DE738751C - Einrichtung zur Erzeugung hoher elektrischer Spannungen - Google Patents

Einrichtung zur Erzeugung hoher elektrischer Spannungen

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DE738751C
DE738751C DESCH110798D DESC110798D DE738751C DE 738751 C DE738751 C DE 738751C DE SCH110798 D DESCH110798 D DE SCH110798D DE SC110798 D DESC110798 D DE SC110798D DE 738751 C DE738751 C DE 738751C
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screw
capacitors
voltage
poles
pole
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DESCH110798D
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ERNST SCHIEBOLD DR
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ERNST SCHIEBOLD DR
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/53Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of an energy-accumulating element discharged through the load by a switching device controlled by an external signal and not incorporating positive feedback
    • H03K3/537Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of an energy-accumulating element discharged through the load by a switching device controlled by an external signal and not incorporating positive feedback the switching device being a spark gap

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  • Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)

Description

  • Einrichtung zur Erzeugung hoher elektrischer Spannungen
    Zur Erzeugung hoher elektrischer Span-
    nungen dienen in der Technik Transforma-
    toren in Kaskadenschaltung, Kondensatoren
    und Funkenstrecken in Marxscher Schaltung,-
    Entladungsröhren in Hiutereinanderschal-
    tung.
    Wenn man von Einzeltransformatoranlagen
    'absieht, ist für alle diese Anlagen charakte-
    ristisch Ader Aufbau der Spannungselemente
    in Treppen- oder Turrnform, um eine ge-
    nüge#nd,e Isolation der Spannungssttifen unter-
    einander und einen genügenden Luftabstand
    des Hochepannungspoles von Erde zu er-
    zielen.
    Von diesen bekannten Anlagen sind in
    Fig. i bis 3 der Zeichnung drei verschiedene
    Typen veranschaulicht.
    Fig. i stellt eine bekannte Transformator-
    anlage in kaskadenförmiger Hintereinander-
    anordnun,g der Einzeltransformatoren dar.
    Jeder der drei kas#liradenförmig hinterein-
    ander#-,esclialtetenEin#zeltransformatoren,a,b,c
    liefert eine Spannungsstufe von 4oo kV. Das
    Hochspannungsende jeder vorangehenden
    Stufe liefert die Primärspannung für die
    nächste Stufe, so daß diese bereits auf die
    Oberspannuhg der vorangehenden Stufe ge-
    bracht wird und dementsprechend auch gegen
    Erde isoliert sein muß. Derartige Kaskaden
    sind für Spannungen bis zu :2 Millionen Volt
    für Prüfzwecke in Gebrauch, erfordern aber
    sehr großen Raum und sind z. B. für Rönt-
    gen- und Atomforschungszwecke zu unhand-
    lieh und kostspielig.
    Fig. 2 zeigt eine bekannte Stoß#spannungs-
    anlage. Bei ihr sind die Kondensatoren al
    nach dem Stoßspannungsprinzip von Marx
    durch Widerstände bl, b, zu einer Kette ver-
    bunden und parallel geschaltct, so daß sie alle
    gleichzeitig über die Widerstände, z. D. durch
    einen Transformator T über Ventile vl bis %
    aufgeladen werden. Die Funkenstrecken cl
    sind dabei über die Kondensatoren al hinter-
    einandergeschaltet.
    Fig. 3 zeigt ein Beispiel w. it einem in
    Spannungsstufen unterteilten Entladungsrohr
    nach Coolidge.
    Das Röntgenrohr d ist durch Einbau von
    Lenardschen Fenstern e in Stufen unterteilt.
    An jede Stufe wird durch einen Transfor-
    matorP eine Teilspannun#g angelegt, so daß
    die Summe aller Spannungen für die End-
    geschwindigkeit der aus dem letzten Lenard-
    schen Fenster e austretenden Kathodenstrah-
    len maßgebend ist. Durch Magnetspulenm
    im Bereiche der Lenardschen, Fenster e wird
    dabei das Kathodenstrahlenbündel zusammen-
    gehalten, -
    Für alle diese Hochspannungs,anlagen cha-
    rakteristisch ist demnach die einfache lineare
    Hintereinanderreihung der Spannungsstufen,
    die aber bei hohen Spannungen und großen
    Stromstärken zu großen und schweren Lie-
    inenten und großer Rauminanspruchnalime
    führt.
    Das Wesen der vorliegenden Erfindung be-
    steht darin, daß jeweils alle gleichartigen
    Bauelemente der Einrichtung (Tran#sforma-
    toren, Kondensatoren, Funkenstrecken,
    Widerstände, Entladungsröhren, Isolier-
    streben) sch zueinander angeordnet sind, daß
    sie nach Anzahl, Lage und Eigensymmetrie
    den Symmetriegesetzen einer der:23o kristallo-
    graphischen Raumgruppen genügen und
    0* eichzeiti- tragende Teile der Gesamtanord-
    Z,1 I b
    nun- bilden.
    Die Erfindung geht also vom Aufbau der
    Atome in Kristallgittern aus. Charakteri-
    stisch für jede Gitterstruktur ist, daß eine
    große Anzahl gleichartiger kleinster
    Elemente (Atome) in kleinstem Raum so an-
    Inleordnet ist daß sie möglichst gleichartig
    Z> 2 el
    umgeben sind und sich in stabilen, einem
    Energieminimum entsprechenden La,-en be-
    finden.
    Wegen der dreidimensionalperiodischen
    Anordnung der Xristallgitterpunkte (honio-
    geiies Diskontimium) gibt es nach den Be-
    r-#chn#iiii.gen von Schönflies und v. Fede-
    row :23o kristalloggraphische Raumgruppen
    (A. Schönflies: Theorie der Kristall-
    struktur, Berlin 1923, Gebr. Borntraeger ',
    E. S c h i e b o 1 d : über eine neue HerIeitung
    der Nomenklatur der 23o Raumgruppen,
    Ablid. d. sächs. Akad. d. Wiss. math.-naturw.
    Klass2 4o, Leipzig j929), die sich durch die
    Art und Anordnung ihrer Syminetrieelcinente
    und Raumpunkte voneinander unterscheiden.
    Allen diesengemeinsam ist aber, daß die sehr
    große Zahl ihier Einzeleleinente sich in
    räumlich dichtc-ster und stabiler Lage zuein-
    ulder befinden.
    Stellt man sich nun die Transformator-
    bzw. Kondensatoreinheiten, durch deren Zu-
    sammenschaltung die holien Spannungeil er-
    reicht uerden sollen, als Dipole von ange-
    näherter Kugelform vor, so besteht also das
    Wesen der Erfindung darin, an Stelle der
    Atomkugeln und ihrer -,-g,-iiseiti,-eii Ver-
    knüpfung im Kristallgitter diese Dipole so
    anzuordnen bzw. einzubauen, daß hierdurch
    eine dichteste Packung gebildet wird, die
    einer der 230 kristallographischen Raum-
    gruppen entspricht.
    Der technische Fortschritt liegt in der
    Unterbringbarkeit einer großen Zahl von
    Einzelelementen auf kleinstmöglichem Raum
    und in letzter Linie damit in der Erhöhung
    der Handlichkeit und Wirtschaftlichkeit einer
    solchen Anlage.
    Die Hochspannungselemente (Transforma-
    tor-- bzw. Kondensatoreinhe;ten, Drossel-
    spulen, Ventile, Funkenstrecken tis-,v.) sind
    denillach wie lic At'-,Iiie in einem
    gitter dreidünensionalperiodisch zueinander
    angeordnet. 4
    Nun kann man ein ]Ratinigittcr aus _iii-
    dimeiisionalperiodischen Punktreihen auf-
    bauen, deren Achsen eine zweidimensional-
    periodische Anordnung in der dazu senk-
    rechten Ebene aufweisen. Ebenso kann man
    die Punkte des Raumgitters auch zunächst
    zu Netzebenen, das sind zweidiniensional-
    periodische Punktsysteme, zusammenfassen,
    die als Parallelsebaren in der Periode der
    dritten Dimension entsprechenden Abständen
    ein Raumgitter bilden.
    Bei Zugrundelegung der k-ristallo,-Faphi-
    scheil Symmetrieeleinente erhält man nach
    der ersten Auffassungsw%-ise;75 eindiiiien-
    sionalperiodische Kettengruppen, nach der
    zweiten Auffassutigsweise 8f) zweidiinen-
    sionalperiodische Netzgruppen.
    Die Erfindung erstreckt sieh auch, wenn es
    sich um die Unterbringung einer geringeren
    Anzahl von Baueleinenten handelt, auf die
    Anordnung dieser Batieleinclite in eine der
    möglichen eindiinensionalperiodischen Ketten-
    gruppen bzw. in eine der möglichen nvel-
    dimensionalperiodischen XLetzgruppen.
    Mehrere Ausführungsbeispio-le der Erfia-
    dung sind in den Fig. 4 bis 14 veranschau-
    licht.
    Fig. 4 zeigt ini senkrechtün Schnitt ein aus
    Konden#;ator und Funkenstrecke gebildet##S,
    die Fonn eines gegliederten Stabes aufwei-
    sendes Baueleinent,
    Fig. 5 zeigt schematisch die einfachste
    Form hintereinandergeschalteter eindinien-
    sionalperiodischer Ketten von Batieleinenten,
    Fig. 6 schematisch die einfachste Foriii
    bintereinandergeschalteter zweidimeisional-
    periodischer Netze von Baueleinenten.
    Fig'. ;7 zeigt in Parallelprojektioi,
    Fig. 8 im Grundriß eine eindimensional-
    periodische K2ttengrtippe, und zwar eiii2
    Schraubenkette mit Linlzsdrehun#-19
    Fig. 9 im Grundriß den Aufbau einer aus
    den Einzelketten nach Fi g. 7 und 8 eglebilde-
    ten raumgitterarti"-cii Hochspannungsanlage
    vom Charakter der hexagonalen Raum-
    gr,uppe DI.,
    Fig. io in ParalIelperspektive drei benach-
    barte Schraubenketten dieser Anordnung und
    ihre Verbindung untereinander.
    Fig. ii zeigt perspektivisch eine aus eineni
    in Spannungsstufen unterteilten Entladurgs-
    rohr gebildete Hochspannungsanlage, bei
    welcher das Entladungsrolir selbst in die
    Achse einer eindirnensionalperiodisehen Ket-
    tengruppe, nämlich einer hexagonalen linken
    Schraubengruppe, angeordnet ist.
    Fig. 1:2 zeigt im Grundriß,
    Fig. 13 als Abwicklung einer Schrauben-
    I
    kette in die L#beiiL, eine Hochspannungs-
    anlage, bei der die Bauelemente der Sym-
    metrie der hexagonalen Raunigruppe C#, ent-
    sprechen.
    Fige 14 zeigt eine Hochspannungsanlage,
    bei der die Bauelemente eine in einer Ebene
    liegende zweidimensionalperiodische -Netz-
    gruppe bilden.
    In einem schematischen Beispiel ist in
    Fi-. 5 parallelperspektivisch ein Raumgitter
    dargestellt, das axis eindimensionalperio-
    dischen Punktreihen aufgebaut ist. Da-bei
    sind ii die Gittergeraden, die aus einzelnen
    stabförmigen Kchndens:atoren und -Funken-
    strecken nach dem weiter unten erläuterten
    Beispiel der Fig. 4 zusammengesetzt zu den-
    ken sind. Die Dipole dieser Gittergeraden
    (die Funkenstrecken) bilden; in den zu den
    Gittergeraden senkrechten Ebenen zweifach
    periodische Netze. Die Spannungen in diesen
    aufeinanderfolgenden Netzen nehmen stufen-
    f6rrn#ig zu. von Nul 1 auf i oo k`V, von . voo
    auf 2oo k`V usf.
    Die in waagerechter Ebene verla:ufenden
    Verbindungen, in Fig. 5 dfinn gezeichnet,
    stellen - dabei schematisch die Widerstände
    bzw. Drosselspuleii zur ParalleIschaltung
    aller Kondensatoren der Stabketten i i auf
    gleiche Spannungdar.
    Im Ausführungsbeispiel nach Fig.6 ist
    schematisch eine Ilochspannungsanlage dar-
    gestellt, bei welcher die Bauelemente 12, z. B.
    die Kondensatoren und Funkenstrecken, zu
    zweidimensionalperiodischen Punktnetzen an-
    einandergereifit sind und die Punktnetze
    Übereinander eindimensionalperiodiseli im
    gleichen Abstand verlaufen,. In, diesen
    Netzen liegen die einzelnen Bauelernente.
    hintereinander, so daß,die Spannungen stufen-
    förmig von, Dipol zu Dipol aufeinander-
    folgen,. beispielsweise in Fig. 6 bis zu 300 ky-,-
    während die Netze übeteinander parallel ge-
    schaltet liegen. Die dünnen Verbindung-s-
    linien stellen dabei wieder die zur Aufladung
    sämtlicher -Einheiten auf gleiche Spannung
    ti
    dienenden Drosselspulen dar.
    Bei dem Ausführüngsbeispiel einer ein-
    dimensionalperiodischen Kettengruppe -der
    Fig. 7 und .8 sind -die einzelnen Konden-
    satoren i und Funkenetrecken 8 räumlich so
    laufeinanderfolgend.angebrdnet, daß sie eine
    hexagonale Linksechraübe bilden, d. h. daß
    die DipOle 4, 5 - (4 PIUSPO1, 5 = MinusPO1-)
    C
    mit einer jSt-eigu#lfg ven--,hei Drehun(-- um
    » -, -, 6 - . 1-- -. el #
    6o' aufeinanderfolgen" wenn die l(lentitäts-
    "periode in Richtung -"der vertikalen Schrak
    benachse die Längen c -hat-. 1),er Dipel 4#, - 51
    C '
    der Fig. 7 liegt daher'im Ahstanid---- senkrecht
    über dem Dipal 4?, :#O.
    Gemäß Fig. 4 werden, die Baueleinente, uni
    sie dreidimensionalperiodisch im Raum an-
    ordnen zu können, zweckmäßig als gegliederte
    (gelenkig miteinander verbundene) Stäbe
    ausgebilätt.
    F-in Bauelement, bestehend aus Konden-
    sator und Funkenstrecke, das sich zum Auf-
    ban solcher Gitter eignet, ist in Fig. 4 #dar-
    "estellt. Ein Kondensator wird dabei von
    einem Isolierrohr i, gebildet mit zwei durch
    das Isolierrohr b getrennten Metallbelegun-
    ,gen 2 und 3- im Innern, welche die zylin-
    drischen Kondensatorplatten bil#den. An
    diese Belegungen, schließen sich Metall-
    kugeln 4, 5- an, die unmitelbar oder auch mit-
    telbar als Fu-nI##enstiecl<:e dienen können. In
    Fig. 4 sind die Metallkugeln 4, 5 beispilels-
    weise noch mit besonderen kuigeligen An-
    sätzen 6, 7 versehen, zwischen denen der Fun#-
    kenäberschlag erfolgt, Zwei aufeinander-
    folgende Kondensatoren sind hierbei durch
    ein zylindrisches Isolierstück8 mit die Kon-
    densatorkulgeln4, 5 umschließenden Pfan-
    nen 9 und io gelenkig miteinander verbunden.
    Fig. 9 zeigt den Grundriß deiner aus ein-
    dimensionalperiodischen Schraubenketten der
    Fig. 7 und 8 *nach der Raumgruppe D' , zu-
    sammengesetzten Hochspannungsanlage. Die
    Parallelscharen hexagonaler linker Schrau-
    benachsjen mit der Periode (in Fig. 9 mit
    dem Symbol versehen), sind durch die
    BuchstabenA, B, C, D" E, F, Cr bezeichnet.
    Sie bilden ein Rhombusnetz mit den beiden
    Perioden.AB und AD, die im Beispielsfalle
    ,einander gleich gewählt sind und einen Win-
    kel von Y?o' einschließen. Eine dritte, hori-
    zontale AchseAC liegt zu ümen im Winkel
    von-6o', so daß in der Ebene lauter gleich-
    seitige Dreieck-- entstehen.
    Wie in Fig.7 und 8 stellen die vollen
    Kreise der einzelnen Schraubenketten Plus-
    pole, die anderen Kreise Minuspole der Kon-
    densatoren dar. Die an eine Kette, z. B, die
    KetteF, angeschriebenen röm - ischen Ziffern
    geben die Höhe der Pole über der Grundriß-
    ebene in Bruchteilen,der Periode c an.
    Der Dipol VI liegt demnach senkrecht
    über dem Pol Null, der Dipol VII senkrecht
    über Dipol I, Dipol VIII senkrecht über
    Dipol II usf. Die Pluspole wie die Minus-
    pole bilden demnach ein Linksschrattben-
    system, dessen. Höhe durch die Zahl der ver-
    tikal übereinanderliegenden Perioden ge-
    geben ist. -
    Die einzelnen - Kondensatoren dieser
    Schraubenkette A-G sind nun zur Auf ladung
    auf gleiche Spannung untereinander laufend
    durch Drossel-spulen parallel geschaltet. Das
    erfolgt, indem die identischen Fußpunktdipole
    Null init Atis-aii-Sti-aii,-;fc#rliiatoreii 13, 14,
    - ZD
    15, 16, 17, 18, ig verbunden werden oder
    aber untereinander verbunden und an einen
    einzigen Ausgangstransformator angelegt
    werden.
    Für die höherliegenden DipoleI, II, HIff.
    geschieht die Aufladung über Drosselspulen,
    die in Fig.9 für die Pluspole als dünne
    schwarze Linien init Pfeilrichtung, als Ige-
    strichelte schwarze Linien mit Pfeilrichtung
    für die Minuspole eingezeichnet sind. Diese
    Drosselspulenreihen 2o bzw. 21, die die
    gleichnamigcn Pole untereinander verbinden,
    laufen als Linkssehraubensysterne in die-
    Höhe, so z. B., daß von dem positiven Pol II
    der Schraubengruppe A eine Drosselspule zu
    dein positiven Pol IV der Schraubengruppe C,
    von diesem eine Drosselspule zu dem posi-
    tiven Pol VI der Schraubengruppe B, von
    diesem zu dem positiven Pol VIII der
    Schraubengruppe A (im Abstand c senkrecht
    über II liggend) usf. läuft. Die Drossel-
    spulen, welche die Pluspole einerseits, die
    Minuspole andererseits untereinander ver-
    binden, bilden also dreizählig ge Linkssehrau-
    bensysteme um die im Schwerpunkt der
    gleichseitigen Dreiecke, z. B. A, B, C, senk-
    recht stehend gedachten dreizähligen linken
    Schraubenachsen mit der Periode c . Durch
    3
    diese Schraubensysteine von Drosselspulen
    werden gleichzeitig alle Kondensatoren der
    einzelneil Schraubenketten parallel aufgeladen
    so. lange, bis die Funkenschlagweite in dem
    umgebenden Medium (Luft, 01, Harz oder
    ein anderes geeignetes Dielektrikum) er-
    reicht ist, so daß in diesem Augenblick särnt-
    liche Kondensatoren der einzelnen Schrauben-
    ketten, wie bei der bekannten Stoßschaltung
    nach Fig.:2, liintereinaudergeschaltet sind
    und die Span-wing stufenweise nach der
    Periode -c , mit welcher die Dipole aufein-
    0
    aniderfolgen, zunimmt.
    Da die.Period,ec jeder Schraubenkette je
    sechs Elemente (Dipole) umfaßt, erhält man
    bei Hintereinandersclialtung als Endpotential
    die Spannung 6p-ico, wenn p die Perioden-
    höhe, e, das Aus- n--spotential (Funken-
    pot,eiitial) ist. Wählt man p = io und
    e,) = ioo k`V, so sollte mau als Endspan-
    nung 6.\lill. Volt an der Säulenspitze erhal-
    ten, abgesehen von ehvaigen Verlusten durch
    Ableitung oder Ausstrahlung und Luftioni-
    sierung.
    Für die Dimensionierung der Hochspan-
    nungsanlage maßgeblich ist nach dem Aus-
    führungsbeispiel die zu erzeugende Hoch-
    spannung und das 'Medium, in welchem sie
    erzeugt werden soll (Luft, Öl oder ein an-
    deres Dielektrikuin). Als wählbare Größen
    ('er Raringitteranordnun stehen dabei im ge-
    .I g
    schilderten Ausführungsbeispiel zur Verfü-
    gung diu- Raimiggitterkonstanten a = AB = AC
    # AD = Entfernung zweier Schrauben-
    zvI.inderachsen voneinander und die Schrau-
    l;tin,-spzriode c sowie die drei Koordinaten x,
    y' Z eines Pols bzw. die Länge eines Konden-
    sators i lind einer Funkenstrecke 8 sowie die
    Höhe des niedrigsten Pols über der Grund-
    ebene. Gewisse Bedingungen iilü.i;scii dabei
    eingehalten werden, nämlich
    i. daß die Funkenschlagweite eine durch
    die Größe der Kondensatoren, die Ausgangs-
    spannung des Transformators usw. für ein
    gegebenes Medium (Dielcktrikuin) festgelegte
    Größe ist,
    2. daß die Kapazität bzw. Länge aller Kon-
    densatoren die gleiche ist,
    3. daß der Abstand eines bestimmten Pols
    von der Erde bzw. vom benachbarten, senk-
    recht darüber befindlichen Pol ungleichnami-
    r Ladung größer ist als die Funkenschlag-
    weite, die der zugehörigen Spannungsdiffe-
    renz entspricht,
    4. daß der gegenseitige Abstand benach-
    barter ungleichnamiger Pole verschiedener
    Schraubenketten größer ist als der Schlag-
    weite der zugehörigen Spannungsdifferenz
    entspricht.
    Die Länge der Drosselspuleil, die zur Par-
    alleIschaltung der Polpaare dienen, ist ihrer-
    seits durch die entsprechenden Polabstände
    Cyleichnamiger Pole festgelegt. Da die Span-
    2, z21
    nungsdifferenz je zivefer zu verbindender
    gleichnatniger Pole nach dem Ausführungs-
    beispiel der Fig. 9 nur je :2oo K-V beträgt (im
    Augenblick der Hintereinanderschaltungbei
    Ansprechen der Fimkenstrecken), so kann
    der erforderlichen Höhe des Drosselwider-
    standes durch eine geeignete Wahl der Draht-
    windungen#. des spezifischen Widerstandes
    sowie des Eisenkerns Genüge geleistet
    werden.
    Die 'Verankerung der Kondensatorelemente
    im richtigen Abstand für die Funkenstrecken
    kann, soweit sie nicht bereits durch die Iso-
    lierrohre 8 der Fig. 4 bzw. durch die ver-
    bindenden Drosselspulen erfolgt, noch unter
    Zuhilfenahme weiterer isolierender Zwischen-
    streben geschehen, die so angebracht sind, daß
    ein selbsttragendes Gittergerüst gebiklet wird,
    das nur an den Außenflächen einer weiteren
    Verankerung,durch Isolationsketten bedarf.
    Die Fig. io zeigt in Parallelperspektive
    drei Schraubenketten, etwa D, C, A der
    Fig. 9 im vergrößerten Maßstab und die
    Verbindung der einzelnen gleichnamilgen Pole
    der Schraubenketten durch Drosselspulen, wo-
    bei die lauter Pluspole verbindenden Drossel-
    spulen als #dünne ausgezogene Linien, die lau-
    ter Minuspole verbindenden Drosselspulen als
    dünne gestrichelte Linien veranschaulicht
    sind.
    In Fig. ii ist als Ausfüfirungsbeispiel, und
    zwar für eine eindimensionale Linksschrau-
    benkette mit der Periode- c , eine aus eeein
    W
    in Spannungsstufen unterteilten Entladtings-
    rohr gebildete Hochspannungsanlage veran-
    schaulicht, wobei das Entladungsrohr in die
    Achse einer Schraubenkette gelegt ist. Diese
    Anordnung hat neben- der Möglichkeit, die
    Dipole in dichtester räumlicher Lage zu-
    einander unterzubringen, den besonderen
    Vorteil, daß das in Stufen unterteilteEnt-
    ladungsrohr als zentraler Zylinder in einem
    symmetrischen elektrischen Kraftfeld ange-
    ordnet ist. Das Entladungsrohr 22 mit den
    als &,etaRscheib#en ausgebildeten. Anoden 23
    liegt in der Achse der von den Konden-
    satoren i gebildeten Linksschraubenkette. Die
    Dipole dieser Kondensatoren sinddurch nicht
    dargestellte D#rosselspulen untereinander par-
    allel geschaltet zur gleichen Aufladung auf
    konstante Überschlagsspannung.
    Der Pluspol des untersten (ersten) Kon-
    ,densators, in der Zeichnung als voller Kreis
    dargestellt, steht durch die Leitung 24 mit der
    untersten Anode 23 in Verbindung, der Plus-
    pol des nächsten Kondensators wiederum
    durch eine Leitung 24 mit der darauffolgen-
    ,den Anode, so daß im Augenblick des Fun-
    kenüberschlages zwischen den Dipolen der
    aufeinanderfolgenden Kondensatoren diese
    und damit sämtliche Anoden hintereinander-
    geschaltet liegen, so daß die Endspannung
    der letzten Anode gleich ist der Summe der
    Spannungen (goo kV) Ader aufeinanderfolgen-
    den Kondensatoren und das axial gerichtete,
    von der Kathode ausgehend.e Kathodenstrah-
    lenbündel mit der entsprechenden Endge-
    schwindigkeit auf der obersten Anode (Anti-
    kathode) auftrifft, wodurch Röntgenstrahlen
    -usw. entstehen.
    Bei dem in Fig. 1:2 und 13 dargestellten,
    der Raumgruppen Cf', entspre-
    chenden Ausführungsbeispiel besteht eine
    Schraubenkette gemäß der Abwicklung nach
    Fig. 13 aus spiralig übereinanderliegenden
    Dipolen, die in der Abwicklung unter sich ein
    flach gedrücktes Sechsecknetz bilden. Der
    Radius R des Schraubenzylinders ist durch
    .die horizontalen Koordinaten eines Pols, z. B.
    des in Fig. 13 mit H, bezeichneten Pluspols
    eines Kondensators i, gegeben. Dieser Aus-
    gangspol wird durch die Symmetrieelemente
    der Raumgruppe Q in weitere Punkte ver-
    vielfältigt, die mit 1-12, I-Is, Hi, HJ, I-IJ be-
    zeichnet sind. Die gleicheAnordnung zeigen
    die negativen Pole J:, J2, J3, JI', JJ, Ts' usw.
    Der Abstand Hl, Hl* bzw. 11, TI,*- ist gleich
    dem Zylinderumfgng 2 n R. Hierbei bedeu-
    ten Hl* bzw. T,* den auf den Ausgangspol
    nach vollständigem Umlauf um den Zylinder-
    umfang folgenden Pol.
    Die Funkenstrecken zwischen den Polen
    sind durch dünne gestrichelte Linien darge-
    stellt. Zwischen zwei ungleichnamigen Po-
    len, z. B. JI. und 1-12, J2 und H3, J3 und HI.'
    usf., sind noch Isolierstützen oder Stre-
    ben M angeordnet. Die Schaltung der Di-
    pole einer Schrattbenkette erfolgt nach Fig. 13
    mittels hochgespannten, gleichgerichteten
    Drehstroms, indem die untereinander verbun-
    -denen Minuspole Ji, 12, 13 am geerdeten Mit-
    telleiter N des brehstromtransformators T
    anliegen, die positiven Pole H2, Hi' und HJ
    an den Phasenleitern 01, 02 und 03. In den
    Leitern 01, 0, 0, und N liegen die entspre-
    chend geschalteten Gleichrichterröhren V.
    In der in Fig. 13 dargestellten Anordnung
    mit drei Elementarperioden übereinander be-
    trägt die Scheitelspannung der obersten Plus-
    pole, wie aus Fig. 13 hervorgeht, das Sieben-
    fache der Ausgangsspannung, im Beispiels-
    falle der Fig. 13 algü 700 kV gegen Erde in
    jeder der drei Phasen.
    Die eindimensionalen Schraubenketten der
    Fig. 13 werden nun zu einer Hochspannungs-
    anlage, die der Symmetrie des Raumgitters C'o
    entspricht, gemäß dem Grundriß von Fig. 12
    zueinander angeordnet. Da-bei sind zur besse-
    ren Veranschaulichung der Lage der Dipole
    in den -einzelnen Schraubenketten die Plus-
    pole und die Minuspole nicht, wie in Wirk-
    lichkeit und der Fig. 13 entsprechend, über-
    einander, also im Grundriß sich deckend, ge-
    zeichnet, sondern etwas nebeneinander ver-
    setzt.
    Gemäß Fig. 1:2 sind vier der Schraubenket-
    ten nach Fig. 13 mit den hexagonalen Schrau-
    benachsen (Periode c12) Pl, P2, Pl, P4 dar-
    gestellt. Die Durchstoßpunkte der Achsen P,
    bis F4 mit der Grundrißebene bilden einen
    Rhombus mit wählbarer Kantenlänge a als
    eine Konstante der hexagonalen Elementar-
    zelle der Raumgruppe Q deren zweite Kon-
    stante die in Fig. 13 dargestellte Perioden-
    höhe c ist. Die Achsen P, bis P4 sind also
    für die Pole Schraubenachsen mit der Pe-
    riode -' C.
    2
    Zur Parallelschaltung der Dipole zwecks
    Aufladung derselben auf gleiche Funkenspan-
    nun- dienen Drosselspulen Ql, Q2' Q3 zur
    Verbindung der positiven, Ql' QJ, Q 3 " zur
    Verbindung der negativen Pole, welche paar-
    -weise im Zickzack um die zweizähligen
    Schraubenachsen SI, S2, S3 angeordnet, die
    benachbarten gleichnamigen Pole je zweier
    Schraubenzylinder miteinander verbinden.
    Es verlaufen also raumgittermäßig die
    Drosselspulen im Zickzack um zweizählige
    Schraubenachsen, und zwar in der Weise, daß
    jeder strukturell verschiedenen Schrauben-
    achse S, bzw. S" bzw. S3 eine der drei ver-
    ketteten Drehstromphasen zugeordnet wird,
    so daß alle Pole mit gleichem Index (i bzw. 2
    bzw. 3), z. B. die Pole HI, HI', Hj", H,"' us f. #
    zu derselben Drehstromphase gehören, wäh-
    rend alle Polc J bei Auflaclung am Mittellei-
    ter - an Erde - liegen.
    Für das so gebildete Gitter ist in statischer
    Beziehung wesentlich, daß von jedem Pol
    fünf Stäbe des durch das Gitter gebildeten
    räumlichen Fachwerks ausgehen, nämlich ein
    Kondensatorstab i, zwei Drosselspulen Q,
    bzw. Q. als Zuleitungen zu den benachbarten
    ek-
    "leichnamigen Polen, welche in der Proje
    tionsfigur- 12 übereinanderliegen, und zwei
    Verbindungen zu den benachbarten ungleich-
    namigen Polen, nämlich die Funkenstrecke
    und die in Fig. 12 und 13 mit Al bezeichnete
    Isolierstütze oder Strebe.
    Infolge des Eigengewichts der Gitterstäbe,
    Kondensatoren, Entladungsröhren, Ventilröh-
    ren, Isolierstäbe usw. Mann es auch zweck-
    mäßig sein, die Dimensionen der einzelnen
    Ketten, i. B. bei Aufbau derselben in Luft,
    nach oben hin zu verjüngen, ähnlich wie bei
    technisch ausgeführten Gittermasten. Bei
    einer so gebildeten Anlage würde die Perio-
    denlänge mit der Höhe abnehinen, also eine
    Abweichung von dem -strengen Rauingitter-
    begriff vorliegen, aber die ratmigittermäßige
    dreifachperiodische Anordnung der Hoch-
    spannungsanlage und damit die Erzielung
    einer räumlich dichtesten Packung und sta-
    bilen Lage der Elemente bleiben hierbei er-
    halten.
    In Fil-. 14 ist schließlich ein Beispiel für
    eine als zweidimensionalperiodisches ebenes
    -Netz angeordnete Hochspannungsanlage nach
    der Erfindung dar-estellt.
    Die Pole des Netzes, von denen die Plus-
    pole -wieder als volle Kreise, die Minuspole
    als gewöhnliche Kreise gezeichnet sind, sind
    Z, c
    unter Zuhilfenahme von Drosselspulen und
    stabförmigen Kondensatoren wieder zu Sechs-
    ecken vereinigt, so daß auch bei gelenkartiger
    Verbindung die Stabilität des Netzes gewähr-
    leistet ist, wenn seine Aufhängung an Isolier-
    ketten zwischen Gitterrnasten oder Türinen
    vorgenommen wird.
    Es bedeuten in Fig. 14 die Linien i wie-
    (lerum die einzelnen stabförrnigen Konden-
    satoren, 8 die Funkenstrecken, die dünn ge-
    zeichneten Linien R metallische Verbindun-
    gen. S, stellt die die Pluspole, S# die die
    Minuspole verbindende, zur gleichzeitigen
    Anfladung sänitlicher Kondensatoren i auf
    die Atisgangsspannung dienende Drosselspule
    dar. Die Drosselspulen S, und S#. sind an die
    Hochspannungspole des einseitig geerdeten
    Transformators T angeschlossen. V soll wie-
    der ein Gleichrichterventil bedeuten.
    Es können auch die einzelnen neben-
    einanderliegenden eindirnensionalperiodischen
    7-icl,zacl.zl;etteii init den einzelnen Phasen und
    dem "eerdeten Mittelleiter eines- sternförtriig
    b
    verke tteten Drehstronitransforinators zur Er-
    zielung einer gröfieren Leistung verbunden
    Z> ZD
    werden, wie das im Ausführungsbeispiel der
    Fig* ij für eine Schraubenkette C" veran-
    schaulicht i--it.
    Statisch charakteristisch iür diese Netz-
    anordnung ist, (laß zur Herbeiführung der
    Stabilität die k-leinste Zahl von Verbindtiii-
    gen zwischen den Polpaaren, nämlich nur drei
    Stäbe, erforderlich sind, wie sich aus Fig. i-1
    ZD
    für jeden Pol ergibt.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Erzeugung hoher bl ZD l# elektrischer Spannungen mittels Trans- formatoren in Xaskadenschaltung, mittels Kondensatoren und Funkenstiecken in Marxscher Schaltung, mittels Entlaflungs- röhren in H.intereinanderschaltung, da- flurch gekennzeichnet, daß jeweils alle gleichartigen Bauelernente der Einrichtung (Transformatoren, Kondensatoren, Fun- kenstrecken, Widerstände, Entladungs- röhren, Isolierstreben) so zueinander an- georr Inet sind, daß sie nach Anzahl, Lage und Eigensymnietrie den Syi-niiietriege- setzen einer der 23o kristallographischen Raumgruppen genügen Und gleichzeitig tra-ende Teile der Gesaintanordnung bil- den. 2. Einrichtung -nach Anspruch i, da- durch gekennzei chnet, daß die einzelnen Baueleineilte als zylindrische, stabförinige örper mit kugeligen Enden ausgebildet sind, die gleichzeitig unter Benutzung iso- lierender Verstrehungen und Stützen sich zu räumlichen Stabfachwerkeii #-vreiiii"eii lassen. Einrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch -elzennzticliiiet lal.) alle b gleichartig e ii Baueleniente so zueinander angeordnet sini, (laß sie na(#Ii Anzahl, Lage iln,--1 Eigensviiiiiietrie den S#-iiiii-ic- trie,lesetzeii einer der 75 Ketteil- gruppell genügen. -i. E#_inrichtung rinch i untl 2, ;.elzeniizvicliiivt, JaG jeweils alle dadurch - 1 ',k-Ichartigen Bauel(nnente so zueinander .iii,#ef)r,Inet sind. daß sie nach Anzahl, Lage und Eigensyrninetrie flen Symine- trie.-e,-etzeii einer der 8o zw#i(liniensional- i periodischen kristalln-raplifschen --"#ctz- gruppen genügen.
    5. Einrichtung zur Erzeugung hoher elektrischer. Spannungen mittels Ent- ladungsröhren in Hintereinanderschaltung nach Anspruch-3, gekennzeichnet durch eine in Stufen unterteilte Entladungsröhre in der Achse der Schraubenkette, in wel- cher die Bauelemente eindimensional- periodisch angeordnet sind. 6. Einrichtung nach Anspruch i bis 5,
    dadurch gekennzeichnet daß die Bau- elernente zwecks Aufladung so zueinander parallel geschaltet sind, daß die Minus- pole an den geerdeten Mittelleiter, die Pluspole in entsprechender Folge an je eine Phase eines die Grundspannung er- zeugenden, in Sternschaltung verketteten Mehrphasentransforrnators angeschlossen sind.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1008400B (de) * 1952-06-05 1957-05-16 Messwandler Bau Gmbh Einrichtung zur Erzeugung von Stossspannungen fuer Pruefzwecke
EP2133994A1 (de) * 2008-06-12 2009-12-16 ABB Technology AG Stossspannungsgeneratormodul und Stossspannungsgenerator

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1008400B (de) * 1952-06-05 1957-05-16 Messwandler Bau Gmbh Einrichtung zur Erzeugung von Stossspannungen fuer Pruefzwecke
EP2133994A1 (de) * 2008-06-12 2009-12-16 ABB Technology AG Stossspannungsgeneratormodul und Stossspannungsgenerator
WO2009149865A1 (de) * 2008-06-12 2009-12-17 Abb Technology Ag Stossspannungsgeneratormodul und stossspannungsgenerator

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