Anordnung zur Erzeugung von Stoßspannungen Für die Erzeugung von Stoßspannungen,
die z. B. zur Prüfung von Isolatoren dienen, ist man bisher so vorgegangen, daß
man mehrere Kondensatoren in Parallelschaltung über Gleichrichter mit einer hohen
Gleichspannung auflud. Nach Erreichung einer gewissen Spannung schalteten sich die
Kondensatoren infolge Ansprechens von Funkenstrecken selbsttätig hintereinander,
und diese durch die Hintereinanderschaltung erzielte Spannung wurde dem Verbraucher
zugeführt. Die vorliegende Erfindung betrifft eine andere Methode zur Erzeugung
sehr hoher Stoßspannungen, die gegenüber dem Bekannten erhebliche Vorzüge aufweist.
Erfindungsgemäß wird ein Kapazität und Selbstinduktion enthaltender und von einer
Wechselspannung gespeister Schwingungskreis dadurch auf Spannungsresonanz gebracht,
daß die Kapazität und Selbstinduktion von vornherein auf Resonanz für die Frequenz
des die Reihenschaltung von Kapazität und Selbstinduktion speisenden Wechselstromes
eingestellt sind, wobei sich die Resonanzspannung über eine Entladestrecke auf den
Verbraucher der Stoßspannung entlädt. Für den Zweck der Erzielung kürzer Stöße hat
diese Anordnung gegenüber der Serienschaltung von Kondensatoren den Vorteil, daß
bei der Entladung momentan die volle Spannung am Prüfobjekt zur Verfügung steht,
während dort erst die Erdkapazität der Serienschaltung der Kondensatoren aufgeladen
werden muß, wodurch die volle Spannung verzögert wird und erst allmählich erscheint.
Die Stirnlängen der erzielbaren Wellen sind also bei der Resonanzmethode außerordentlich
viel kürzer. Weiterhin besitzt sie einen Nachteil nicht, der besonders bei hoher
Stufenzahl nach der Marx-Schaltung herausspringt, daß nämlich die Kondensatoren
im Augenblick der Entladung noch ungleich aufgeladen sind und daher nur mit einem
Teil zur Wirkung kommen.Arrangement for the generation of surge voltages For the generation of surge voltages,
the z. B. are used to test insulators, the procedure so far has been that
you have several capacitors in parallel via rectifier with a high
DC voltage charged. After reaching a certain voltage, they switched on
Capacitors automatically one behind the other as a result of spark gaps responding,
and this voltage achieved by the series connection was the consumer
fed. The present invention relates to another method of generation
very high surge voltages, which has considerable advantages over the known.
According to the invention a capacity and self-induction containing and of a
Oscillating circuit fed by AC voltage is brought to voltage resonance,
that the capacitance and self-induction a priori on resonance for the frequency
of the alternating current feeding the series connection of capacitance and self-induction
are set, with the resonance voltage spreading over a discharge path to the
Loads of surge voltage discharging. Has for the purpose of achieving shorter bursts
this arrangement has the advantage over the series connection of capacitors that
full voltage is currently available on the test object during discharge,
while there only the earth capacitance of the series connection of the capacitors is charged
must be, whereby the full tension is delayed and appears only gradually.
The end lengths of the waves that can be achieved are therefore extraordinary with the resonance method
much shorter. Furthermore, it does not have a disadvantage, particularly when it is high
Number of stages according to the Marx circuit pops out, namely that the capacitors
are charged unequally at the moment of discharge and therefore only with one
Part of the effect.
Es läßt sich beweisen, daß die Höhe der erzielbaren Resonanzspannung
durch die Zeitkonstante T - L[R bestimmt wird, wobei L
die Induktivität
und R der Widerstand des Resonanzkreises ist. Nennt man die speisende Wechselspannung
E, so ist die Resonanzspannung an der Kapazität EC-T#E. Es ist daher zweckmäßig,
mit möglichst großer Zeitkonstante, also möglichst geringem Widerstand im Stromkreis
zu arbeiten, und, es kann zweckmäßig sein, die Frequenz des speisenden Wechselstromes
erheblich größer als So Per./Sek. zu machen.
Noch etwas höhere Spannungen
als bei genauer Resonanz des Schwingungskreises mit der Frequenz des zugeführten
Wechselstromes lassen sich erzielen, wenn man in derb Nähe der Resonanz arbeitet,
wie beispielg weise aus dem Buche: R ü d e n b e r g, »El *@ trische Schaltvorgänge«,
Berlin 1923, Seite? u_ nd 43, hervorgeht.It can be proven that the level of the achievable resonance voltage is determined by the time constant T - L [R, where L is the inductance and R is the resistance of the resonance circuit. If the feeding AC voltage is called E, then the resonance voltage across the capacitance EC-T is # E. It is therefore advisable to work with the largest possible time constant, i.e. the lowest possible resistance in the circuit, and, it can be advisable, the frequency of the feeding alternating current is considerably higher than So per./sec. close. Even slightly higher voltages than with precise resonance of the oscillation circuit with the frequency of the supplied alternating current can be achieved if one works close to the resonance, as for example from the book: Rüdenberg, »El * @ trische Schaltvorgänge«, Berlin 1923 , Side? and 43, emerges.
Die Zeichnung zeigt mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung. In
Abb. i ist 5 eine Isolatorenkette, der zur Prüfung eine Stoßspannung zuzuführen
ist. Für die Erzeugung der Stoßspannung dient der Schwingungskreis mit den Drosselspulen
:2 und den hintereinandergeschalteten Kondensatoren 3: Die Kondensatoren sind in
bekannter Weise auf einem Treppenabsatz angeordnet, um die nötige Isolierstrecke
zu erreichen. i ist der Wechselstromtransformator, der den Schwingungskreis mit
Spannung versorgt Beim Eintreten der Resonanz spricht die Funkenstrecke q. an, und
damit ist die Resonanzspannung dem Verbraucher 5 zugeleitet. Für extrem hohe Spannungen,
wie sie für Stoßspannungen gebraucht werden, kommt vor allem die Aufstellung der
Anordnung in Luft in Frage, und es ist hier zweckmäßig; die in Abb. i dargestellte
Anordnung der Drosselspule zu wählen. Die Drosselspule ist mit vertikaler Achse
aufgestellt und in einzelne Scheiben unterteilt, die durch isolierende Stützen in
Abstand gehalten werden können. Der Transformator i ist einpolig geerdet und speist
die unterste Teilspule der Drosselspule, die nur niedrig gegen Erde isoliert zu
werden braucht. An der obersten Teilspule, die durch diese Serienanordnung leicht
hoch genug zu isolieren ist, erscheint die Stoßspannung, die viele Millionen Volt
betragen kann.The drawing shows several exemplary embodiments of the invention. In
Fig. I is 5 an insulator chain to which a surge voltage is applied for testing
is. The oscillation circuit with the choke coils is used to generate the surge voltage
: 2 and the series-connected capacitors 3: The capacitors are in
known way arranged on a landing to the necessary insulating distance
to reach. i is the alternating current transformer that runs the resonant circuit
Voltage supplied When resonance occurs, the spark gap q speaks. on, and
The resonance voltage is thus fed to the consumer 5. For extremely high voltages,
how they are used for impulse voltages comes primarily from the list of
Arrangement in air in question, and it is expedient here; that shown in Fig. i
To choose the arrangement of the choke coil. The reactor has a vertical axis
set up and divided into individual panes, which are separated by insulating supports in
Distance can be kept. The transformer i is single-pole grounded and feeds
the lowermost coil section of the choke coil, which is only low insulated from earth
needs to be. At the top part of the coil, which is easy due to this series arrangement
Is high enough to insulate, the surge voltage appears, which is many millions of volts
can be.
Wenn bei mäßig hoher Spannung das Bedürfnis nach gedrängter Bauart
vorhanden ist, so kann man die Drosselspule in ein Ölgefäß setzen. Um auch Wirbelströme
im ölgefäß hintan zu halten; wird man dieses nicht aus Eisen oder aus einem anderen
Metall, sondern aus Isoliermaterial herstellen. In manchen Fällen, insbesondere
wenn man keine allzu hohen Resonanzwerte zu erhalten braucht, genügt aber auch ein
Gefäß aus relativ schlecht leitendem Material. In das Olgefäß kann man unter Umständen
auch noch die Wickelkondensatoren des Schwingungskreises legen. Abb.2 der Zeichnung
zeigt eine hierfür zweckmäßige Bauart. Die Windungen der in dem Gehäuse $ untergebrachten
Drosselspule 6 umschließen die Wickelkondensatoren 7. Damit in den Belägen der Kondensatoren
beim Laden der Batterie bei der niedrigen Wechselspannung keine erheblichen Wirbelströme.
entstehen, ist es zweckmäßig, die Kondensatorwickel so zu legen, daß ihre Wickelachse
mit der Achse der Drosselspule übereinstimmt.If there is a need for a compact design with moderately high voltage
is present, the reactor can be placed in an oil compartment. To also eddy currents
to keep behind in the oil vessel; one does not become this from iron or from another
Metal, but rather from insulating material. In some cases, in particular
but if you don't need to get too high resonance values, one is enough
Vessel made of relatively poorly conductive material. Under certain circumstances you can put it in the oil container
also put the winding capacitors of the oscillation circuit. Fig.2 of the drawing
shows a suitable design for this. The turns of the housed in the housing $
Choke coils 6 enclose the wound capacitors 7. Thus in the coatings of the capacitors
no significant eddy currents when charging the battery at the low AC voltage.
arise, it is useful to place the capacitor winding so that its winding axis
coincides with the axis of the choke coil.
Wenn man den Kondensator nicht einstufig sondern ihn aus einzelnen
Elementen, `.: in Serie geschaltet sind; zusammensetzt, 'kann man die einzelnen
Stufen jede für 'sich aufladen. Es ist dann häufig ausreichend, als Selbstinduktion
für die Resonanzladung allein die Streuung der ladenden Teiltransformatoren zu benutzen.
Man ordnet diese dann nämlich am zweckmäßigsten in Kaskadenanordnung an, so daß
man jeden Teiltransformator 9 nur auf die Spannung seiner eigenen Stufe zu isolieren
braucht, so wie es in Abb.3 dargestellt ist. Da die Streuung jedes Transförmatorelementes
durch die zu ladende Teilkapazität i i ganz oder nahezu aufgewogen wird, so wird
die speisende Spannung der Stromquelle durch die ganze Kaskade relativ gleichmäßig
übertragen und lädt jedes Kondensatorelement auf gleiche Endspannung auf. Ist diese
erreicht, so erfolgt die Stoßentladung der Serienköndensatorbatterie über eine äußere
Entladungsstrecke. Die Leistung der einzelnen Transformatoren braucht nur sehr gering
zu sein, da sie im.wesentlichen nur die Eigenverluste und die Verluste in den Kondensatoren
zu decken braucht und noch einen gewissen Überschuß, um die Spannung aufzuschaukeln.
Da diese einzelnen Transformatoren in ihren magnetischen Feldern keine Verkettung
benötigen, so wie es die gemeinsame Drosselspule von Abb. i und Abb. 2 erfordert,
so braucht man sie nicht genau koaxial aufzustellen, man kann sie vielmehr auf das
gleiche Treppengerüst setzen, auf dem man nach Abb. i die Kondensatoren anzuordnen
pflegt.If you don't have the capacitor in one stage, but rather it is made up of individual ones
Elements, `.: Are connected in series; composed, 'one can see the individual
Charge levels each for yourself. It is then often sufficient as a self-induction
to use only the scatter of the charging transformer for the resonance charge.
It is then most expedient to arrange these in a cascade arrangement, so that
to isolate each sub-transformer 9 only to the voltage of its own stage
as shown in Figure 3. Because the spread of each transformer element
is wholly or almost outweighed by the partial capacity i i to be charged, then
the supply voltage of the power source is relatively evenly distributed throughout the entire cascade
transmit and charge each capacitor element to the same final voltage. Is this
reached, the burst discharge of the series capacitor battery takes place via an external one
Discharge distance. The power of the individual transformers only needs very little
to be, since essentially only the internal losses and the losses in the capacitors
needs to cover and a certain excess to stir up the tension.
Since these individual transformers are not linked in their magnetic fields
as required by the common choke coil of Fig. i and Fig. 2,
so you don't need to set them up exactly coaxially, you can instead point them to the
Set the same staircase on which you can arrange the capacitors as shown in Fig. i
maintains.
Zur Erzielung sehr hoher Spannungen kann man auch bei der geringen
benötigten Leistung für jede Einzelstufe wiede2- einen Satz Kaskadentransformatoren
.benutzen, die gerade bei geringer Leistung bekanntlich preiswerter sind als Einzeltransformatoren.To achieve very high voltages, you can also use the low
required power for each individual stage, like a set of cascade transformers
.use, which are known to be cheaper than individual transformers, especially with low power.
Die Funkenstrecke, über die sich die Resönanztpannung auf den Verbraucher
legt, muß man bei der Anordnung nach der Erfindung für die volle Entladespannung
bauen, entgegen der bekannten Anordnung; wo jede Funkenstrecke nur eine Teilspannung
erhält. Man wird daher die Kugeln größer wählen müssen. Anderseits wird man sie,
wie in Abb. i :dargestellt, zweckmäßig unsymmetrisch bauen, um mit einer bestimmten
Polarität stoßen zu können, die sich sonst durch die Resonanzspannung nicht mit
Sicherheit erreichen läßt. Aus diesem Grunde kann man auch eine Spitzenkugelfunkenstrecke
wählen, die besonders starken unipolaren Effekt hat.The spark gap over which the resonance voltage is transmitted to the consumer
lays, one must in the arrangement according to the invention for the full discharge voltage
build, contrary to the known arrangement; where each spark gap is only a partial voltage
receives. You will therefore have to choose larger balls. On the other hand one becomes them
as shown in Fig. i: expediently build asymmetrically in order to deal with a certain
To be able to encounter polarity, which is otherwise not related to the resonance voltage
Can achieve security. For this reason one can also use a tip spherical spark gap
choose that has a particularly strong unipolar effect.