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Einrichtung zum Erzeugen sehr hoher Gleichspannungen Es ist eine Einrichtung
zum Erzeugen sehr hoher Gleichspannungen bekanntgeworden, die aus je einer an eine
einseitig geerdete Wechselstromquelle angeschlossenen Reihenschaltung von Kondensatoren
besteht, wobei die Verbindungspunkte der Kondensatoren durch Ventile derart miteinander
verbunden sind, daß, ausgehend von dem geerdeten Punkt der Wechselstromquelle, eine
zickzackförmig zwischen den beiden Kondensatorketten verlaufende Reihenschaltung
von Ventilen mit gleicher Durchlaßrichtung entsteht. Als Ventile werden zum Erzeugen
sehr hoher Spannungen zweckmäßig Ventilröhren verwendet.
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Das grundsätzliche Schaltbild einer solchen bekannten Anordnung ist
in Fig. i dargestellt. Dabei ist auf beiden Enden der Sekundärwicklung i eines Hochspannungstransformators,
dessen nicht gezeichnete Primärwicklung an eine Wechselstromquelle angeschlossen
ist, eine Kondensatorkette 2, 3, q. bzw. 5, 6, 7 aufgebaut. Ausgehend von dem als
geerdet angenommenen, mit dem Kondensator :2 verbundenen Ende der Primärwicklung
führt eine Reihenschaltung von Ventilen 8 bis 13 zickzackförmig zwischen den Kondensatorketten
hin und her, wie es in Fig. i dargestellt ist, wobei sämtliche Ventile in der Durchlaßrichtung
hintereinanderliegen.
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Ist nun P der Scheitelwert der Sekundärspannung und somit auch das
Potential an dem nicht geerdeten Ende der Sekundärwicklung i, so entsteht bekanntlich
durch das Zusammenwirken der Kondensatoren und Ventile die in Fig. i angegebene
Potentialverteilung. Ist z. B. P = aoo kV, so wird in jeder Stufe die Sekundärspannung
verdoppelt, wobei die Potentiale an der Kondensatorkette -2, 3, 4 konstant sind,
während sie auf der anderen Seite um den Betrag z P = q.oo kV schwanken. Bei der
gezeichneten dreistufigen Anordnung herrscht also zwischen dem mit 6P bezeichneten
Punkt und Erde eine Spannung von 3 # 400 = i2oo kV. Dabei werden die Kondensatoren
2, 3, q., 6 und 7 mit einer Spannung 2P = q.oo kV, der Kondensator
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aber nur mit einer Spannung P = Zoo kV beansprucht.
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Wenn nun aber zwischen dem mit + 6 P bezeichneten Punkt und Erde eine
Belastung R angelegt wird; so wird den Kondensatoren durch den entstehenden Strom
Ladung entzogen, die in jedem Kondensator einen entsprechenden Spannungsverlust
zur Folge hat. Infolgedessen wird die Spannung der einzelnen Kondensatoren den bei
Leerlauf vorhandenen Potentialunterschied 2 P = 400 kV nicht mehr erreichen; und
zwar um so weniger, je größer der Belastungsstrom und je kleiner die Kapazität der
betreffenden Kondensatoren ist.
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Dieser Spannungsabfall kann nun gemäß der Erfindung dadurch verringert
werden, daß zum Erzeugen von mit der Spannung des Hochspannungstransformators synchronen,
in Reihe mit den Ventilröhren wirkenden Zu-Satzwechselspannungen Generatoren vorgesehen
sind, die von einem oder mehreren Synchronmotoren über isolierende Übertragungsmittel
angetrieben werden. Die Ankerwicklungen der Generatoren können unmittelbar in Reihe
mit den betreffenden Ventilröhren geschaltet werden. Zweckmäßiger ist es aber im
allgemeinen, wenn sie besondere Zusatztransformätoren speisen, deren Sekundärwicklungen
in Reihe mit je einer Ventilröhre geschaltet sind. Wenn für die Ventilröhren besondere
Heizgeneratoren vorgesehen sind, die zweckmäßig von den Kondensatoren getragen und
über isolierende Wellen o. dgl. von einem oder mehreren Synchronmotoren angetrieben
werden, so kann man die Generatoren für die Zusatzspannungen mit den betreffenden
Heizgeneratoren kuppeln. Eine besonders vorteilhafte Anordnung ergibt sich, wenn
man die Primärströme für die Zusatztransformatoren aus den Ankern der betreffenden
Heizgeneratoren entnimmt.
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In der Zeichnung zeigt Fig. 2 in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung entsprechend der in Fig. i dargestellten Grundschaltung. Demgemäß
sind auch die Kondensatoren und Ventilröhren ebenso wie die Primärwicklung des Hochspannungstransformators
in Fig.2 mit den gleichen Ziffern bezeichnet wie in Fig. i.
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Die Primärwicklung 14 des Hochspannungstransformators ist an eine
Wechselspannung o bis 15 angeschlossen, wobei die Klemme ö geerdet ist. Es könnte
auch die andere Klemme geerdet werden. Dann addiert sich die Transforinatorspannung
zu der konstanten Spannung der Kondensatoren 2, 3, 4.. Die gleiche Wechselspannung
dient zum Speisen der Primärwicklung eines Zusatztransformators 16, dessen Sekundärwicklung
einerseits geerdet und anderseits mit der Anode der Ventilröhre 8 verbunden ist.
Die Anordnung des Transformators 16 ist nicht unbedingt erforderlich. Man könnte
diesen Spannungsanteil mit in den Transformator 14. verlegen.. Die Kathode der Ventilröhre
8 wird durch einen Gleichstrom geheizt, der der Ankerwicklung eines Generators 17
entnommen wird. An diese Wicklung sind Schleifringe angeschlossen, denen gleichzeitig
eine Wechselspannung entnommen wird, die zum Speisen der Primärwicklung eines Zusatztransformators
18 dient. Die Sekundärwicklung dieses Transformators ist `einerseits an den Verbindungspunkt
der Kondensatoren 5 und 6 und anderseits an die Anode der Ventilröhre 9 angeschlossen.
Die Kathode dieser Röhre wird durch einen Gleichstromgenerator 19 geheizt, der ebenfalls
mit Schleifringen zur Entnahme eines Wechselstromes versehen ist zum Speisen der
Primär-Wicklung eines Zusatztransformators 2o. Die Sekundärwicklung dieses Transformators
ist einerseits an den Verbindungspunkt der Kondensatoren 2 und 3 und andererseits
an die Anode der Ventilröhre to angeschlossen. In der gleichen Weise sind Gleichstromgenera-:
tosen 21, 23, 25 und 27 zum Heizen der Kathoden der Ventilröhren to, 11, 12 und
13 vorgesehen. Dabei sind die Generatoren 21, 23 und 25 ebenso wie. die Generatoren
17 und 19 mit Schleifringen ausgerüstet zur Entnahme von Wechselspannungen, die
zum Speisen der Primärwicklungen von Zusatztransformatoren 22, 2q. und 26 dienen.
Die entsprechenden Sekundärwicklungen sind in der gleichen Weise wie bei den Transformatoren
18 und 2o geschaltet und mit den Anoden der Ventilröhren i i bzw. 12 bzw. 13 verbunden.
Der Generator 27 ist nur mit einer Gleichstromwicklung zum Heizen der Kathode der
Ventilröhre 13 versehen, die andererseits an eine Hochspannungsklemme 28 angeschlossen
ist. Die Generatoren 19, 23, 27 einerseits und 17, 2i, 25 andererseits sind über
isolierende Wellen mit dem Rotor je eines Synchronmotors gekuppelt, wobei die Synchronmotoren
an die Wechselspannung o bis 15 angeschlossen sind. Durch an sich bekannte Mittel
kann erreicht werden, daß die Sekundärspannungen der Zusatztransformatoren synchron
mit der Spannung in der Sekundärwicklung i verlaufen. Die Zusatz-Spannungen können
dann mit an sich bekannten Mitteln im Sinne einer Verminderung des durch die Belastung
gegebenen Spannungsabfalles geregelt (z. B. durch Anzapfungen an der Wicklung) werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn zu diesem Zweck die Ständer der die Generatoren
z9, 23, 27 bzw. 17, 21, 25 antreibenden Synchronmotoren verdrehbar angeordnet sind,
Im
allgemeinen ist es zweckmäßig, die Kapazität sämtlicher Kondensatoren gleich groß
zu wählen. Unter Umständen kann es aber zweckmäßig sein, sie in geeigneter Weise
abzustufen, z. B. so, daß die Spannungsabfälle an den Kondensatoren bei der Belastung
gleich groß werden.
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Der Aufbau der Einrichtung erfolgt vorzugsweise so, daß die Generatoren
von den zweckmäßig rohrförmigen Hochspannungskondensatoren 2, 3, 4 bzw. 5, 6. 7
getragen werden. In diesem Falle können die Generatoren von den vorzugsweise unterhalb
der Kondensatoren 2 bzw. 5 angeordneten Synchronmotoren über isolierende Wellen
angetrieben werden, die zweckmäßig innerhalb der rohrförmigen Kondensatoren angeordnet
sind. Dabei werden die Generatoren vorzugsweise mit den benachbarten Zusatztransformatoren
baulich vereinigt und mit diesen zusammen in je ein Sprühschutzgehäuse eingeschlossen.