DE2635471A1 - Leistungskondensator - Google Patents

Description

KRAFTWERK UNION AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen

, VPA

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Leistungskondensator

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Leistungekondensator mit kleinstmöglicher Eigeninduktivität. Für viele Anwendungen, vor allem Im Bereich der Impulstechnik, haben Kondensatoren mit möglichst großer Kapazität bei möglichst geringer Eigeninduktivität Bedeutung erlangt. Voraussetzung für die Speicherung hoher Energien sind dabei Ladespannungen im Kilovoltbereich. Die bekannten - als induktionsarm bezeichneten - Kondensatoren mit Kapazitäten über 1 /U F sind aufgrund ihrer hohen Eigeninduktivitäten für einige technische Prozesse wie z.B. "schnelle" Gasentladungen mit Stromanstiegszeiten im Bereich von 10 Nanosekunden ungeeignet. Sogenannte Bandleiterkondensatoren, bei denen breite bandförmige Kondensatorbeläge unter Zwischenlage eines Dielektrikums aufeinanderllegen und direkt an den Verbraucher angeschlossen sind, verfügen zwar über eine genügend kleine Eigeninduktivität, Jedoch erweist sich in den meisten Fällen ihre

Kapazität und damit ihr Energiespeichervermögen als mnzureichend.

Es stellte sich daher die Aufgabe, ein Kondensatoraufbauprinzip zu finden, das bei hoher Eigenkapazität nur eine möglichst geringe Eigeninduktivität aufweist, mit hohen Nennspannungen betrieben werden kann und außerdem einen sehr induktivitätsarmen Anschluß eines Verbrauchers ermöglicht.

Mü 21 Ant / 21.7.1976

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Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß der Leistungskondensator aus senkrecht zu einer gedachten Achse unter Zwischenlage von Isolierscheiben aufeinander gestapelten Metallbelägen besteht, daß Metallbeläge und Isolierscheiben im Achsenbereich zur Ausbildung eines Freiraumes ausgeschnitten sind, «ie Metallbeläge jeweils gleicher Polarität mit übereinanderliegenden Teilflächen in diesen Freiraum hineinragen, wobei die Teilflächen entgegengesetzter Polarität symmetrisch zur Achse angeordnet sind, vorzugsweise einander mit Abstand gegenüberstehen. Diese Teilflächen können dort mit Hilfe von Brücken elektrisch leitend verbunden sein. Der von den Kondensatorbelägen umgebene freie Raum hat dann die Gestalt eines stirnseitig offenen Hohlzylinders, der zur Aufnahme eines Verbrauchers, also z.B. einer Gasentladungsetrecke, genützt werden kann.

Die Fig. 1-3 zeigen zwei mögliche Ausführungsbeispiele eines derartigen induktivitätsarmen Leistungskondensators. Die Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen solchen Kondensator, die Fig. 2 eine Draufsicht. Er besteht aus einem Stapel aufeinander geschichteter Metallbeläge 2 und 4 sowie zwischengelegten Isolierscheiben 6. Metallbeläge sowie Isolierscheiben haben ringscheibenförmige Ausbildung, siehe Fig. 2. Der innere Freiraum 7 hat die Gestalt eines Hohlzylinders. In diesen Freiraum hinein ragen Teilflächen 3 der Metallbeläge 2 sowie Teilflächen 5 der Metallbeläge 4. Diese Teilflächen 3 und 5 liegen jeweils übereinander und können unter sich bei einer Art der Ausführung durch die Brücken 23 bzw. 45 verbunden sein. An diese Brücken bzw. die Teilflächen 3 oder 5 kann damn der im Inneren des Freiraumes 7 angeordnete oder anzubringende Verbraucher 8 direkt angeschlossen werden, Die nötigen Verbindungsleitungen können dabei außerordentlich kurz und somit auch induktiv!tätearm gehalten werden, so daß die eingange genannten schnellen Stromanstiegszeiten auch für Kapazitätswerte über 1 /u F und damit bei einer wesentlich höheren Energiespeicherung erreicht werden können bei gleichen Entladungscharakteristiken als mit den eingangs genannten Konstruktionen nach dem Stande der Technik.

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Die Ausbildung der Kondensatorbeläge kann jedoch entsprechend Fig. 3 auch so gewählt werden, daß der Freiraum 7 einen stirnseitig und an einer Seite offenen Freiraum 7 bildet. Dann kann der Verbraucher von der Seite in diesen Raum eingesetzt werden, wobei in gleicher Weise die Zuleitungen sowie deren Induktivitäten klein gehalten werden können. Es besteht jedoch zusätzlich die Möglichkeit, den Verbraucher 8 leichter an sonstige Betriebseinrichtungen, wie Kühlung und Pumpeinrichtungen anzuschließen. In Anbetracht der erstrebten hohen Energien wird die

Versorgungsspannung, die ebenfalls an die Beläge 2/4 bzw.

Brücken 23 und 45 oder an Brücken am äußeren Umfang des Stapels anlegbar ist, im Kilovoltbereich liegen, so daß es zweckmäßig ist, die Kondensatorbeläge abgerundet, etwa kreisförmig zu gestalten, auf alle Fälle aber Ecken zu vermeiden. Für Spezialfälle können die Brücken 23 und 45 weggelassen werden, so daß eine Vielzahl von Einzelelektroden mit jeweils gleichem oder einstellbarem gespeicherten Energieinhalt den eingesetzten Verbraucher speisen.

Wie der Übersichtlichkeit halber nicht näher dargestellt, ist es zweckmäßig, eine derartige Kondensatorkonstruktion mit massiven Endplatten zu versehen und diese zusammenzuspannen. Es muß dabei in bekannter Weise dafür Sorge getragen werden, daß zwischen den Kondensatorbelägen keine Luft oder Gaseinschlüsse verbleiben bzw. dort entstehen können. Von diesem Gesichtspunkt her ist es zweckmäßig, den Zusammenbau eines solchen Kondensators im Vakuum und unter entgastem Isolieröl durchzuführen. Die Metallbeläge können dabei aus den in der Kondensatortechnik

bekannten Material en bestehen.
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Die Form des Freiraumes kann sich ganz nach dem darin unterzubringenden Verbraucher richten, auch die Lage der Teilflächen 3 bzw. 5 der Brücken 23 und 45 kann dabei der Lage der entsprechenden Stromanschlüsse am Verbraucher angepaßt werden.

5 Patentansprüche

3 Figuren

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Claims (4)

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   -Jf-

   2 6 3 b 4 71

   Patentansprüche

   r 1.yLeistungskondensator mit kleinstmSglicher Eigeninduktivität, dadurch gekennzeichnet, daß er aus senkrecht zu einer gedachten Achse übereinander unter Zwischenlage von Isolierscheiben (6) gestapelten Metallbelägen (2 und 4) besteht, daß die Metallbeläge (2 und 4) und die Isolierscheiben (6) Ih Achsenbereich zur Ausbildung eines Freiraumes (7) ausgeschnitten sind, die Metallbeläge jeweils gleicherPolarität mit übereinanderliegenden Teilflächen (3 und 5) als Elektroden in diesen Freiraum (7) hineinragen, wobei die Teilflächen (3 bzw. 5) entgegengesetzter Polarität symmetrisch zur Achse angeordnet sind, vorzugsweise einander mit Abstand gegenüberstehen.
2. 2. Leistungskondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilflächen (3 und 5) mit Hilfe metallischer Brücken (23 und 45) elektrisch leitend verbunden sind.
3. 3· Leistungskondensator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Freiraum (7) von ringartig ausgeschnittenen Metallbelägen (2 und 4) und Isolierscheiben (6) gebildet ist und die Gestalt eines stirnseitig offenen Hohlzylinders aufweist.
4. 4. Leistungskondensator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Raum von seitlich ausgeschnittenen Metallbelägen (2 und 4) und Isolierscheiben (6) gebildet ist und die Gestalt eines stirnseitig und seitlich offenen Hohlzylinders aufweist.

   ORIGINAL INSPECTED 709886/0415

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   Leistungskondensator nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Raum (7) so bemessen und gestaltet ist, daß darin Verbraucher (8) der Kondensatorenergie untergebracht und an die in den Freirau« (7) hineinragenden Teilflachen (3 und 5) bzw. die Brücken (23 und 45) elektrisch angeschlossen werden können.

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