DE1903095B2 - Hochspannu ngsgenerator - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Hochspannungsgenerator, insbesondere zur Speisung einer elektrostatischen Beschichtungsanlage. mit einem Spannungsvervielfacher, der aus Kondensatoren und Gleicht ichtern besteht, die über die Sekundärwicklung eines Transformators eines Schwingkreises gespeist werden, welcher seinerseits an einer Niedergleichspannung liegt.

Ein Hochspannungsgenerator der eingangs genannten Art ist aus der DT-AS 10 39 894 bekannt. Ein derartiger Generator weist einen selbsterregten Röhrenoszillator auf, dessen Hochfrequenz der Vervielfacheranordnung zugeführt wird.

Die Spannungskennlinie eines derartigen Generators fällt zuerst bis zum Erreichen des Nennstroms schwach ab und nähen sich dann langsam dem Wert Null, weil der Röhrenoszillator in der Zone des starken Spannungsabfalls nicht mehr richtig arbeitet. Ein nicht rechteckförmig abfallender Spannungsverlauf ist ungünstig, da die Anordnung dabei für einen verhältnismäßig hohen Strom, der bei geringen Spannungswerten auftritt. ausgelegt sein muli und ferner die auftretenden hohen Ströme die Gefahr einer Funkenbildung erhöhen.

Es sind ferner umlaufende elektrostatische Generatoren bekannt, bei welchen die Spannungskennlinie nahezu Rechteckform aufweist, also die Spannung bei einer bestimmten Stromgröße sehr abrupt auf Null abfällt (DT-AS 11 81 797).

Schließlich sind auch elektronische Anordnungen bekannt, bei denen ein rechteckförmiger Spannungskennlinienverlauf in Niederspannungsanlagen erreicht wird &⁰ (US-PS 29 04 742, Zeitschrift »Electronics« vom 20. 6. 1958, S. 74/75, Fig. 2 und Zeitschrift »Electronic Engineering« 1961, August, S. 522, Fig. 4) oder ferner in Anlagen mit einer gegenüber Generatoren für Sprühanlagen noch verhältnismäßig geringen Spannung von 1000 V (Zeitschrift »Elektronik« 1966, Heft 9, S. 283/284, Bild 4).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochsoannungsgenerator elektronischer Bauart zu soffen! dir insbesondere für elektrostatische Beschichtungsaniagen geeignet ist und eine im wesentlichen rechteckige Spannungskennlmie aufweist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß dadurch gelöst daß die Niedergleichspannung in an sich bekannter Weise stabilisiert ist und daß der Generatorausgangsstrom einer Schaltung zugeführt wird, die über e.ne erste Vergleichsdiode eine erste Spannung, die dem obengenannten Generatorausgangsstrom proportional ist. an die Basis eines Transistors zufuhrt, an die ebenfalls über eine zweite Vergleichsdiode eine zweite Spannung gegeben ist, die der stab.l.sierten N.edergleichspannung proportional ist. wöbe, fur einen Generatorausgangsstrom, der den Nennstrom überschre.tet. die obengenannte erste Spannung allem wirksam w.rd. so daß ein rapider Hochspannungsabfall durch Entkopplung des Niedergleichspannungsregelkreiües hervorgerufen wird.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemaßen Hochspannungsgenerators wird anschließend in Verbindung mit der einzigen Figur beschr.eben. welche eine schemat.sche Darstellung des Generators zeigt.

Ein Generator ist als Oszillator-Vervielfacher ausgebildet und weist zu diesem Zweck einen symmetrischen Oszillator auf, welcher zwei Transistoren 1 und 2 in Betrieb setzt, die durch eine Speiseleitung 3 und eine Prma-wicklung 4 eines Transformators 5 gespeist werden Dieser Transformator besitzt ferner eine Wicklung 6, welche die Schwingungen einer verhältnismäßig ho hen Frequenz erzeugt und unterhalt.

Eine Sekundärwicklung 10 des Transformators 5 speist eine Gruppe von acht Kondensatoren Wa bis ll/i die mit acht Gleichrichtern \2a bis 12Λ in einer Greinacher-Anordnung verbunden sind. In der Praxis hat die Wechselspannung an den Klemmen der Sekundärwicklung 10 eine Amplitude von 13 000 V und eine Frequenz von etwa 2 kHz bei sinusförmiger Schwingungsform, und ein Ausgang 13 der Vervielfacher-Gleichrichteranordnung, welcher am Widerstand 14 seinen Strom abgibt, weist ein negatives Potential von 80 kV auf.

Die Speiseleitung 3 der Gleichspannung ist über einen Regeltransistor 20 mit einem Ausgang 21 einer Niederspannungsspeisequelle verbunden, die einen Transformator 22 mit einer Primärwicklung 23 mit Mittelanzapfung 24 und einer Sekundärwicklung 25 aufweist, die an zwei Gleichrichter 26 und 27 angeschlossen ist. -j-u

Die Basis des Regeltransistors 20 ist unter Zwischenschaltung eines Widerstands 30 mit einem Transistor 31 verbunden, dessen Basis an einen weiteren Transistor 32 angeschlossen liegt, dessen Emitter an einer Zenerdiode 33 liegt, die über einen Widerstand 34 auf dem Potential des Ausgangs 21 liegt. Die Basis des Transistors 32 liegt über eine Vergleichsdiode 35 an einer Spannung eines Spannungsteilers, der aus Widerständen 36 und 37 besteht, die zwischen der stabilisierten Speiseleitung 3 und Masse liegen. Der Transistor 32 mißt somit eine Spannung, welche eine Differenz zwischen einer der stabilisierten Spannung der Speiseleitung 3 proportionalen Spannung und einer festen, an den Klemmen der Zenerdiode 33 auftretenden Bezugsspannung darstellt.

Beim Betrieb besitzt der Regeltransistor 20, wenn die Spannung der stabilisierten Speiseleitung 3 ihren stabilisierten Wert aufweist, eine gewisse Leitfähigkeit, die daher einen gewissen Spannungsabfall zwischen dem

Ausgang 21 und der stabilisierten Speiseleitung 3 hervorruft. Erfährt der Ausgang 21 eine gewisse Spannungsschwankung, so wirkt diese auf die Speiseleitung 3 der stabilisierten Spannung zurück, was zur Folge hat, daß die Leitfähigkeit der Transistoren 32 und 31 und des Regeltransistors 20 verändert wird, wodurch die Transistoren einer Schwankung entgegenwirken.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, gelangt der vom Spannungsvervielfacher abgegebene Gleichstrom hoher Spannung an einen Stromkreis, weicher in Parallelsohaltung einerseits zwei Widerstände 40 und 41, wovon letzterer einstellbar ist, und andererseits einen Kondensator 42 sowie als Rückführung eine Klemme der Sekundärwicklung 10 enthält

Die Spannung an den Klemmen der Widerstände 40 und 41, die dem vom Generator abgegebenen Strom proportional ist, liegt unter Zwischenschaltung einer Vergleichsdiode 43 an der Basis des Transistors 32. Die Elemente des elektrischen Stromkreises sind derart ausgewählt, daß für einen unterhalb des Nennwerts liegenden Strom die an den Klemmen der Widerstände 40 und 41 auftretende Spannung geringer ist als die vom Spannungsteiler 36, 37 gelieferte Spannung, die über die Vergleichsdiode 35 an der Basis des Transistors 32 liegt. In diesem Fall wird lediglich der Spannungsregel- *5 kreis wirksam, und der Stromregelkreis ist durch die Wirkung der Diode 43 entkoppelt.

Ist dagegen der vom Generator abgegebene Strom so groß, daß die an den Klemmen der Widerstände 40 und 41 abgegebene Spannung die Spannung an der Vergleichsdiode 35 überschreitet, so ergiot sich ein umgekehrter Vorgang; der vor der Vergleichsdiode 35 liegende Stromkreis wird entkoppelt, und es kommt lediglich die Stromregelung zur Wirkung, und zwar in einem Sinne, der bei einer geringfügigen Erhöhung des Stromes einen rapiden Spannungsabfall hervorruft.

Ein derartiger Generator wurde bereits gebaut und hat zufriedenstellend gearbeitet. Die technischen Daten dieses Generators werden nachfolgend beispielsweise angegeben.

Spannung an den Klemmen des Transformators 22:12,6 V.

Spannung am Ausgang 21:15V.

Spannung der stabilisierten Speiseleitung: 12 V.

Widerstand des Spannungsteilers 36, 37: 470 Ohm bzw. 560 Ohm.

Die Widerstände 40 und 41 besitzen insgesamt einen Wen von 100 Kiloohm und der Kondensator 42 hat eine Kapazität von 470 Nanofarad; der Widerstand 14, welcher eine Dämpfung der kapazitiven Entladung herbeiführt, beträgt 40 Megaohm.

Der vorstehend beschriebene Generator weist eine im wesentlichen rechteckförmig ausgebildete Strom-Spannungscharakteristik auf, d. h., er liefert eine konstante Spannung für eine Stromänderung zwischen Null und dem Nennwert.

Ein derartiger Generator hat sich als besonders ge eignet erwiesen für elektrostatische Farbspritzanlagen. Eine elektrostatische Farbspritzanlage macht es erforderlich, daß bei normalen Farbspritzarbeiten das Maximum der Spannung verfügbar ist, daß aber gleichzeitig die am Spritzkopf verfügbare Energie soweit wie möglich verringert wird, wenn am Spritzgerät die Gefahr einer Entladung auftritt. Tritt eine derartige Entladung auf, die mit einer Stromerhöhung verbunden ist, so hat dies selbsttätig einen rapiden Spannungsabfall zur Folge, und zwar dann, wenn der Strom seinen Nennwert überschreitet.

Infolgedessen wird die im Sprühkopf, im Zuieitungskabel und in der Kapazität des Spannungsvervielfacher gespeicherte Energie augenblicklich verringert, so daß es genügt, einen niedrigen zusätzlichen Widerstand dort vorzusehen, wo die Gefahr einer Entladung entsteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Hochspannungsgenerator, insbesondere zur Speisung einer elektrostatischen Beschichtungsanlage, mit einem Spannungsvervielfacher, der aus Kon densatoren und Gleichrichtern besteht, die über die Sekundärwicklung eines Transformators eines Schwingkreises gespeist werden, welcher seinerseits an einer Niedergleichspannung liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Niedergleichspannung in an sich bekannter Weise stabilisiert ist und daß der Generatorausgangsstrom einer Schaltung (Widerstände 40, 41) zugeführt wird, die über eine erste Vergleichsdiode (43) eine erste Spannung, die dem obengenannten Generatorausgangsstrom proportional ist, an die Basis eines Transistors (32) führt, an die ebenfalls über eine zweite Vergleichsdiode (35) eine zweite Spannung gegeben ist, die der stabilisierten Niedergleichspannung proportional ist, wobei für einen Generatorausgangsstrom, der den Nennstrom überschreitet, die obengenannte erste Spannung allein wirksam wird, so daß ein rapider Hochspannungsabfali durch Entkopplung des Niedergleichspannungsregelkreises hervorgerufen wird.