwickelanzahl befindet, koaxial und mit geringem Abstand voneinander
isoliert weggeführt sind.
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Dabei ist darauf zu achten, daß die elektrische Verbindung der einzelnen
Serienkapazitäten miteinander möglichst induktivitätsarm erfolgt. Außerdem müssen
die Serienkapazitäten, insbesondere hinsichtlich ihrer Wickelzahl, derart ausgewählt
und übereinandergestapelt werden, daß die InduktiviätdesKoaxialanschlusses möglichst
gering ist, d. h., der Koaxialanschluß soll so ausgebildet sein, daß der
Außendurchmesser und der Innendurchmesser einander etwa entsprechen, denn die Induktivität
des Koaxialanschlusses - vorausgesetzt, daß die Länge der Koaxialleitung
1 sehr viel größer ist als der Außendurchmesser R und der Innendurchmesser
r - ergibt sich zu
Mit anderen Worten sollen also die koaxialen Stromanschlußelemente im Kondensator
- abhängig von der Betriebsspannung - möglichst nahe beieinanderliegen.
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In F i g. 1 und 2 sind zwei aus mehreren schematisch dargestellten
Teilwickeln 1 bestehende Serienkapazitäten stapelförmig übereinander angeordnet,
welche durch die Isolation 2, die z. B. aus mehreren Lagen hochisolierender Folien
besteht, voneinander getrennt sind. Als Material für die Folien kann hochisolierender
Kunststoff verwendet werden. Wie sich aber herausgestellt hat, ist Papier für diesen
Zweck geeigneter. Kunststoff kann infolge Schrumpfens mitunter zu Schwierigkeiten
beim Kontaktieren führen. 3 deutet die induktivitätsarme elektrische Verbindung
der Serienkapazitäten an. Die koaxialen Anschlußelemente, die z. B. in Anschlußrohren
bestehen können, sind in beiden Figuren eng benachbart, so daß die Forde. rung nach
kleinem Wert für In - R - gemäß Gleichung
(1)
r erfüllt ist. In F i g. 1 befindet sich der koaxiale Anschluß
5, 6 in der Nähe der Wickelachse 4, während in der F i g. 2 die Anschlußelemente
7, 8 in der Nähe
der Gehäusewandung angeordnet sind. Zum elektrischen
Anschluß kann eine Stirnseite des einen Wickels, z. B. des innersten Wickels der
F i g. 1, mit einem Anschlußrohr, gegebenenfalls über einen Flansch, verlötet
und eine Stirnseite des letzten Wickels mit einem zweiten konzentrisch über dem
ersten angeordneten Anschlußrohr verlötet werden. Bei dem in F i g. 2 dargestellten
Beispiel ist das äußere Anschlußrohr 8 als Teil des Gehäuses 9 ausgebildet.
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Im folgenden wird an Hand der F i g. 3 ein nach der Erfindung
aufgebauter Kondensator noch ausführlicher erläutert. Der Kondensator besteht aus
zwei Serienkapazitäten, von denen die untere aus vier, die obere aus drei Teilwickeln
1 aufgebaut ist.
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Auf ein Kernrohr 12 sind konzentrisch übereinander vier Teilwickel
1 gewickelt, zwischen denen abwechselnd an einem Rand überstehende Zwischenlagen
20, die z. B. aus hochisolierendem Kunststoff, vorzugsweise jedoch aus Papier bestehen,
angeordnet sind. Die Stirnkontaktschichten 13, 14, 15, die durch die
überstehenden Ränder 16, 17, 18 der Isolation 20
voneinander
getrennt sind, schalten die einzelnen Teilwickel 1 in Reihe. Über die Stirnkontaktschicht
21 und ein ringförmiges Kontaktelement 19 wird die untere Serienkapazität
induktivitätsarm mit der stapelförmig über dieser angeordneten Serienkapazität in
Reihe geschaltet. Zwischen beiden Serienkapazitäten befindet sich die Isolation
2. Die obere Serlenkapazität besteht aus drei konzentrisch übereinander auf dem
Kernrohr 22 aufgewickeiten Teilwickein 1, die durch die isolierenden Zwischenlagen
20, die abwechselnd an einem Rand überstehen, voneinander isoliert sind. Die Reil
enschaltung der einzelnen Teilwickel 1 der oberen Serienkapazität erfolgt
über die Stirnkontaktschichten 24,25.
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Der innerste Teilwickel 1 der unteren Serienkapazität ist über
die Stirnkontaktschicht 26 mit dem Anschlußrohr 23 verlötet, während
eine Stirnseite des letzten Teilwickels der oberen Serienkapazität über die Stirnkontaktschicht
27 mit einem zweiten, konzentrisch über dem Anschlußrohr 23 angeordneten
Anschlußrohr 28 verlötet ist. Die koaxialen Anschlußelemente des Kondensators
der F i g. 3 sind eng benachbart in der Nähe der Wickelachse 4 angeordnet.
Der Kondensator ist, durch einige Zwischenlagen eines lolierstoffs 29 von
der Gehäusewandung 30
getrennt, in ein becherförmiges Kondensatorgehäuse eingebaut.
Zum Abschluß der offenen Seite des Kondensatorgehäuses ist dort eine Isolierscheibe
31
angeordnet.