DE7027008U

DE7027008U - Hochspannungsgenerator.

Info

Publication number: DE7027008U
Application number: DE7027008U
Authority: DE
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1969-07-18
Filing date: 1970-07-17
Publication date: 1971-01-07
Also published as: GB1297786A; DE2035565A1; FR2051861A1; US3614588A; DE2035565C3; FR2051861B1; DE2035565B2; JPS4925134B1

Description

UNITED KINGDOM ATOMIC ENERGY AUTHORITY, 11, Charles II Street, London S.W. I

Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der britischen Patentanmeldung Nr. 36418/69 vom 18. Juli 1969 beansprucht

Hochspannungsgenerator

"Background" der Neuerung

Die Neuerung bezieht sich auf elektrische Hochspannungsgeneratoren und insbesondere auf Generatoren des Cockcroft-Walton-Typs„

Ein Cockcroft-Walton-Generator weist zwei Reihen von in Reihe geschalteten Kondensatoren mit einer in einer Richtung leitenden Zickzack-Querverbindung zwischen den Reihen auf, so daß durch das Anlegen eines Wechselstromes an die Enden der beiden Reihen eine aufeinanderfolgende Ladungsübertragung mit Spannungsaddition vom Kondensator der einen Reihe zum nächsten Kondensator der anderen Reihe usw. hervorgerufen wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Durch die Erfindung wird eine modulare Einheit für einen Hochspannungsgenerator des Cockcroft-Walton-Typs geschaffen, die sich zusammensetzt aus einer oder mehreren Cockcroft-Walton-Stufen, die innerhalb eines elektrisch leitenden Gehäuses untergebracht sind, welches eine umgebende oder einhüllende Abschirmung für diese Stufen bildet, sowie aus Eingangs- und Ausgangsanschlüssen, die so eingerichtet und angeordnet sind, daß sie eine leichte Verbindung, falls erwünscht, nach einer weiteren modularen Einheit ermöglichen können, so daß der stufenweise Spannungsaufbau jeder Einheit addiert wird, wodurch ein Stapel von N untereinander verbundener modularer Einheiten eine Spannung NV erzeugen kann, wobei V die durch jede modulare Einheit allein erzeugte Spannung ist«

Unter "Cockcroft-Walton-f. .ufe" sind zwei Kondensatoren mit einer in einer Richtung leitenden Bahn- bzw. Streckenverbindung zu verstehen, so daß bei einem Wechselstromeingang die Ladung mit Spannungsaddition vom einen Kondensator zum anderen übertragen wird.

Es ist ein wesentliches oder bedeutsames Merkmal der Erfindung, daß die genannte Abschirmung auf einem Potential zwischen, und vorzugsweise in der Mitte, zwischen derjenigen der Eingangs- und Ausgangsanschlüsse der modularen Einheit gehalten wird.

Bei dieser Anordnung können die Stufen innerhalb jeder modularen Einheit für vorbestimmte Potentialdifferenzen zwischen deren Eingangs- und Ausgangsanschlüssen und zwischen diesen Anschlüssen und der umgebenden bzw. einhüllenden Abschirmung beansprucht /stressed/ werden. Jede modulare Einheit mit ihrer

umgebenden Abschirmung kann für eine vorbestimmte Potentialdifferenz zwischen ihr und einer benachbarten modularen Einheit in einem Stapel von modularen Einheiten beansprucht werden.

Mt "Beanspruchung" /stressing/ sind die Anordnung und der Aufbau der elektrischen Bauelemente und Anschlüsse gemeint, derart, daß ein elektrischer Zusammenbruch, beispielsweise durch Funkenüberschlag über einen Luftspalt zwischen Kondensatoranschlüssen, vermieden wird.

Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Kanten der umgebenden bzw. Hüllen-Abschirmung uingerollt sind, so daß alle nach außen weisenden Oberflächen der Abschirmung sanft gekrümmt sind und einen ausreichend großen Radius haben, um den Stressbedingungen zwischen angrenzenden Abschirmungen von benachbarten modulsren Einheiten, wenn in einem Stapel angeordnet, gerecht zu werden. Es ist offensichtlich, daß durch Einhüllen jedes Moduls mit einer derartigen Abschirmung, deren Oberflächen alle eine sehr kleine Krümmung im Vergleich zu derjenigen der Kondensatoranschlüsse, beispielsweise, haben, die Beanspruchungs- bzw. Stressprobleme zwischen dem einen Modul und dem nächsten weitgehend gemildert werden.

Außerdem wird durch dieses Merkmal das Stressproblem zwischen dem Modul des Stapels mit der höchsten Spannung und in der Nähe geerdeter Objekte, wie beispielsweise einem Hauptgehäuse, innerhalb welchem sich der Stapel befindet, erleichtert b zw. vermindert„

Drjrch die Erfindung wird ?·. "-er:, ?m eine modulare Einheit, wie vorerwähnt, in Kombination ait ei.nem Inverter bzw. Wechselrichter zur Energieversorgung der Einheit geschaffen, wobe. der Wechselrichter sich zusammensetzt aus zwei Thyristoren (Vierschichttrioden) und einer Einrichtung zum abwechselnden Ein- und Ausschalten der Thyristoren, wobei die Thyristoren zum Schalten von Strom von einer oder mehreren Gleichstromquellen her geschaltet bzw. verbunden sind, um einen Wechselstrom für eine Ausgangsbelastung (Verbraucher) vorzusehen, ferner aus einem Resonanz- bzw. Schwingkreis, der so geschaltet ist, daß er Wechselstrom von den Thyristoren empfängt, wobei der Schwingkreis so geschaltet und angeordnet ist, daß er so mitschwingt, daß die Stromumkehr im Schwingkreis ein Abschalten desjenigen Thyristors verursacht, der eingeschaltet ist, bevor der andere Thyristor in den Einschaltzustand getriggert wird, weiterhin aus zwei in einer Richtung leitenden bzw. Einweg-Überlauf-Stromwegen, die jeweils an den Thyristoren angeschlossen sind, um Sperrstrom (Strom in Spcrrichtung) vom Schwingkreis abzulassen, nachdem dieser den eingeschalteten Thyristor, wie vor erwähnt, abgeschaltet hat, wobei jeder in einer Richtung leitende Ablaß-Stromweg einen Induktor enthält.

Die beiden in einer Richtung leitenden bzw. Einweg-Ablaß-Stromwege können einen gemeinsamen Induktor haben.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung v/ird nunmehr anhand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung erläutert, und zwar zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, in

Richtung des Pfeiles A in Fig. 2, Fig. 2 eine Draufsicht, wobei einige Toile weggelassen

sind,

Fig. 3 eine fragmentarisch', ß^ icht eines Teile des

Gerätes, in Richtung des Pfeiles B in Fig„ 2

gesehen,
Fig. 4 eine Schaltungsanordnung des elektrischer. Gi^rä"

nach den Fign- 1 bis 3,
Fig. 5 eine elektrische Schal tungsau'<i 5:ν·- ετ -' -<,·=; '.

eines Wechselrichters,
Fig. 6 eine elektrische Schaltungsanordnung des in Fig. ρ

dargestellten Teils des Wechselrichters, wobei ein

Schaltelement weggelassen ist, Fig. 7 graphische Darstellungen von Wellenformen mit Bezug

auf die Zeit, von Spannungen und Strömen an verschiedenen Punkten, die in Fig. 5 markiert sind, Fig. S eine elektrische Schaltungsanordnung eines Teils

der Fig. 5, wobei der Verbraucherstromkreis mehr

im einzelnen dargestellt ist; die Fig. 9a und 9b zeigen Wellenfox-^en, die zur Beschreibung

der Betriebsweise der in Fig. 8 dargestellten

Schaltung gehören, während
Fig. 10 eine Abänderungsform des in Fig_o 5 dargestellten

Inverters bzw. Wechselrichters wiedergibt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Generator für hohe elektrische Spannung durch drei modulare Einheiten vorgesehen, welche in einem Stapel verbunden sind.

Die modulare Grundeinheit 11, welche die zentrale Einheit bei diesem Ausführungsbeispiel bildet, v/eist vier Kondensatoren C1, C2, C3 und C4 auf, die mit Dioden D1, D2, D3, D4 in Cockcroft-Waiton-Form verbunden sind, wie am benteh aus Fig. 4 zu erkennen ist. Widerstände R1, R2, RJ und R4, je von 100 Megaohm, sind vorgesehen, damit die Ladung an den Kondensatoren langsam abfließen kann, so daß eine Hochspannung an dem Gerät nicht aufrechterhalten wird, während dieses nicht eingeschaltet ist.

I' · nitere Einheit 11i und die obere Einheit 11o sind im Gn^- ο genommen gleich, der Einheit 11, weisen jedoch leichte

Abände_. Lgen auf, so daß sie . zweckmäßigerweise jewe.- > eine

Eingan^deinheit und eine Ausgangseinheit bilden können»

Die Einheiten 11i und 11o weisen die gleiche Reihe von Kondensatoren C1, C2, C3, C4- und Dioden D1, D2, DJ, D4 sowie Widerstände R1, R2, R3, R4- auf_o Die Eingangseinheit 11i ist jedoch mit einer Verbindung 12 nach einer Buchse PL1 versehen, an v/elcher eine Eingangs-Wechselstromversorgung angeschlossen vdrd. Die Eingangs einheit 11i ist außerdem mit.'.einem Widerstand R5 von 220 Ohm und 3 Watt sowie mit einer Diode und einem Kondensator D5 bzw. C5 für Überwachungszwecke versehen. Der Widerstand R5 ist ein Shunt- bzw. Nebenschluß-Widerstand, der so angeordnet ist, daß die Messung der am Widerstand R5 entwickelten Spannung eine Anzeige für den Ausgangsstrom liefert. Die Anordnung von Diode D5 und Kondensator C5 sieht eine Messung des Leckstromes über die Widerstände RI und R2 vor, wobei davon eine Anzeige für die Spannung abgeleitet wird.

Die Ausgangseinheit 11o weist eine Kabelverbindung 13 nach einer Ausgangsbuchse SC2 auf. In liesem Kabel ist eine Reihe von Widerständen R6, R7, R8, R9, je von 2,2 Kiloohm und 6 Watt Nennwert eingebaut» Der Zweck dieser Widerstand-" besteht darin, den vom Ausgang abgezogenen Strom zu begrenzen, insbesondere für den Fall, daß dieser kurzgeschlossen wird.

Die Fi gn. 1, 2 und 3 zeigen die räumliche Anordnung der Schaltelemente. In jeder modularen Einheit 11 oder 11o oder 11i sind die Kondensatoren CI, G2, C3 und C4- paarweise auf in Abstand angeordneten Platten 14, 15 montiert, die mit Konsolen 16, 17, 18, 19 versehen sind, welche an Porspex-Haltestäben 21, 22 befestigt werden können.

Jede lav, lare Einheit weist Eingangs- und Ausgangsanschlüsse auf, von denen jeweils nur eine in Fig. 1 sichtbar ist. In dem Stapel sind die entsprechenden Eingangs- und Ausgangs anschlüsse durch Draht-Verbindungsglieder 23 querverbunden bzw. über Kreuz verbunden» Jede modulare Einheit ist von einer zylindrischen, elektrisch leitenden Abschirmung 24 umgeben, deren Kanten bei 25 gerollt sind, um die Bildung eines hohen elektrischen Feldstresses zu vermeiden.

Die zylindrische Abschirmung 24a für die modulare Ausgangseinheit 11o ist am oberen Ende so geformt, daß sie einen sanft gekrümmten, dicht sitzenden Deckel 26 aus elektrisch leitendem Material aufnimmt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind :l^;e T.odularen Einheiten je so ausgelegt, daß sie 10 Kilovolt erzeugen. Die Bauelemente innerhalb der modularen Einheiten sind so angeordnet, daß ein elektrischer Zusammenbruch in der Luft für eine 20-Kilovolt-Differenz zwischen Eingangs- und Ausgangsanschlüssen vermieden wird. Die Abschirmung 24 wird auf einem Potential in der Mitte zwischen den Eingangs- und Ausgangsanschlussen gehalten und wird für eine lO-Kilovolt-Di'ferenz ir> der Luft zwischen diesen Anschlüssen und der Abschirmung beansprucht.

In dem Stapel werden die Abschirmungen 24 für eine 20-Kilovolt-Differenz zwischen benachbarten Abschirmungen beansprucht, und die Befestigung innerhalb des Hauptgehäuses, wie bei 27 angedeutet, muß so sein, daß kein Zusammenbruch zwischen dieser und irgendeiner der Abschirmungen 24- auftritt, aber insbesondere zwischen dieser und der Abschirmung 24a der modularen Ausgangseinheit, da diese auf dem höchsten Potential relativ zur geerdeten Halterung 27 liegt.

Es versteht sich, daß die Stressprobleme, wie zwischen der einen modularen Einheit und der nächsten oder wie zwischen einer der modularen Einheiten unfi öen H5>.upthalte2?ungen, in iiolicis. Maße durch das Vorsehen der Abschirmungen 2M- gemildert werden, deren nach außen zeigende Oberflächen sehr kleine Krümmungsradien im Vergleich zu den Kondensatoranschlüssen, beispielsweise haben«,

Ein Generator für eine sehr hohe Spannung kann durch Hinzufügen von modularen Einheiten 11 in den Stapel zwischen die modularen Eingangs- und Ausgangseinheiten konstruiert werden. Die Beanspruchungsprobleme einer solchen Konstruktion werden weitgehend reduziert, da jede modulare Einheit intern fertig beansprucht ist und nur die Beanspruchung zwischen dem einen Modul und dem nächsten und mit den Umgebungen in Betracht zu ziehen ist.

Die Bauelementenwerte oder eine Spezifizierung, soweit sie noch nicht gegeben wurde, sind wie folgt:

Die Widerstände R1 und R2 in der modularen Eingangseinheit 11i, die mit * in Fig. 4 markiert sind, haben einen kombinierten Widerstandswert von 50 Megaohm - 2 %.

Kondensatoren C1, C2, C3, C4- — 0,05 Mikrofarad, 10 Kilovolt Arbeitsspannung.
Kondensator C5 — 10 Picofarad,,

Dioden D1, D2, D3, IW- für modulare Grundeinheiten 11 und Ausgangseinheiten 11ο — LC 180. Dioden D1, D2, D3, D4- für modulare Eingangs einheit en 11i - ED1 Typ RTD14.
Diode D5 — Z2A 100 F.
Monitorbuchse SK1 = •iJ-Weg-Plessey-Mk.-rV-Buchse.

Fig. 4 gibt einen Stapel mit negativem Ausgang wieder. Für einen, positiven Ausgang sind alle Dioden umzukehren,

Figo i? zeigt einen Teil eines Wechselrichters zur Lieferung von Wechselstrom nach dem Eingang bei PL1 des Cockcroft-Walton-Spannungsgenerators gemäß den Fign. 1 bis 4-,

Der Ausgang wird effektiv von der mit Vd bezeichneten Stelle abgenommen, und zv/ar an einer Verbraucherstelle bzw. Belastung, die durch einen Widerstand RL in Fig. 5 darge- \ stellt und im einzelnen innerhalb des gestrichelten Kästchens in Fig. 8·.gezeigt ist.

Eine Gleichstromquelle liefert Spannungen mit +E, -E und 0 Volt an Stellen, die in Fig. 3 entsprechend markiert sind. Strom wird über den Widerstand RL abwechselnd von +E und -E durch Silizium-gesteuerte Gleichrichter bzw» Silizium-Kippoder -Vierschichttrioden CSR1 und CSR2 geschaltet. Triggerimpulcc für diese Thyristoren werden von einer nicht dargestellten äußeren Schaltung zugeführt. Eine !Commutation wird durch einen Resonanz- bzw. Schwingkreis mit einem Induktor L1 und einem Kondensator CC1 sichergestellt. Dioden DD1 und DD2 lassen um- f gekehrten Strom bzw. Sperrstrom ab, nachdem ihr zugeordneter Thyristor, CSR1 bzw. CSR2, abgeschaltet hat·

Ein Induktor L2 übt eine wichtige Funktion aus, die am besten verstanden wird, v:enn man die Betriebsweise der Schaltung ohne Induktor L2 betrachtet, d.h. die in Fig. 6 dargestellte Schaltung.

Niaimt man an, daß der Ausgang vom Punkt A, Fig. 6, eine Rechteckwelle bzw. ein Rechteckimpuls ist, dann liegt unmittelbar vor dem Einschalten des Thyristors CSR1 der Punkt A auf -E Volt, und die Diode DD2 leitet, wie durch den Pfeil angedeutet. Wenn der Thyristor CSR1 getriggert wird, steigt das

Potential am Punkt A auf +E Volt an, der Strom im Belastungswiderstand RL kehrt um, und der Strom., der durch den Thyristor CSR1 in den Schwingkreis mit dem Induktor I/l und dem Kondensator CC1 fließt, unterstützt flen anfänglichen Strom., Eine halbe Periode später kehrt der Strom im Schwingkreis um, und wenn dieser Strom denjenigen im Belastungswiderstand RL überschreitet dann sperrt der Thyristor CSR1, und der Überschußstrom aus dem Resonanzkreis wird nach +E über die Diode DD1 zurückgeführt»

Für diese Operation muß die Resonanzfrequenz des Schwingkreises etwas höher liegen als die Schaltfrequenz der Thyri- -QQ^ ) wird

auf die gleiche Rangordnung wie RL gebracht, so daß der Spitzenstrom im kommutierenden Schwingkreis größer als der Strom im Belastungswiderstand RL ist.

Die Schaltung, wie sie m Fig„ 6 dargestellt ist, unterliegt einer Reihe von Beschränkungen,,

(a) Damit die Thyristoren schnell in den Sperrzustand umkehren, sollte eine wesentliche aufrechterhaltende Umkehrspannung angelegt werden. Bei dieser Schaltung ist die Spannung auf die Größenordnung von 1 Volt durch die parallele Diode begrenzt. Folglich wird die Abschaltzeit der Thyristoren vergrößert, und die maximale Betriebsfrequenz des Wechselrichters wird begrenzt.

(b) Wenn der Belastungswiderstand RL unter den V/ert von

Vr ~ T -1
■qÖ⁷\~ anfällt, so hört die Kommutation auf, mit

dem Ergebnis, daR beide Thyristoren gleichzeitig eingeschaltet werden wobei sie dadurch einen Kurzschluß direkt an die Versorgung legen.

(c) Der Wechselrichter dieses Ausführungsbsispiels treibt einen Cockcroft-Walton-Generator über einen Aufwärtstransformator. Unter belastungslosen Zuständen bei einem Rscliteckimpulö-Aiitrieu bzw. einer Hechteckimpuls-Aussteuerung ist der Überschuß an der Transformator-Sekundärseite infolge seiner Streuinduktivität und Streukapazitäten gleich der Treib- bzw. Steuerspannung „ Da der belastungslose Ausgang des Cockcroft-Walton-Generators proportional der Eingangsspannung von Spitze zu Spitze ist, entstehen übermäßige Ausgange spannungen mit möglichen ernsthaften Folgen= Es ist daher wünschenswert, xvenn die Kanten der treibenden bzw. aussteuernden Wellenform verringert bzw= verlangsamt werden /slowed up/, um den Überschuß auf ein Mindestmaß herabzusetzen.

Es ist ersichtlich, daß die Dioden DD1 und DD2 so geschaltet sind, daß sie in einer Richtung leitende bzw. Einweg-Überlauf-Stromwege bilden, die jeweils an den Thyristoren CSR1 und CSR2 angeschlossen sind, um den Sperrstrom vom Schwingkreis abzulassen, nachdem dieser Sperrstrom den eingeschalteten Thyristor abgeschaltet hat= Durch Einsetzen eines Induktors in jeden der Überlauf-Stromwege können die oben erwähnten Begrenzungen bzw» Beschränkungen vermieden oder reduziert werden.

Fig. 5 zeigt den Einbau eines Induktors L2, den sich die Überlauf-Stromwege der Dioden DDI und DD2 teilen.

Die Betriebsweise der Schaltung nach Fig. 5 ist folgende:

Unmittelbar bevor der Thyristor CSR1 in den Einschaltzustand getriggert wird, leitet die Diode DD2, und ein Strom Ic fließt über den Induktor L2 in der durch den Pfeil Q angedeuteten Richtung. Wenn der Thyristor CSR1 in den EinschaItzustand getriggert bzw. angesteuert wird, dann fließt ein Strom Ie über den Thyristor in den Schwingkreis hinein, bestehend aus

dem Induktor 1/1 und dem Kondensator CC1 . Dieser in den Schwingkreis hineinfließende Strom Ie wird durch den Strom Ic unterstützt, wot ei die Summe ein Strom 1 ist. Der Strom Ic fällt in der Stärke ab, während der Strom Ie sich resonant bzw„ mitschwingend aufbaut» Der Strom Ic fällt auf einen Pegel ab, bei welchem die Diode DD2 nichtleitend wird, und dann beginnt das Potential Vd am Ausgangspunkt (siehe Bezugszeichen Vd in Fig= 5) resonant bzw= mitschwingend von -E Volt auf +E Volt anzusteigen, wobei der Resonanzkreis für diesen Spannungsanstieg durch den Induktor L2 und die Streukapazität am Belastungswiderstand RL vorgesehen ist»

Die Wellenformen der verschiedenen Ströme und Spannungen, wie sie oben behandelt werden, sind in Fig. 7 dargestellt, v/obei die obere Wellenform diejenige des Potentials Va ist, welches an der Verbindungsstelle zwischen den Induktoren L1 und L2 (siehe Fig. 5) erscheint.

Der Strom Ib im Schwingkreis von Induktor L1 und Kondensator CC1 kehrt sich um, wobei der umgekehrte Strom bzw. Sperrstrom durch den Induktor L2 fließt. Zur Zeit ti (sieh'- Fig- 7) ist der Strom Ib in der Stärke gleich dom Strom Ic fließt jedoch in entgegengesetzter Richtung zu diesem so daß der Strom durch den Thyristor C5R1 Null ist und der Thyristor CSR1 aufhört zu leiten. Als Folge davon wird eine Spannung -L2

am Thyristor CSR1 erzeugt. Die Wirkung davon ist als Spitze in der Wellenform des Potentials Va (Fig. 7) ersichtlich. Diese durch den Induktor L2 erzeugte Spannungsspitze beseitigt schnell die gespeicherte Ladung am Thyristor CSR1 und gibt diesem die Möglichkeit, in den Sperrzustand umzukehren. Kurz danach wird der Thyristor CSR2 gezündet bzw, angesteuert, wobei >..ie Betriebsweise in der entgegengesetzten Richtung äquivalent ist.

Daraus ergibt sich, daß eine gr.J. ^ Um":ehr- bzw. Sperrspannung (Va) erzeugt worden ist, um di; Erholungszeit der Thyristoren zu beschleunigen bzw. verkürzen, und die Kanten "bzw? Flanken der sn die Belastung RTi engelegten Wellenform sind verlangsamt bzw. gemildert worden. Darüber h:r_ \;s er^sLcit... wenn RL kurzgeschlosen ist, der Induktor L2 air <;.! '■ ' ndi -ti"^cJ Belastung., und die Werte des Induktors LI, des Δο' \^ >.. _ .. ..-CC1 und des Induktors L2 können so gewählt werden, -^~> di<- Schaltung weiterhin kommutiert, selbst wenn der Belastungswiderstand RL kurzgeschlossen wird.

Um die Auswirkungen des Induktors L2 beim Überschuß an der Sekundärseite des Ausgangstransformators, wo die Belastung RL durch einen Transformator vorgesehen ist, zu betrachten, wird auf Fig„ 8 Bezug genommen.

In rig. 8 ist der Transformator T anstelle des Widerstandes RL angeschlossen dargestellt, wobei einige Teile der übrigen Schaltung weggelassen sind. Ein Induktor L3 und ein Kondensator CC3 stellen die Streuinduktanz und die Streukapazität des Transformators in Bezug auf die Primärwicklung dar.

Beim Anlegen einer Spannungsstufe 2E Volt an den Transformatoreingang steigt der Punkt mit dem Bezugs zeichen C mitschwingend auf 4E Volt an. Unmittelbar bevor die Diode DD1 leitet, befindet sich der Punkt B auf +E Volt, d.h. die Spannung am Induktor L2 ist Null. Somit ist die Änderungsratc des Stromes im Induktor L2 Null, und die Spannungen an den Punkten C und D liegen ebenfalls auf +E Volt, und der Strom ist in diesem Augenblick _{2E o}

Wenn die Diode DD1 leitet, dann fällt die effektive Reiheninduktanz auf L3 ab. Unter diesen Bedingungen kann nachgewiesen werden, daß die Stärke des Überschusses 2E λ!···^· ist.

Die Äi.svi J¹VAiIg davon ist in den Fign. 9a und 9"b veranschaulicht. Pig. 9a zeigt die Spannungs-Wellenform am Trans-

jmator, ■ ι L2 = 0 ist, doh„ bei der Konfiguration nach Fig„ 6= F" , 9b zeigt die Spannungs-Wellenform am Transformator, wenn --,.. : Induktor L2 - 8L3 eingesetzt ist, wie bei der Konfiguration nach Fig„ 5.

Fig. 10 zeigt die Abänderung des Wechselrichters, bei welchem der Belastungswiderstand RL' parallel zum Kondensator CC1' geschaltet ist, der einen Teil des resonanten Kommutationskreises ist. Ein einzelner Induktor LV mit drei Anzapfungpr übt die Funktion der Induktoren L1 und L2 der Fig. 5 aus. ^T ν Thyristoren CSRV und CSR2' sowie die Dioden DD1' und DD2¹ v/eisen eine den entsprechenden Bauelementen in Fig. 5 äquivalente Anordnung und Funktion auf.

-c:

Die !Teuerung ist nicht auf die Einzelheiten der vorbeschriebenen Ausführungsbeispiels beschränkt, sondern betrifft auch Abänderungen der im beiliegenden Schutzanspruch 1 umrissenen Ausführungsform und bezieht sich vor allem auch auf sämtliche Ileuerungsmerkingle, die im einzelnen — oder in Kombination — in der gesamten Beschreibung und Zeichnung offenbart sind,

Schutzansp_rüche

Claims

7Ο_Ο71_Κ. 15. 7. 1970

Schut zans-Dx-ücJie

1 ο Modulare Einheit für einen HoctLspannungsgenerator des
kcroft-Walton-Typs, bestehend aus einer oder mehreren Coekcroft-Walton-Stufen innerhalb eines elektrisch leitenden Gehäuses, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse eine umgebende Abschirmung (24) für die genannten Stufen (C1 , C2 , C3, 04, D1 ... D2, D3, D4) bildet und daß die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse ggf. eine leichte Verbindung mit einer weiteren modularen Einheit (11) bilden, derart, daß der stufenweise Spannungsaufbau
jeder Einheit addiert wird, wodurch ein Stapel von N untereinander verbundenen modularen Einheiten (11) eine Spannung NY
zu erzeugen vermag, wobei V die durch jede modulare Einheit
(11) selbst erzeugte Spannung ist.

2„ Modulare Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung (24) auf einem Potential zwischen demjenigen der Eingangs- und Ausgangsanschlüsse der modularen Einheit gehalten ist.

3= Modulare Einheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung (24) auf einem Potential in der Mitte zwischen demjenigen des Eingangs- und des Ausgangsanschlusses
der modularen Einheit gehalten ist.

4 = Modulare Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch geke iichnet, daß die oder .jede der Stufen (C1, C2, C3, C4 und D1 , D2, D3, D4) innerhalb der modularen Einheit ("Ii) für vorbestimmte Fotentialdifferenzen zwischen ihren E:\ngangs- und Ausgangsanschlüssen und zwischen diesen Anschlüssen und der umgebt .iden Abschirmung beansprucht ist.

5 = Modulare Einheit nach einem der Ansprüche i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit (11) zusammen mit ihrer umgebenden Abschirmung (24) für eine vorbestimmte Potentialdifferenz zwischen ihr und einer angrenzenden modularen Einheit (11) in einem Stapel modularer Einheiten (11, 11i, 1Ίο) beansprucht ist»

6- Modulare Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten (25) der umgebenden Abschirmung (24) umgerollt sind, dergestalt, ädß alle nach außen zeigenden Oberflächen der Abschirmung sanft gekrümmt sind und einen ausreichenden Radius haben, um der Stressbedingung zwischen benachbarten Abschirmungen (24) von angrenzenden modularen Einheiten (11), wenn in einem Stapel angeordnet, gerecht zu werden.

7= Modulare Einheit nach einem der Ansprüche . bis 6 in Kombination mit einem Wechselrichter zur Energieversorgung für die Einheit, wobei der Wechselrichter zwei Thyristoren sowie eine Einrichtung zum abwechselnden Ein- und Ausschalten der Thyristoren aufweist, wobei die Thyristoren zum Schalten von Strom von einer oder mehreren Gleichstromquellen verbunden sind, um einen Wechselstrom für eine Ausgangsbelastung zu liefern, ferner einen Schwingkreis aufweist, der so geschaltet ist, daß er Wechselstrom von den Thyristoren empfängt, wobei der Schwingkreis so geschaltet und eingerichtet ist, daß er so mitschwingt, daß eine Stromumkehr im Schwingkreis das Abschalten desjenigen Thyristors verursacht, dor eingeschaltet

ist, bevor der andere Thyristor in den Einschaltzustand getriggert wird, sowie ferner mit in einer Richturg leitenden bzw» Einweg-Uberlauf-Stromwegen, die jeweils an den Thyristoren angeschlossen sind, um Sperrstrom aus dem Schwingkreis abzulassen, nachdem dieser den eingeschalteten Thyristor abgeschaltet hat, wie vorerwähnt, dadurch gekennzeichnet, daß jeder in einer Richtung leitende bzw= Einweg-Ablaß-Stromweg (L2, DD1 ; DD2; L2) einen Induktor (L2) einschließt.

δ» Modulare Einheit in Kombination mit einem Wechselrichter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei C in einer Richtung leitende bzw» Einweg-Ablaß-Stromwege (L2, DD1; DD2, L2) sich einen gemeinsamen Induktor (L2) teilen.