DE738751C - Einrichtung zur Erzeugung hoher elektrischer Spannungen - Google Patents

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.