DE2635471C2 - Leistungskondensator mit geringer Eigeninduktivität - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Leistungskondensator mit geringer Eigeninduktivität gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Kondensator mit den gattungsgemäßen Merkmalen ist bekannt durch die GB-PS 13 56 213. Dabei sind die Metallschichten der Beläge im Bereich des Innenumfangs der Bohrung bzw. am Außenumfang mit zahnartigen Ausnehmungen versehen, damit — über die Länge des Kondensatorstapels gesehen — rein keramische Verbindungsstellen und damit eine monolithische Struktur erhalten werden kann. Die leitende Verbindung für die Melallschichten der beiden Polaritäten wird dabei durch dünne Silberschichien erzielt, die auf den Außen- bzw. Innenumfang aufgebracht werden.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem anderen Problem. 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. Bekannte, als induktionsarm bezeichnete. Kondensatoren mit Kapazitäten über 1 \iF sind aufgrund ihrer hohen Eigeninduktivitäten für einige technische Prozesse, wie z. B. »schnelle« Gasentladungen mit Stromanstiegszeilen im Bereich von IO Nanosekunden ungeeignet. Sogenannte Bandleiterkondensaio- -, ren, bei denen breite, bandförmige Kondensatorbeläge unter Zwischenlage eines Dielektrikums aufcinanderiiegen und direkt an den Verbraucher angeschlossen sind, verfügen zwar über eine genügend kleine Eigeninduktivität, jedoch erweis! sich in den meisten fällen ihre

ίο Kapazität und damit ihr Energiespeichervyrmögen als unzureichend.

Es liegt die Aufgabe vor, den Leistungskondensator der eingangs genannten Art nach einem solchen Prinzip aufzubauen, daß er bei hoher Eigenkapazität nur eine

:■; möglichst geringe Eigeninduktivität aufweist und mit hohen Nennspannungen betrieben werden kann sowie außerdem einen sehr induktivitätsarmen Anschluß eines Verbrauchers ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe durch

die im Kennzeichen des Anspruchs I angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 angegeben. Bei dem im Freiraum unterzubringenden und dort elektrisch mit den Belägen zu verbindenden Verbraucher kann es sich

z. B. um eine Gasentladungsstrecke handeln.

Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele noch näher erläutert. Darin zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt und

Fig.2 eine Draufsicht auf einen hohlzylindrischen Leistungskondensator;

F i g. 3 eine Abwandlung in Draufsicht, bei der der Leistungskondensator nicht nur stirnseitig, sondern auch seitlich offen ausgebildet ist

J₅ Gemäß F i g. 1 besteht der Leistungskondensator aus einem Stapel übereinander angeordneter Metallschichten 2 und 4 der Beläge sowie zwischengelegten Dielektrikumsscheiben 6. Die Metallschichten der Beläge sowie die Dielektrikumsscheiben haben ring scheibenförmige Ausbildung, siehe F i g. 2. Der innere Freiraum 7 hat die Gestalt eines Hohlzylinders. In diesen Freiraum hinein ragen Teilflächen 3 der Metallschichten 2 eines Belags sowie Teilflächen 5 der Metallschichten 4 eines anderen Belags. Diese Teilflä chen 3 und 5 liegen jeweils übereinander und können unter sich bei einer Art der Ausführung durch die leitenden Brücken 23 bzw. 45 verbunden sein. An diese Brücken bzw. die Teilflächen 3 oder 5 kann dann der im Inneren des Frtiraums 7 angeordnete oder anzubrin gende Verbraucher 8 direkt angeschlossen werden. Die nötigen Vcrbindungsleitungen können dabei außerordentlich kurz und somit auch induktivitätsarm gehalten werden, so daß die eingangs genannten schnellen Stromansliegszeiten auch für Kapazilätswerte über 1 μΡ und damit bei einer wesentlich höheren Energiespeicherung erreicht werden können — bei gleichen Entladungscharakteristiken — als mit den eingangs genannten Konstruktionen nach dem Stande der Technik.

Die Ausbildung der Metallschichten 2 und 4 der Beläge 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

Betriebseinriehtungen, wie Kühlung und Pumpeinrichtungen anzuschließen. In Anbetracht der erstrebten hohen Energien wird die Versorgungsspannung, die ebenfalls an die Beläge bzw. Brücken 23 und 45 oder an Brücken am Mußeren Umfang des Stapeis anlegbar ;st. im itilovoiibereirh liegen, so daß es zweckmäßig ist, die Metallschichten 2 und 4 der Beläge abgerundet, etwa kreisförmig zu gestalten, auf alle Fälle aber Ecken zu vermeiden. Für Spezialfälle können die Brücken 23 und 45 wej*ge!aäi>s.n ivcrden, so daü eine Vielzahl von Einzelbelägen mit jeweils gleichem oder einstellbarem gespeicherten Energieinhali den eingesetzten Verbraucherspeisen.

Wie der Übersichtlichkeit halber nicht näher dargestellt, ist es zweckmäßig, eine derartige Kondensatorkonstruktioii mit massiver? r.nd{>i.,ltci· :<i erseiiuu und ;!k'se zusammenzuspannen. Es muß dabei in bekannter Weise de tür Sorge getragen werden, daß zwischen den Metailschichten keine Luft oder Gaseinschlüsse verblei-

■3 bcii Diw. dort eeitsiehen können. Von diesem Gesichtspunkt her ist es zweckmäßig, den Zusammenbau eines solchen Kondensators im Vakuum und unter entgastem Isolieröl durchzuführen. Die Metallschichten der Beläge können dabei aus den in der Kondensatortechnik

ίο bekannten Materialien bestehen.

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 Stroman-Schlüsse am Verbraucher angepaßt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Leistungskondensator mit geringer Eigeninduktivität mit senkrecht zu einer gedachten Achse unter Zwischenlage von Dielektrikuciisscheiben übereinander angeordneten Metallschichten der Beläge, bei dem die Metallschichten und die Dielektrikumsscheiben einen Freiraum im Achsbereich des Kondensatorkörpers bildende Ausschnitte aufweisen und bei dem jeweils die Metallschichten eines Belages übereinanderliegende, zu einem Randabschnitt der Dielektrikumsscheiben reichende Teilflächen aufweisen, die jeweils mit Hilfe metallischer Brücken elektrisch leitend verbunden sind, d a -durch gekennzeichnet, daß die gleichen, übereinanderliegenden Teilflächen (3; 5) der Metallschichten (2, 4) jedes Belags in den Freiraum (7) hineinragen und daü die Teilflächen (3; 5) der Metallschichten (2; 4) entgegengesetzt gepolter Beläge is diesem Freiraum (7) symmetrisch zur Achse und von einander beabstandet, vorzugsweise einander mit Abstand gegenüberstehend, angeordnet sind.

2. Leistungskondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Freiraum (7) von ringartig ausgeschnittenen Metallschichten (2; 4) und Dielektrikumsscheiben (6) gebildet ist und die Gestalt eines stirnseitig offenen Hohlzylinders aufweist.

3. Leistungskondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Freiraum (7) von seitlich ausgeschnittenen Metallschichten (2; 4) und Dielektrikumsscheiben (6; gebildet ist und die Gestalt eines stirnsei'.ig und seitlich offenen Hohlzylinders aufweist.

4. Leistungskondensator nach den Ansprüchen I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Freiraum (7) so bemessen und gestaltet ist, daß darin Verbraucher (8) der Kondensatorenergie untergebracht und an die in den Freiraum (7) hineinragenden Teilflächen (3; 5) bzw. die Brücken (23; 45) elektrisch anschließbar sind.