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Elektrischer Widerstand, insbesondere für die Verwendung in Hochspannungsanlagen
Um den großen Bedarf an hochohmigen Widerständen zu decken, der auf den verschiedensten
Gebieten der Elektrotechnik vorhanden ist, hat man unter anderem auch dünne Schichten
eines leitenden Stoffes, wie Kohle oder Metall, auf nichtmetallischen Trägern, z.
B. Porzellanrohren oder Stäben, angebracht. Die leitenden Stoffe werden dabei auf
den Isolierstoffträger in Lack- bzw. Pastenforin aufgestrichen oder aufgespritzt
u. dgl., oder sie werden aufgedampft oder anderweitig niedergeschlagen. Zur Erreichung
hoher Widerstandswerte werden die leitenden Schicht-en durch schraubenförmige Einschnitte
so unterteilt, daß sie den Träger in Form eines aufgewickelten Bandes bedecken.
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Bei den besonders in der Hochspannungstechnik erforderlichen sehr
hohen Widerstandswerten und den dabei gleichzeitig notwendigen hohen Belastungsmöglichkeiten
gibt aber auch dieses Verfahren, das wohl für hochohmige Widerstände für kleine
Belastungen geeignet ist, keine befriedigenden Resultate. Hier ist nach wie vor
noch ein großes Bedürfnis unbefriedigt. Wenn man nach dem vorstehend, angeführten
Verfahren sehr hohe Widerstandswerte herstellen und diese hoch belasten will, so
ergibt sich an den einzelnen Schraubenwindungen ein so hoher Wert für den Spannungsabfall,
daß die Breite der schraubenförmigen Einschnitte infolge der erforderlichen Kriechwege
den größten Teil der Oberfläche der nichtmetallischen Träger in Anspruch nehmen
muß, wenn man Gleitentladungen zwischen den einzelnen Schraubenwindungen vermeiden
will. Hierdurch ist man praktisch nicht in der Lage, sehr hochohmige und gleichzeitig
hochbelasteteWiderstände auf kleinemkaum unterzubringen.
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Die Erfindung beseitigt nun diese Nachteile und gibt die Möglichkeit,
sehr hochohmige und hochbelastbare
Widerstände zu bauen, die sowohl
kleine Baumaße als auch dabei gleichzeitig die zur Vermeidung von Gleitentladungen
notwendigen Kriechwege aufweisen und darüber hinaus noch andere wesentliche Vorzüge
bieten.
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Bei einem elektrischen Widerstand, insbesondere für die Verwendung
in Hochspannungsanlagen, ist erfindungsgemäß die Widerstandsschicht auf einer schraubenförmig
fortschreitenden Schicht eines nichtmetallischen Trägers angebracht und im Zwischenraum
zwischen den einzelnen Schraubenwindungen ein in der gleichen Weise wie die Schraubenwindungen
fortschreitender Hohlraum unterhalb des die bandförmige Widerstandsschicht tragenden
Oberflächenteiles des nichtmetallischen Trägers vorgesehen. Durch die besondere
Art der Anpassungsfähigkeit an die jeweils notwendigen Werte der für die Vermeidung
von Gleitentladungen notwendigen Kriechwege sowie der zur Vermeidung von Glimm-
und Sprühentladungen notwendigen Werte des Zwischenraumes zwischen zwei Schraubenwindungen
ist das Vorsehen des genannten Hohlraumes besonders gut geeignet für die Herstellung
von hochbelastbaren Hochspannungswiderständen, die einen sehr großen Bereich der
von der Elektrotechnik benötigten absolutenWiderstandswerte bei kleinen Abmessungen
umfassen und die nicht nur besonders kleine Verluste durch Gleitentladungen sowie
Glimm- und Sprühentladungen aufweisen, sondern darüber hinaus auch kleine Zeitkonstanten
haben, d. h. die für Gleich-, und Wechselstrom denselben Widerstandswert
haben. Bei diesen Widerständen muß der Verlustwinkel des Widerstandes bzw. die den
Verlustwinkel des Widerstandes angenähert bestimmende Größe
die als Zeitkonstante des Widerstandes bezeichnet wird, weitgehend gleich Null gemacht
werden, d. h. also, es muß das Verhältnis : Selbstinduktion des Widerstandes
zum ohmschen Widerstand gleich dem Produkt aus dem ohmschen Widerstand und der Kapazität
des Widerstandes sein.
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Um besonders leichte Konstruktionen zu bekommen, wird in weiterer
Ausgestaltung der Erfindung der nichtmetallische Träger als schraubenfähiges Band
ausgebildet, das von radialen Bolzen gehalten wird, die auf einem in Richtung der
Achse laufenden Tragkörper abgestützt sind. Der nichtmetallische Träger, auf dem
die leitende Schicht angebracht ist, kann erfindungsgemäß auch die Form von selbsttragenden
Schraubenwindungen haben.
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In folgendem werden einige Ausführungsbeispiele angeführt. Bei einer
Ausführung der Erfindung wird auf einem nichtmetallischen Tragkörper, insbesondere
auf einem Rohr oder auf einem Stab, eine schraubenförmige Erhöhung von T-förmigem
Querschnitt so angebracht, daß der Mittelsteg des T senkrecht zur Schraubenachse
steht und der Flansch des T eine als Schraubenlinie um den Tragkörper laufende bandförmige
Unterlage für die Widerstandsschicht ergibt. Dabei werden die Steghöhe und,die'
'Flanschbreite des T sowie der Abstand zwischen den einzelnen Schrauhenwindungen
des Flansches so gewählt, daß die elektrischen Bedingungen hinsichtlich der erforderlichen
Kriechwege sowie der Vermeidung von Glimm- und Sprühentladungen erfüllt sind.
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Bei einer weiteren Ausführung wird, als Steg der schraubenförmigen
Erhöhung von T-förmigem Ouerschnitt ein. schmales Band entsprechender Dicke und
Breite mit einer geeigneten Steigung aufgewickelt und darüber ein zweites, den Flansch
des T bildendes, entsprechend breiteres Band gewickelt, wobei zwischen den einzelnen
Schraubenwindungen des Flanschbandes genügend Raum gelassen wird, um den elektrischen
Bedingungen hinsichtlich der Vermeidung von Glimm- und Sprühentladungen zu genügen.
Das Verhältnis der Breite des schmalen Stegbandes zu der des breiteren Flanschbandes
wird dabei so gewählt, daß die jeweils erforderliche Kriechweglänge zwischen den
einzelnen Schraubenwindungen erreicht wird.
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Bei speziellen Ausführungen wird der nichtmetallische Träger, auf
dem die leitende Schicht angebracht wird, in die Form von selbsttragenden Schraubenwindungen
gebracht. Der Flansch des T-förmigen Querschnittes kann mit dem Steg auch einen
von gol abweichenden Winkel bilden, um eine weitere Herabsetzung der Abmessungen
des Tragkörpers in Richtung der Schraubenachse zu erreichen. Der Querschnit der
Schraubenwindungen wird dabei z. B. ausgeführt i. T- oder doppel-T-förmig mit dem
Mittelste- radial zur Rohrachse, 2. U-förmig mit der Öffnung radial nach außen oder
radial nach innen oder nach der Seite in Richtung parallel zur Längsachse der Schraube,
3. rohrförmig mit rundem, dreieckigem oder rechteckigem Querschnitt, wobei
die Widerstandsschicht entweder die ganze Oberfläche oder nur einen Teil der Oberfläche
bedeckt oder ihrerseits ebenfalls schraubenförmig um die Oberfläche der einzelnen
selbsttragenden Schraubenwindungen geführt wird.
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Bei allen vorgenannten Ausführungen wird weiterhin erfindungsgemäß
wahlweise ein genügend hoher erhöhter Rand an der zur Aufnahme der Widerstandsschicht
dienenden Trägerschicht angebracht, um die Widerstandsschicht vor Beschädigungen
zu schütz-en, die durch das Auflegen auf eine Unterlage hervorgerufen werden können.
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Ebenso kann erfindungsgemäß wahlweise zum Schutze der Widerstandsschicht
gegen mechanische Beschädigungen eine aus geeigneten Isolierstoffen hergestellte
und genügend poröse Schutzschicht auf die Widerstandsschicht aufgebracht werden.
Als eine solche Schutzschicht können z. B. unter anderem Bobinet- oder Tüllgewebe
verwandt werden.
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Als weitere Maßnahme zum Schutze der Widerstandsschicht gegen Alterung,
Sonnenlicht, Oxydation und Ozon wird erfindungsgemäß auf der Widerstandsschicht
ein geeigneter, d. h. z. B. ein genügend elektrisch isolierender und genügend
hitzebeständiger Schutzüberzug aufgebracht. Das Anbringen kann auf jede technisch
zweckmäßige Weise erfolgen. Als Schutzüberzüge kommen insbesondere
auch
Produkte auf der Basis von Silikonen in Frage.
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Als Widerstandsschichten für die Erzielung der hohen Widerstandswerte
werden verwandt i. geeignet starke Schichten eines leitenden Stoffes, wie Kohle
oder Metall, oder andere leitende Stoffe, die entweder aufgewickelt werden oder
die aufgedampft oder anderweitig niedergeschlagen oder in Lack-oder Pastenform aufgestrichen
werden, 2. gewebte Widerstandsbänder geeigneter Breite, die entweder durch direktes
Einweben von draht- oder bandförmigem Widerstandsmaterial oder durch das Einweben
von Widerstandskordeln, d. h. mit Widerstandsmaterial umsponnenem fadenförmigem
Isolierstoff, hergestellt sind.
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Wahlweise können die Widerstandsschichten direkt auf die nichtnietallischen
Träger nach der Erfindung aufgebracht werden, oder die Widerstandsschichten werden
zunächst auf einem geeigneten bandförmigen Isolierstoffträger angeordnet, der nun
seinerseits auf dem nichtmetallischen Träger nach der Erfindung aufgebracht wird.
Das Ganze kann darauf mit einem geeigneten hochisolierenden und genügend kälte-
und hitzebeständigen Isolierstoff überzogen werden.