DE2316917C3 - Induktiver Energiespeicher vom Tra nsf ormatortyp - Google Patents
Induktiver Energiespeicher vom Tra nsf ormatortypInfo
- Publication number
- DE2316917C3 DE2316917C3 DE19732316917 DE2316917A DE2316917C3 DE 2316917 C3 DE2316917 C3 DE 2316917C3 DE 19732316917 DE19732316917 DE 19732316917 DE 2316917 A DE2316917 A DE 2316917A DE 2316917 C3 DE2316917 C3 DE 2316917C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- winding
- energy
- energy storage
- voltage
- primary winding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 title claims description 22
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 title claims description 19
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 81
- 238000011068 load Methods 0.000 claims description 15
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 16
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 14
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 11
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 8
- 230000001808 coupling Effects 0.000 description 7
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 7
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 7
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 4
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 241000158147 Sator Species 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000002860 competitive Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired Effects 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
Description
geordneten Sekundärwicklung, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung
(4) wesentlich mehr Windungen als die Primärwicklung (1) aufweist und in einer hermetisch
geschlossenen Kapsel (7) untergebracht ist, die mit einem Dielektrikum einer elektrischen Festigkeit
von nicht unter 50 kV/cm gefüllt ist und den Spalt (8) einschließt, und daß der Spalt (8) derart
bemessen ist, daß eine ausreichende Durchvor sich geht, was den Wirkungsgrad des induktiven
Energiepeichers herabsetzt. Auf diese Weise ist es auch nicht möglich, hohe Sekundärspannungen von
einigen 100 kV, ja sogar 1 MV zu erzeugen, wie sie z. B. zur Erzeugung starker Bündel relativistischer
Elektronen benötigt werden, aber auch zur Prüfung elektrischer Hochspannungsanlagen. Zur verhältnismäßig
niedrigen Sekundärspannung trägt auch das übersetzungsverhältnis zwischen Primär- und Sekun-
schlagfestigkeit bei dem gegebenen Dielektrikum 20 därwicklung von im wesentlichen Eins bei; ferner
und ein Kopplungsfaktor der beiden Wicklungen (1, 4) von 0,2 bis 0,8 erreicht wird.
2. Induktiver Energiespeicher vom Transformatortyp nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Kapsel i^7) auf der Seite der Hochspannungselektrode
(6) der Sekundärwicklung (4) eine unterteilte Vakuumröhre (18) mit Kathode (22), welche mit der Hochspannungselektrode (6)
der Sekundärwicklung (4) elektrisch verbunden ist, untergebracht wird., wobei ein Raum (21) hinreichend
groß für den Durchgang des von der Sekundärwicklung (4) umfaßten Magnetflusses (3)
zwischen der Vakuumröhre (18) und der Sekundärwicklung (4) vorgesehen ist.
3. induktiver Energiespeicher vom Tranformatortyp nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die in der Kapsel (7) befindliche Hochspannungselektrode (6) der Sekundärwicklung (4)
in Form des einen Belages eines Kondensators steht der Erreichung einer hohen Sekundärspannung
das Fehlen einer besonderen Isolation zwischen Primär- und Sekundärwicklung entgegen. Schließlich ist
es, insbesondere wegen der /a 7?-Verluste, unmöglich.
die Energie abgabe in einer äußerst kurzen Zeit von größenordnungsmäßig 10~Ts vorzunehmen, wie sie
für die angegebenen Verwendungszwecke benötigl wird.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung.den induktiven Energiespeicher der eingangs genannten Art derari auszubilden, daß auf der Sekundärseite eine Hochspannung von bis zu größenordnungsmäßig 1 MV erzeugt und die Energie innerhalb kurzer Zeit von größenordnungsmäßig 10~7 s in die Last eingespeis! werden kann.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung.den induktiven Energiespeicher der eingangs genannten Art derari auszubilden, daß auf der Sekundärseite eine Hochspannung von bis zu größenordnungsmäßig 1 MV erzeugt und die Energie innerhalb kurzer Zeit von größenordnungsmäßig 10~7 s in die Last eingespeis! werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sekundärwicklung wesentlich mehr Windungen
als die Primärwicklung aufweist und in einei hermetisch geschlossenen Kapsel untergebracht ist
(25) ausgeführt ist, als dessen anderer Belag die 40 die mit einem Dielektrikum einer elektrischen Festig·
Wandung der Kapsel (7) dient, wobei die Kapazität des Kondensators (25) so gewählt ist, daß
eine gleiche Energiedichte wie in der Sekundärwicklung (4) erzielt wird.
4. Induktiver Energiespeicher vom Transformatortyp nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das Isolationsmedium für den Kondensator (25) Wasser unter einem Druck von 30 bis
100 at ist.
Die Erfindung betrifft einen induktiven Energiespeicher vom Transformatortyp mit einer Speicher-Primärwicklung,
die in einem Stromkreis liegt, der eine Stromquelle zum Aufladen des Energiespeichers
und ein Mittel zum Schnellausschalten dieses Stromkreises aufweist, sowie mit einer innerhalb der Primärwicklung
unter Bildung eines Spaltes koaxial angeordneten Sekundärwicklung.
Ein solcher induktiver Energiespeicher ist bereits bekannt (GB-PS 9 83 528).
Bei diesem bekannten induktiven Energiespeicher ist die Speicher-Primärwicklung eine Zylinderspule ί>5
aus einem Supraleiter in einem Dewar-Gefäß. Die Sekundärwicklung befindet sich innerhalb der Zyiinderspulen-Primärwicklung
mit im wesentlichen keit von nicht unter 50 kV/cm gefüllt ist und der Spalt einschließt, und daß der Spalt derart bemesser
ist, daß eine ausreichende Durchschlagfestigkeit be dem gegebenen Dielektrikum und ein Kopplungs
faktor der beiden Wicklungen von 0,2 bis 0,8 erreich wird.
Es ist ersichtlich, daß insbesondere das hohe Über Setzungsverhältnis zwischen der Sekundär- und de:
Primärwicklung und die besonderen Isolationsmaß ;,o nahmen die Erzeugung von Hochspannungen vor
größenordnungsmäßig 1 MV gewährleisten.
Die Kapsel wird vorzugsweise mit SF0 unter einen
Druck von 5 bis 15 at gefüllt.
Es ist zweckmäßig, daß in der Kapsel auf der Seiti :i5 der Hochspannungselektrode der Sekundärwicklunj
eine unterteilte Vakuumröhre mit Kathode, welchi mit der Hochspannungselektrode der Sekundärwick
lung elektrisch verbunden ist, untergebracht wird wobei ein Raum, hinreichend groß für den Durch
gang des von der Sekundärwicklung umfaßten Ma gnetflusses, zwischen der Vakuumröhre und der Se
kundärwicklung vorgesehen ist.
Zur Verringerung der Energieabgabezeit ist es vor teilhaft, daß die in der Kapsel befindliche Hochspan
nungselektrodc der Sekundärwicklung in Form de einen Belages eines Kondensators ausgeführt ist, al
dessen anderer Belag die Wandung der Kapsel dient wobei die Kapazität des Kondensators so gewählt ist
daß eine gleiche Energiedichte wie in der Sekundärwicklung erzielt wird.
Als Isolalionsmedium für den oben beschriebenen
Kondensator kann Wasser unter einem Druck von 30 bis 100 at verwendet werden.
Der erfindungsgemäße induktive EnergiesDeicher kann Impulsspannungen von 1 MV erzeugen, so daß
er ohne weiteres bei Hoclispannungspriifungen verschiedener
elektrischer Schaltungen, aber auch als Speisequelle für Bsschleunigungsröhren od. dgl. angewendet
werden kann.
Die Ausführung des erfindungsgemäßen induktiven Energiespeichers, bei der die Sekundärwicklung und
eine unterteilte Vakuumröhre gemeinsam gekapselt sind, kann als ein besonders kompakt aufgebauter
Generator für relativistische Elektronen benutzt werden.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß der erfindungsgemäße induktive Energiespeicher
einerseits ermöglicht, monochromatische Impulse relativistischer Elektronen zu erhalten, andererseits
größere Energien — bis größenordnungsmäßig 1 MJ — innerhalb einer Zeit von etwa 10~7 s an die
Last, insbesondere weiter an ein Elektronenbündel, abzugeben.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung unter Beschreibung von Ausführungsbeispielen des induktiven
Energiespeichers näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 die Gesamtansicht eines induktiven Energiespeichers
vom Transformatortyp im Längsschnitt, F i g. 2 einen Abschnitt A in F i g. 1 vergrößert,
F i g. 3 einen Energiespeicher mit außerhalb der Kapselung angeordneter Primärwicklung im Längsschnitt,
F i g. 4 einen Energiespeicher mit nach außen geführtem Ende der Hochspannungswicklung im
Längsschnitt,
F i g. 5 einen Energiespeicher mit einer Last in Form einer unterteilten Vakuumröhre mit Kathode
im Längsschnitt und
F i g. 6 einen Energiespeicher mit an der Sekundärwicklung
angeschlossenem Kondensator im Längsschnitt.
Der induktive Energiespeicher von F i g. 1 enthält eine Primärwicklung 1, die Magnetflüsse 2 und 3 erzeugt.
Eine Sekundär-(Hochspannungs-)Wicklung 4 ist niittig innerhalb der Wicklung 1 angeordnet. Das
eine Ende 5 der Wicklung 4 liegt auf Erdpotential, das andere stellt eine Hochspannungse'ektrode 6 dar.
Die Wicklungen 1 und 4 sind gekapselt, wobei die Kapsel 7 mit einem Dielektrikum (in der Zeichnung
nicht zu sehen) gefüllt ist, dessen elektrische Festigkeit mindestens 50 kV/cm beträgt. \ls Füllung kann
für die Kapsel 7 entweder SF6 oder eine Mischung aus SF„ und Stickstoff bzw. Freon unter einem Druck
von 5 bis 15 at dienen.
Zwischen der Primärwicklung 1 und der Sekundärwicklung 4 gibt es einen Spalt 8. dessen Bemessung
von der erforderlichen Durchschlagsfestigkeit bei dem Fiilldielektrikum für die Kapsel 7 und dem erforderlichen
Kopplungsfaktor für die Wicklungen 1 und 4, welcher zwischen 0,2 bis 0,8 liegen muß, abhängt.
Die Windungszahl bei der Sekundärwicklung 4 beträgt mehr als das 10- bis lOOfache derjenigen
bei der Primärwicklung 1, wodurch ein Spanriungsübersetzungsverhältnis von bis zu mehr als
100 erreicht wird. So kann bei einer 10-kV-Spannung an der Primärwicklung die Spannung an der Sekundärwicklung
bei über 1 MV liegen. Die Realisierung der erforderlichen elektrischen Festigkeit längs der
Sekundärwicklung 4 ist bei dem vorliegenden Spannungspegel keinesfalls problemlos. Es ist dabei zu
bedenken, daß der Gradient längs der Wicklung etwa bei möglichen Realisierungen der Anordnung
1 bis 1,5 MV/m betragen muß. Um solche Gradienten zu erhalten, wird die Wicklung 4 aus mehreren
ebenen Lagen 9, wie in F i g. 2 gezeigt ist, zusammengestellt. Jede Lage ist eine ebene Spirale; die Spiralen
liegen aufeinander und sind untereinander in Reihe verbunden. Die Zwischenlagenisolation ist
durch Isolationszwischenlagen 10 realisiert. 50 bis 100 Lagen 9, aufeinandergeschichtet, wie F i g. 2
zeigt, bilden eine Spule 11 der Sekundärwicklung. Damit eine solche Spule 11 mechanisch und elektrisch
fest genug ist, wird sie in einer besonderen Vorrichtung mit Epoxyd- oder einer anderen Verbundmasse
durchtränkt. Die Zwischenlagen- und die
ao Zwischenwindungsisolation sind in bezug auf die elektrische Festigkeit auch für kurzzeitige Überspannungen
ausgelegt, die in der Wicklung 4 bei zufälligen Durchschlagen auf der Hochspannungsseite
u. dgl. entstehen. Die Spulen 11 werden untereinander mittels metallischer Ringe 12 und 13 verbunden,
deren jeder eine azimutal verlaufende Trennstelle aufweist, wodurch einem Entstehen von kurzgeschlossenen Windungen vorgebeugt wird. In die
Unterbrechungen sind Isolationszwischenlagen (in Fig. 2 nicht gezeigt) eingelegt. Alle Spulenil sind
untereinander in Reihe verbunden und bilden zusammen die Sekundärwicklung 4.
Die Hochspannungselektrode 6 muß von ihrer Ausführung her für den sich während der Energieabnähme
am Speicher schnell ändernden (verringernden) Magnetfluß 2 durchlässig sein. Hier ist sie
schalenförmig ausgeführt und kann aus Metall bestehen, wobei man sie dann mit Radialdurchbrüchen
versieht, oder man fertigt sie aus Isolierstoff, und in diesem Fall besteht sie aus Elementen, die mit dünnem
Draht umwickelt sind. Es sind auch andere Ausführungsmöglichkeiten denkbar.
Die Form der Elektrode 6 ist nach der Bedingung des größtmöglichen Gradienten auf ihrer Fläche gewählt.
Die Maximalspannung an der Primärwicklung 1 ist nicht groß und kann beispielsweise 10 kV betragen.
Darum kann sie konventionell ausgeführt ^ein. Bei der Primärwicklung 1 ist es nicht unbedingt erforderlich,
daß sie in einem gut isolierenden Medium eingebettet ist. Dann kann sie auch außerhalb der
Kapselung 7, wie in F i g. 3 gezeigt, angeordnet sein. In diesem Fall verläuft der zylinderförmige Teil 14
der Kapsel 7 innerhalb der Wicklung 1 dicht an ihrer Innenseite. Die Kapselung 7 muß die veränderlichen
Magnetflüsse 2 und 9 (im Augenblick der Energieiinnahme am Speicher) durchlassen. Besonders
einfach wird dieses Problem gelöst, wenn die Kapsel 7 aus isolierendem Material, z. B. ;;ur Olas-
*<: faserkunstsloff, ausgeführt wird.
Die Wicklung kann aus einem normale; einen' :uii tiefe Temperaturen abgekühlten Metali oder aus
einem Supraleiter gefertigt sein. Falls die Wicklungl aus einem auf tiefe Temperaturen abgekühlten Metnl!
besteht, wird sie mit einer Wärmeisolierung versehen, weil einige Dielektrika, datunter auch SF11,
sich bei tieferen Temperaturen praktisch nicht mehr verwenden lassen. In solchen Fällen vergrößert die
Wärmeisolierung den Spalt 8 zwischen den Wick- der Kathode 22 und der Dauer τ des Sfromimpiilscs
lungen 1 und 4 und setzt etwas den Wirkungsgrad wird so getroffen, daß das Elcktronenbündel der
des Energiespeichers herab. Unter dem Wirkungs- größten Teil der Speichcmicrgic iius£ mit u al;
grad versteht man hier den Nutzfaktor für den Fluß Spannung an der Sekundärwicklung 4 und /-. al;
(der Magnetenergie), der von der Wicklung 1 er- 5 Energie des Flusses 2 mitnimmt. Die Spannung arr
zeugt wird. Naturgemäß erhöht sich bei gegebener Energiespeicher fällt während der Impulszeit ab, und
Spannung (und folglich bei gegebenem Spalt 8) der das einer Beschleunigung unterliegende Bündel fällt
Wirkungsgrad mil der Vergrößerung des Durch- unmonochromatisdi aus. Das beschleunigte Elekmcsscrs
der Wicklungen 1 und 4. So beträgt der tronenbündel kann durch ein Fenster 23 aus der AnWirkungsgrad
des Systems, d. h. das Verhältnis von io Ordnung herausgeführt und für verschiedene Zwecke
Nutzenergie (im Fluß 2) zu Gesamtenergie, d. h. die benutzt werden. Man kann auch einen inneren Aufim
System gespeicherte Energie (in den Flüssen 2 fänger zwecks Abbremsung der Elektronen und Er-
und 3). bei einem Durchmesser der Wicklung 4 haltung einer Gammastrahlung in der Röhre 18 eingleich
1 m, einem Zwischenwicklungsspalt von 10 bauen. An Stelle der Kalhode 22 kann ein Ioncnbis
l?em und einer Wicklungshöhe ebenfalls etwa 15 quelle gesetzt, also der Speicher zur Beschleunigung
1 m 0(J bis 70%. Hierbei beträgt die Energie des eines Ioncnbündels benutzt werden.
Nutzflusses 2 etwa 7 MJ, wenn die magnetische Ein in der Nähe der Kathode 22 angeordnetes
Feldstärke B, erzeugt von der Wicklung IL, 40 kG Gitter 24 dient zur Steuerung des Bündelsiromes.
groß ist. Es ist zu beachten, daß diese Energie nur Es sind verschiedene Zeitfunktionen für den Bündelbedingt
als Nutzenergie angesehen werden darf, weil 20 strom möglich. Es läßt sich unter anderem ein Andic
Energie sowohl bei einem konventionellen Ener- derungsvcrlauf realisieren, bei dem die Energie der
gicspeichcr als auch dem erfindungsgemäßen (auf beschleunigten Elektronen einige Zeit konstant ist.
Grund des Spannungsabfalls, der während der Ener- In F i g. 6 ist eine Variante des Energiespeichers
gieabnahmc eintritt, verschiedener Energievcrlustc mit einem an der Sekundärwicklung 4 angeschlosscusw.)
nur teilweise in die Last eingespeist werden 25 ncn Kondensator 2$ gezeigt. Der Kondensator 25 ist
kann. von der Hochspannungselektrode 6, die hier im Ver-Bei
für die nächste Zukunft denkbaren Ausfüh- gleich mit den vorangehenden Fällen größer in der
Hingen mit einer Spannung an der Sekundärwick- Höhe ist, und der Kapsel 7 gebildet und gehört zu
lung von 1 MV (angenähert) liegt der Koppiungs- einem Typ mit koaxialen Belägen. Der Kondensator
faktor für die Wicklungen zwischen 0,2 und 0,8. 30 25 ist kapazitälsmäßig (Kenngröße C) so dimensio-Eincrseits
können solche Daten schon bei dem niert, daß er die ganze im Magnetfluß 2 enthaltene
gegenwärtigen Stand der Technik (oder bei dem der Energie
nächsten Zukunft) realisiert werden, andererseits Cu2 N wird ein solcher Energiespeicher einen Wirkungsgrad 2 haben, der hoch genug ist, um diese Impulsquelle 35
nächsten Zukunft) realisiert werden, andererseits Cu2 N wird ein solcher Energiespeicher einen Wirkungsgrad 2 haben, der hoch genug ist, um diese Impulsquelle 35
gegenüber anderen Impulsquellenarten für 1 MV, aufnehmen kann. Zum Anschließen des Kondensa-
beispieiswcise mit Kondensatoren aufgebauten Hoch- tors 25 an die Last (ais solche ist in Fig. 6 eine un-
spannungsgeneratoren, konkurrenzfähig zu machen. terteilte Vakuumröhre 18 mit Kathode 22 wiederge-
In Fig.4 ist eine Variante des induktiven Energie- geben) ist eine steuerbare Entladestrecke 26 vorge-
spcichers gezeigt, bei der der Speicher mit einer 4° sehen, die in der Hochspcinnungselektrode 6 einge-
Hochspannungsherausführung 15 versehen ist, die es baut ist.
gestattet, die vom Speicher erzeugte Hochspannung Die Energieabnahmezeit τ hängt bei dem Konden-
an einer außerhalb der Kapselung 7 liegenden Last sator 25 ab von dessen Länge / und der Dielektrizi-
zu verbrauchen. Die Hcrausführung 15 besteht aus tätskonstante ι des isolierenden Mediums
einem Stab 16, der in einem für Vollbetriebsleistung 45
ausgelegten Isolator 17 eingebettet ist. / / \
In F i g. 5 ist eine Variante des induktiven Ener- \T " .· )
giespeichers mit einer Last in Form einer unterteilten Vakuumröhre 18, gemeinsam mit der Wicklung 4
gekapselt (Kapsel 7), gezeigt. Die Röhre 18 besteht 5° und kann in der Praxis 10~7 s betragen. Das wich-
aus isolierenden Ringen 19 und metallischen Ringen tigste Problem, das bei Realisierung einer solchen
20, die gegeneinander vakuumdicht sind. Die Röhre Schaltung vorkommt, ist die Auswahl des isolieren-
18 ist weiterhin mit einem ohmschen und einem ka- den Mediums. Würde man Gas verwenden, so müßte
pazitiven Spannungsteiler (in Fig. 5 nicht wiederge- man zu große Dimensionen des kapazitiven Gliedes
geben) versehen, die für die Gleichheit des Span- 55 in Kauf nehmen. Die Energiedichte, eines Gas-
nungsgradienten an der Röhre sorgen. Die Röhre 18 mediums beträgt bei einer elektrischen Feldstärke
ist von der Wicklung 4 durch einen Raum 21 ge- von sogar 500 kV/cm mn 1,2-1(H J/m3, während
trennt, wodurch ein Durchgang des Magnetflusses 2 man bei einem magnetischen Feld von 40 000 G
gesichert wird. Der Raum 21 wird so bemessen, daß 6,4-10« J/m3 erreicht Ein Ausweg kann hier die
der Kopplungsfaktor für die Wicklungen 1 und 4 60 Verwendung eines Dielektrikums mit hohem ε sein,
iiierbei nicht beeinträchtigt wird, d. h., er muß groß So hat Wasser ε = 80, und die Energiedichte beträgt
genug gewählt werden, damit der Magnetfluß 2 un- bei einem Feld von 500 kV/cm 10« J/m3.
gehindert durchgeht Solche Feldstärken lassen sich jedoch gegenwärtig
ier Seite des hohen Potentials liegt und mit der 65 herstellen.
verbunden ist Das andere Ende der Röhre 1» liegt Festigkeit erreicht man bei Wasser durch Anwen-
luf dem Erdpotential. Die Wahl der Stromstärke / dung eines Diuckes von einigen Dutzend (30 bis
50) at. Die Energieabnahmezeit kann bei einem Wasserkondensator
recht klein sein, weil die Systemabmessungen (unter anderem die Länge: /) hier verhältnismäßig
klein sind, während e groß ist.
Der in Fig. 1 wiedergegebene Energiespeicher funktioniert wie folgt. An die Primärwicklung 1 wird
eine Gleichst romquelle (nicht gezeigt) gelegt. Nach einiger Zeit, deren Dauer durch die Stromqucllcnlcistung
und das Aufnahmevermögen des Energiespeichers bedingt ist, erreichen der Strom durch die
Wicklung 1 und das magnetische Feld (die Flüsse 2 und 3) Ihre Maximalwerte. Der Maximalwert des
magnetischen Feldes in der Wicklung 1 beträgt bei dem gegenwärtigen Stand der Technik in größeren
Volumina 30 bis 40 1():1 H, die Stromstärke hängt
von der Windungszahl und dem Drahtquerschnitt der Primärwicklung 1 ab. Nach der Aufladung ist
der Energiespeicher arbcitsbercit, d. h. bereit, sieh in die Last zu entladen. Im Falle der Ausführung
der Primärwicklung aus einem Supraleiter kann die Stromquelle in dem Primärkreis bei Übergang des
Speichers in den Betriebszustand der Bereitschaft zur Arbeitsimpulsabgabe abgeschaltet und können
die Enden der Wicklung 1 kurzgeschlossen werden.
Bei Unterbrechung des Stromkreises, in dem die Primärwicklung 1 liegt, fällt der diese durchfließende
Strom und somit baut sich der Magnetfluß (2 und 3) ab, so daß eine hohe Spannung in der Sekundärwicklung
4 induziert wird. Ihr Wert ist durch das Winduiigsverhältnis zwischen den Wicklungen 1 und 4
und deren Kopplungsfaktor bestimmt. In Fig.! ist
der Betriebszustand des Energiespeichers ohne Last, d. h. der Lecrlaufzustand, wiedergegeben.
Bei der Ai.isführune gemäß Fig. 4 wurde an den
Anschluß an eine äußere Last gedacht. In diesem Fall ist die Kurvcniorrn der Spannung an der Last
durch die Daten scwo'nl des bneigicspcichcrs air,
auch diejenigen der Last selbst bestimmt.
Bei der Ausführung gemäß Fig. 5 kommt als Lasl
ein Elektronenbündel vor, das sich in der Röhre 18 aufbaut, sobald der Energiespeicher in den Betriebszustand
der Entladung übergeht und insofern keine Sperrspannung am Gitter 24 anliegt. Das Gitter 24
kann auch weggelassen sein, und in diesem Fall wird die Röhre wie eine Diode betrieben, d. h., der
Bündelstrom ist eine Funktion der Spannung an der Röhre, welche ihrerseits von den Betriebsdaten des
ίο Energiespeichers sowie von der Flächengröße und
dem Emissionsvermögen der Kathode 22 und anderen Daten der Vakuumröhre 18 abhängt. Ist das
Gitter 24 vorhanden, kann es an ein Steucipotcntial gelegt werden, das entweder in einem Programm
vorgegeben ist oder von einer Rückführung bzw. -kopplung herrührt. Wie vorstehend erwähnt, können
hierbei verschiedene Änderungsverläufe für die Spannung an der Röhre 18 und somit für die Energie
der beschleunigten Teilchen, unter anderem so, daß die Spannung einige Zeit gleich bleibt, realisiert werden.
Bei allen obigen Ausführungen des Energiespeichers ist die Entladungszcit praktisch mit der Zeitkonstante
des Stromkreises »Wicklung 4 Last« gegeben und beträgt in der Praxis 10 ·'■ bis 10"-'s.
Falls die gesamte gespeicherte Energie im Zeitraum von K)"7 s in die Last eingespeist werden muß, kann
die Abwandlung des Energiespeichers angewandt werden, die in Fig. 6 gezeigt ist. Die Induktivität
der Wicklung 4 bildet zusammen mit der Kapazität C einen Schwingkreis. Bei Trennung des Stromkreises,
in den die Wicklung 1 eingeschaltet ist, wird die Energie aus der Wicklung 4 in die Kapazität C umgepumpt
und dort für die spätere Verwendung, z. B.
in einer Beschleunigungsröhre 13, bereitgehalten. Hier ist die Zeitkonstante des Stromkreises »Kondensator
25 — Last« klein genug und kann 10~7 s betragen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Induktiver Energiespeicher vom Transformatortyp mit einer Speicher-Primärwicklung, die
in einem Stromkreis liegt, der eine Stromquelle zum Aufladen des Energiespeichers und ein
Mittel zum Schnellausschalten dieses Stromkreises aufweist, sowie mit einer innerhalb der Primär-
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU1764897A SU460022A1 (ru) | 1972-04-04 | 1972-04-04 | Индуктивный накопитель |
SU1764897 | 1972-04-04 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2316917A1 DE2316917A1 (de) | 1973-10-18 |
DE2316917B2 DE2316917B2 (de) | 1975-11-20 |
DE2316917C3 true DE2316917C3 (de) | 1976-07-01 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2911152C2 (de) | Zeilenablenktransformator mit einer eine Hochspannung für Kathodenstrahlröhren liefernden Schaltung, insbesondere für Fernsehbildröhren | |
DE2932781A1 (de) | Anregungssystem fuer schnelle gepulste entladung | |
DE2256006C3 (de) | Hochspannungstransformatoranordnung für Horizontalablenkschaltung | |
DE1538284A1 (de) | Elektrische Schaltung fuer die Versorgung eines spannungsabhaengigen Verbrauchers mit unidirektionalem Verhalten,insbesondere eines Magnetrons | |
EP0215286A1 (de) | Hochleistungs-Impulsübertrager für kurze Impulse hoher Spannung und/oder hoher Ströme | |
DE2332711B2 (de) | Rücklauftransformatoranordnung | |
DE2312540C3 (de) | Einrichtung zur Umformung einer Wechselspannung in eine hohe Gleichspannung | |
DE2002192B2 (de) | Transformator, drosselspule oder dgl. induktionsgeraete fuer hohe betriebsspannung | |
DE2111121A1 (de) | Schaltvorrichtung | |
DE2316917C3 (de) | Induktiver Energiespeicher vom Tra nsf ormatortyp | |
DE2054317A1 (de) | Impulstransformator zum Zünden von Thyristoren | |
DE2953100C1 (de) | Hochspannungs-Transformations- und Gleichrichtereinrichtung | |
EP0193057A2 (de) | Transformator für einen Fernsehempfänger | |
DE2316917B2 (de) | Induktiver Energiespeicher vom Transformatortyp | |
DE2328375C3 (de) | Kondensatorbatterie zur Spannungssteuerung an Wicklungen von Transformatoren und Drosseln | |
DE1589631C2 (de) | Vorrichtung zum Herbeiführen einer elektrischen Gasentladung | |
DE4039373A1 (de) | Hochspannungstransformator | |
DE2609548C2 (de) | Wicklungsanordnung für Starkstromtransformatoren oder -drosselspulen mit Eisenkern und mit Spulen | |
DE19926540C1 (de) | Kapazitiv gesteuerte Hochspannungswicklung | |
DE3238250C2 (de) | ||
DE3216733C2 (de) | Impuls-Röntgenapparat | |
DE2420451C2 (de) | Vorrichtung zur Spannungsverdoppelung | |
DE4107174A1 (de) | Spulenanordnung und lasereinrichtung mit einer spulenanordnung | |
CH314113A (de) | Aus Scheibenspulen aufgebaute Röhrenwicklung, insbesondere für Transformatoren und Drosseln | |
DE69113133T2 (de) | Vorrichtung zur Anregung einer Gaslaser-Entladung. |