DE336455C - Hochspannungskondensatorenbatterie - Google Patents

Hochspannungskondensatorenbatterie

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DE336455C
DE336455C DE1918336455D DE336455DD DE336455C DE 336455 C DE336455 C DE 336455C DE 1918336455 D DE1918336455 D DE 1918336455D DE 336455D D DE336455D D DE 336455DD DE 336455 C DE336455 C DE 336455C
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voltage capacitor
capacitor battery
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DE1918336455D
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G2/00Details of capacitors not covered by a single one of groups H01G4/00-H01G11/00

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)

Description

  • Hochspannungskondensatorenbatterie. Pitr diese Anmeldung ist gemäß dem Unionsvertrage -vom z. Juni igi i die Priorität auf Grund der Anmeldung in der Schweiz vom 29. Januar igi8 beansprucht. Schaltet man eine Anzahl von Kondensatoren hintereinander und legt an die Batterie eine Potentialdifferenz v an, so verteilt sich dieselbe auf die einzelnen Kondensatoren in ganz bestimmter Weise, und zwar läßt sich die Potentialdifferenz an jedem einzelnen Kondensator, wenn die Kapazitäten bekannt sind, nach rein elektrostatischen Gesetzen berechnen. Im besonderen Fall, daß n gleiche Kondensatoren hintereinandergeschaltet sind, verteilt sich die Spannung v gleichmäßig auf alle Kondensatoren, so daß jeder via Volt auszuhalten hat.
  • Dies ist der theoretische Fall. In Wirklichkeit verteilt sich die Spannung, namentlich bei starker Beanspruchung der Kondensatoren, nicht nach diesen rein elektrostatischen Gesetzen. Die verwendeten Dielektrica der Kondensatoren sind keine idealen Isolatoren. Sie besitzen u. a. eine gewisse elektrische Leitfähigkeit. jeder Kondensator ist demnach in Wirklichkeit als eine Kapazität mit parallel geschaltetem (großem) Widerstand aufzufassen. Dieser Widerstand bewirkt nun, daß bei statischer Aufladung der Kondensatorbatterie (Gleichspannung) die Kapazitäten der Kondensatoren durchaus nicht für die Potentialverteilung maßgebend sind, diese sich vielmehr einzig nach den Isolationswiderständen der Kondensatoren richtet. Ist die angelegte Spannung v keine Gleichspannung, 'sondern z. B. Wechselspannung, so werden weder die Kapazitäten allein noch die Widerstände allein, sondern beide zusammen maßgebend sein.
  • Die Art der Potentialverteilung ist nun von großer technischer Bedeutung. Da man die Reihenschaltung dazu verwendet, um möglichst hohe Spannungen anlegen zu können, so kommt es darauf an, jeden einzelnen Kondensator auf die größte zulässige Spannung beanspruchen zu können. Der ideale Fall wäre also dann erreicht, wenn man die Spannung an der Batterie so hoch steigern kann, daß alle Teilspannungen sich gleichzeitig dem maximalen, für jeden Teilkondensator zulässigen Werte nähern. Wird bei einem der Kondensatoren die Durchschlagspannung früher erreicht als bei den anderen, so kann die Batterie nicht ihre maximale Leistung entwickeln.
  • Für Gleichstrombeanspruchung ließe sich der ideale Fall dadurch verwirklichen, daß man jedem Kondensator die passende Leitfähigkeit erteilte. Dies ist aber praktisch schwer ausführbar. Nicht einmal der einfachste Fall, daß man bei gleichgebauten Kondensatoren auf eine gleiche Leitfähigkeit rechnen kann, ist praktisch verwirklicht. Es wird dies auch kaum zu erreichen sein, da die Leitfähigkeit der Kondensatoren sich mit vielen -Faktoren ändert (mit der Höhe der Spannung, mit der Luftfeuchtigkeit, mit der Zeit usw.). Die Folge davon ist, daß der Kondensator mit kleinster Leitfähigkeit (also gerade der beste) die höchste Teilspannung auszuhalten hat und zuerst durchschlägt. Damit sinkt dann auch sofort die Widerstandsfähigkeit (Durchschlagfestigkeit) der ganzen Batterie, so daß leicht auch noch die anderen Kondensatoren vernichtet werden.
  • Die Erfindung bezweckt nun eine solche Anordnung zu schaffen, daß unbeschadet der verschiedenen und veränderlichen Leitfähigkeit kein Kondensator eine zu große Teilspannung erhält, auch wenn die Batterie auf die theoretisch zulässige Höchstspannung geladen wird, die ferner zugleich ein Durchschlagen einzelner Kondensatoren bzw. der ganzen Batterie verhindert. Dies wird dadurch erreicht, daß man zu den in Reihe geschalteten Kondensatoren Funkenstrecken parallel schaltet, die unterhalb der Durchschlagspannung der einzelnen Kondensatoren in Tätigkeit treten.
  • Zwei beispielsweise Anordnungen gemäß Erfindung sind in den Figuren schematisch wiedergegeben.
  • Es bedeuten c,., c2, c3 . . . c" die za hintereinandergeschalteten Kondensatoren. Zu diesen sind n Funkenstrecken f l, f2, f 3 ... f n parallel geschaltet. Der Entladungswiderstand, d. h. der Funkenabstand ist so gewählt, daß ein Funke jeweils dann übergeht, wenn die betreffende Teilspannung den maximal zulässigen Betrag erreicht bzw. zu überschreiten droht. $s entlädt sich dann der betreffende Kondensator teilweise. Seine Spannung sinkt auf einen ungefährlichen Betrag. Erst wenn seine Ladung durch die Leitfähigkeit der benachbarten Kondensatoren wieder einen bedrohlichen Betrag angenommen hat, tritt auch die Parallelfunkenstrecke wieder in Tätigkeit usw. Ein unnötiger Elektrizitätsverlust ist damit nach Möglichkeit vermieden, ein Ausgleich findet nur bei Überanspruchung der Kondensatoren statt.
  • Um dieses Ziel möglichst vollkommen zu erreichen, weist die Anordnung im einzelnen noch einige höchst zweckmäßige Verbesserungen auf, die bezwecken, i. daß die Entladung durch den Funken die richtige Intensität und Qualität hat, insbesondere, daß die Wirkung möglichst gleichmäßig ist und keine störenden Spannungsschwankungen: im übrigen Teile der Batterie auftreten, z. daß der Funke auch sicher bei der gewünschten Spannung einsetzt.
  • Zunächst ist vor jede Funkenstrecke ein .größerer Widerstand geschaltet, der einesteils eine zu starke Funkenentladung verhindert, andernteils dafür sorgt, daß die Entladung des Kondensators nicht oszillatorisch erfolgt, was schädliche Überspannungserscheinungen hervorrufen könnte. Der Vorschaltwiderstand besteht in der Fig. z für jede Funkenstrecke aus zwei vorgeschalteten Widerständen w, w'1, bzw. w2, w'2 bzw. w3, w'3 ... wn, w' n, von welchen an jeder Seite der Funkenstrecke einer vorgeschaltet ist. Die Widerstände w'1, w'2, w'3 ... w'" könnten auch Null sein.
  • Wie Fig. z zeigt, können die Widerstände Z"1 und w2 sowie w'2 und w3 usw. jeweils zusammengezogen werden zu einem einzigen Widerstand w, bzw. w2. . ., wenn die Funkenstrecken parallel zu hintereinandergeschalteten Kondensatoren c, e2, c3 ... c. liegen. In die Zuführung zu zwei aufeinanderfolgenden Funkenstrecken ist nur ein Widerstand gelegt worden. In diesem Fall sind alle Funkenstrecken direkt in Reihe geschaltet.
  • Unter Umständen, d. h. bei gewissen Abmessungen der Widerstände und Funkenstrecken ist es angezeigt, noch eine besondere Einrichtung dafür zu treffen, daß die Funkenströme nicht zu lange andauern, die Entladung der Kondensatoren also nicht zu weit erfolgt. In diesem Falle würden zu große und unregelmäßige Schwankungen der Teilspannungen und damit ein ungleichmäßiges Arbeiten der Kondensatorenbatterie die Folge sein. Das wird nun gegebenenfalls dadurch vermieden, daß man die Funken oszillatorisch macht. Dabei muß aber immer dafür gesorgt sein, daß die Entladung der Kondensatoren c, c2, c3 . . . c" selbst nicht oszillatorisch sei. Dies wird erreicht, indem man zu -den Funkenstrecken Hilfskondensatoren parallel schaltet, wobei j e eine Funkenstrecke mit einer Hilfskapazität einen Schwingungskreis bildet. Die Hilfskapazitäten sind in Wirklichkeit klein gegenüber c,, c2, C ... cn und haben nur den Zweck, dafür zu sorgen, daß die einsetzende Entladung infolge ihres oszillatorischen Charakters schnell wieder abreißt.
  • Damit eine Funkenstrecke bei einem bestimmten Potential (dem Funkenpotential) sicher entspricht; ionisiert man zweckmäßigerweise die Luft zwischen den Elektroden, weil man sonst oft bedeutend höhere Spannungen an die Elektroden anlegen kann, ohne daß ein Funke- eintritt. Diese Funkenverzögerung. wird vorteilhaft durch Anbringen l einer radioaktiven Substanz an den Funkenstrecken t1, f 2, ß . . . f n aufgehoben, so daß die Funkensicherungen sicher bei der gewünschten Spannung arbeiten. Die radioaktive Substanz (etwa Uranoxyd) kann so angebracht -werden, daß sie die Funkenstrecke dauernd bestrahlt, aber selbst vor mechanischen Einflüssen, etwa durch den Funken selbst, geschützt ist. Sie- kann z. B. in einer Aushöhlung der Funkenelektroden angebracht sein.
  • Es ist ersichtlich, @laß die Kondensatoren cl, c2, c2 . . . c, wieder aus mehreren parallel geschalteten Kondensatoren bestehen können, ohne daß dadurch die Anordnung dem Sinne nach geändert würde. Ferner kann der Fall eintreten, daß einzelne der Funkenstrecken weggelassen -werden können. Die Funkenstrecken selbst können entweder in freier Atmosphäre oder in einem abgeschlossenen Gefäß angebracht sein. In letzterem Fall können der Gasdruck und die Gasfüllung zweckentsprechend gewählt -werden.

Claims (1)

  1. PATENT-ANsPR-üCHt: r. Hochspannungskondensatorenbatterie mit in Reihe geschalteten Kondensatoren unter Verwendung von zu den Kondensatoren parallel geschalteten Funkenstrecken in Verbindung mit Widerständen zur Sicherung der Kondensatoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände derart den Funkenstrecken vorgeschaltet sind, daß die Gesamtspannung sich nur ausschließlich auf die hintereinandergeschalteten Kondensatoren verteilt. a. Hochspannungskondensatorenbatterie nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß den Funkenstrecken zur Erzeugung rasch abreißender oszillatorischer Funken Hilfskondensatoren parallel geschaltet -werden.
DE1918336455D 1918-01-29 1918-06-13 Hochspannungskondensatorenbatterie Expired DE336455C (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH336455X 1918-01-29

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