DE661335C

DE661335C - Als Kapazitaetstransformator geschalteter Kondensator

Info

Publication number: DE661335C
Application number: DER94573D
Authority: DE
Original assignee: GERDA KLEIN
Current assignee: GERDA KLEIN
Priority date: 1935-10-27
Filing date: 1935-10-27
Publication date: 1938-06-16

Description

Als Kapazitätstransformator geschalteter Kondensator Bei den üblichen Verfahren, große Spannungen in kleine umzuformen, wird 'dies durch induktive oder kapazitive Wirkungen erreicht.
Um gute wirtschaftliche Resultate zu erzielen, ist bei beiden Verfahren das größte Gewicht darauf gelegt worden, das gesetzte Ziel der Umformung mit möglichst geringen elektrischen Verlusten zu erreichen; auch mußte der technische Aufwand gering sowie der Aufbau möglichst einfach sein.
Während bei den Induktionstransformatoren dieses verhältnismäßig einfach erreicht werden kann, liegen bei den kapazitiven Anordnungen die Verhältnisse bedeutend schwieriger, vor allem dann, wenn größere Leistungen abgegeben werden sollen. Dies ist auch der Grund, warum letztere so schwer Eingang in die Praxis finden. Trotzdem gibt es Fälle, wo es sich empfiehlt, Kapazitätstransformatoren zu verwenden, z. B. da, wo absoluter Schutz vor magnetischer Streuung notwendig ist, und ebenso dort, wo ein geringer Verluststrom gefordert wird.
Auf solche Anordnungen, wo die Gesamtspannung an einem Gleichstromwiderstand liegt, an dem Teilspannungen abgegriffen werden können, braucht nicht näher eingegangen zu werden, weil sie durch den hohen Verluststrom wirtschaftlich sehr ungünstig arbeiten.
Eine der bekanntesten Anordnungen und meist verwendetenSchaltungen weist eineKapazität C in Reihe mit einem Ohmschen Widerstand R auf. Legt man an die Kapazität die Spannung E und an den Ohmschen Widerstand die Spannung U, so ergibt sich für das Verhältnis der Spannungen Diese Konstruktion kann bei Parallelschaltung zu guten Ergebnissen führen. Die Spannung, welche am Widerstand R auftritt, wird dem Verbraucher zugeführt. Um einem solchen Aggregat größere Leistungen entziehen zu können, ist es aber notwendig, eine sehr hohe Kapazität zu verwenden, was allerdings, von der Größe abgesehen, den technisehen Aufwand erhöht. Außerdem haftet dieser Schaltung ein wesentlicher Nachteil an, der darin besteht, daß durch den ersten Stromstoß am Widerstand R eine wesentlich höhere Spannung entsteht, die es erfordert, den Verbraucher durch besondere Bedienungs- oder Schaltmaßnahmen davor zu schützen. Eine weitere bekannte Schaltung stellt die rein kapazitive Spannungsteilung dar. Hier werden zwei Kapazitäten Cl und C2 in . Reihe angeordnet. Das Verhältnis der beiden Spannungen, Eingangsspannung E zu der Ausgangsspannung U, ist dann Der Widerstand R in voriger Schaltung wird hier also durch eine Kapazität ersetzt. Diese Zusammenstellung ist wegen ihres größeien technischen Aufwandes der vorigen Schaltung unterlegen. Auch daß es sich hier im Leerlauf um einen reinen Blindstrom handelt, kann diesen Nachteil nicht aufheben. Der Grund hierfür ist folgender (nachstehend soll eine große Kapazität mit Cl, eine kleine mit C° bezeichnet werden) : Da die kleinere Spannung an Cl abgenommen wird und wiederum C= wesentlich die Leistungsentnahme an Cl bestimmt, führt eine solche Anordnung bei nennbaren Stromentnahmen zu derartig großen Kapazitäten von Cl, daß diese Schaltung gegenüber der vorigen keinen technischen Fortschritt darstellt.
Eine andere bekannte Anordnung arbeitet unter Ausnutzung der Ladungsverteilung zwischen den Belegungen eines Kondensators. Ordnet man innerhalb dieses statischen Feldes zwei Platten an, so kann man an diesen ebenso wie an einem stromdurchflossenen Widerstand Teilspannungen abgreifen, deren Höhe aus den Abständen der Platten untereinander bestimmt wird. Es liegt im Wesen dieser Ausführung, daß bei Berücksichtigung des Aufwandes ungünstige Resultate erzielt werden, da beachtet werden muß, daß mit zunehmender Umformung der Spannung die Abstände der Belegungen vergrößert werden müssen, was eine Kapazitätsverringerung zur Folge hat, die wieder die erzielbare Wattleistung verkleinert. Nachteilig wirkt also die Abhängigkeit zwischen Kapazität und Übersetzung der Spannung.
Aus diesen Beispielen geht deutlich hervor, daß die Schwierigkeit derKonstruktionen von Kapazitätstransformatoren nicht durch die Umformung als solche bedingt ist, sondern in der Leistungsabgabe liegt.
Die neue Anordnung, welche prinzipiell darauf beruht, Spannungsdifferenzen, die durch den Ladestrom innerhalb der Kapazitätsträger entstehen, auszunutzen, wird den gewünschten Eigenschaften wesentlich gerechter, als es bei den bisher verwendeten Systemen der Fall war.
In der Zeichnung zeigt Abb. z das theoretische Schaltbild und Abb. a ein Ersatzschema, aus dem die Errechnung der Spannungsverhältnisse erfolgt.
Beide Belegungen dieser Schaltung besitzen einen gewissen Ohmschen Widerstand. Gemäß der Erfindung ist an den Anfangspunkten beider Belegungen eine Eingangswechselspannung angeschlossen und zwischen den Anfangs- und Endpunkten jeder Belegung eine im Verhältnis zur Eingangswechselspannung niedrigere Ausgangswechselspannung zu entnehmen.
Die Höhe der durch den Ladestrom erzeugten Spannungsdifferenzen innerhalb der Belegungen ist ein Produkt der Werte von Kapazität, Widerstand, Spannung und deren Frequenz. Es ist verständlich, daß diese Konstruktion technische und wirtschaftliche Vorteile bringen muß. Dies ist schon bedingt durch den Fortfall weiterer Glieder, wie Kapazitäten oder Widerstände, die zur Erreichung einer Transformation sich in anderen Systemen als notwendig erwiesen haben.

Claims

PATENTANSPRU CPI Als Kapazitätstransformator geschalteter Kondensator mit einen Ohmschen Widerstand aufweisenden Belegungen, dadurch gekennzeichnet, daß an den Anfangspunkten beider Belegungen eine Eingangswechselspannung angeschlosssen ist und zwischen den Anfangs- und Endpunkten jeder Belegung eine im Verhältnis zur Eingangswechselspannung niedrigere Ausgangswechselspannung zu entnehmen ist.