NL8403704A - Generator voor het opwekken van een hoge gelijkspanning. - Google Patents

Description

t _ * * PHN 11.239 1 N.V. Philips1 Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Generator voor het opwekten van een hoge gelijkspanning.

De uitvinding heeft betrekking qp een generator voor het aan een hoogspanningsklem opwekken van een gelijkspanning, bevattende een transformator met een kern van ferromgnetisch materiaal, waarop een primaire en een secundaire wikkeling zijn aangetracht, welke 5 secundaire wikkeling een aantal concentrische secundaire spoelen bevat, die in dezelfde wikkelzin en met nagenoeg hetzelfde aantal windingen gewikkeld zijn met tussen elke twee op elkaar volgende spoelen een laag isolerend materiaal, waarbij de generator een hoogspanningsgedeelte bevat, dat bestaat uit een aantal secties, elk waarvan een deel van de 10 secundaire wikkeling en een met dat deel in serie geschakelde gelijkrichter omvat, welke secties zo in serie geschakeld zijn, dat alle gelijk-richters dezelfde doorlaatrichting hebben, waarbij de laatste sectie in de reeks verbonden is met de hoogspanningsklem.

Een dergelijke generator is bekend uit bijvoorbeeld het I5 tijdschrift "Funkschau", 1976, Heft 24, bladzijden 1051-1054. Bij deze bekende generator bestaat elke sectie van het hoogspanningsgedeelte uit een enkele secundaire spoel in serie met een diode. Nu hangt bij een gegeven primaire spanning de hoogte van de opgewekte gelijkspanning af van de per sectie opgewekte gelijkspanning en het. aantal secties.

20 Hieruit volgt, dat voor het opwekken van een hoge gelijkspanning ofwel een groot aantal secties en dus een groot aantal diodes nodig is ofwel het aantal windingen per sectie en dus de lengte van elke secundaire spoel betrekkelijk groot moet zijn, waardoor ook de afmetingen van de kern groot moeten zijn. Zowel het vergroten van het 25 aantal diodes als het vergroten van de afmetingen van de kern werkt kostenverhogend.

De uitvinding heeft tot doel, een generator van de in de aanhef genoemde soort aan te geven, die met betrekkelijk kleine af-. metingen en/of een betrekkelijk klein aantal gelijkrichters bij een on gegeven primaire spanning ongeveer dezelfde hoogspanning kan opwekken als de tekende generator.

Daartoe heeft de generator volgens de uitvinding het kenmerk, dat elke sectie ten minste twee met elkaar in serie geschakelde secun- 84 U 3 7 0 4 PHN 11.239 2 daire spoelen bevat, en dat het aantal secundaire spoelen per sectie voor alle secties gelijk is.

Dankzij deze maatregelen is de gewikkelde lengte van de secties ten minste een factor twee kleiner dan bij de bekende generator, terwijl 5 het aantal windingen per sectie en dus ook de per sectie opgewekte spanning gelijk is, zodat het aantal secties en daarmee het aantal gelijkrichters niet toeneemt. Uiteraard is het ook mogelijk bij gelijkblijvende afmetingen van de secties het aantal secties en dus het aantal gelijkrichters te verminderen.

10 Een voorkeursuitvoeringsvorm van de generator volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat elke twee opeenvolgende secundaire spoelen behoren tot dezelfde sectie of tot onmiddelijk op elkaar volgende secties. Bij deze uitvoeringsvorm is de gelijkspanning tussen twee opeenvolgende secundaire spoelen nooit groter dan de per sectie 15 opgewekte gelijkspanning. Daardoor behoeven minder strenge eisen gesteld te worden aan het isolatiemateriaal tussen deze secundaire spoelen.

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van de tekening. Hierin is figuur 1 een schematische weergave in doorsnede van de mecha-20 nische opbouw van een eerste uitvoeringsvoorbeeld van een generator volgens de uitvinding, figuur 2 een elektrisch schema van de in figuur 1 getoonde generator, figuur 3 een met figuur 1 overeenkomende weergave van een tweede 25 uitvoeringsvoorbeeld, en / figuur 4 een elektrisch schema van een derde uitvoeringsvoorbeeld van een generator volgens de uitvinding.

De in figuur 1 schematisch weergegeven generator bevat een transformator met een kern 1 van een ferromagnetisch materiaal, bijvoor-30 beeld ferriet, waarop een primaire wikkeling 3 is aangebracht, die kan bestaan uit een op een (niet getekende) spoelkoker gewikkelde draad-of strookvormige geleider. De primaire wikkeling 3 is concentrisch omgeven door een secundaire spoelkoker 5, waarop een secundaire wikkeling is aangebracht, die in dit uitvoeringsvoorbeeld zes concentrische 35 secundaire spoelen 7A tot en roet 7F bevat, die bestaan uit elektrisch geleidende draad en in dezelfde wikkelzin met nagenoeg hetzelfde aantal windingen gewikkeld zijn. Tussen elke twee opeenvolgende secundaire spoelen 7A ... 7F is een laag isolerend materiaal 9A tot en net 9E aan- 8403704 PHN 11.239 3 gebracht, bijvoorbeeld bestaarde uit een kunststof folie. Op de buitenste secundaire spoel 7F is een kunststof drager 11 aangebracht, waarop drie gelijkrichters in de vorm van halfgeleiderdiodes 13A, 13B, 13C zijn aangebracht. Elk van de spoelen en diodes is voorzien van aansluit-5 draden die in figuur 1 ter wille van de overzichtelijkheid niet zijn weergegeven.

In figuur 2 is te zien hoe de spoelen en diodes onderling en met aansluitklennen verbonden zijn. De primaire wikkeling 3 is verbonden met ingangskleirmen 15 en 17 die bijvoorbeeld met een lijnafhuigschakeling 10 in een televisieontvanger verbonden kunnen worden. De secundaire spoelen ?A ... 7F en de diodes 13A, 13B, 13C vormen samen een hoogspannings-gedeelte van de generator, dat bestaat uit drie secties 19A, 19B, 19C elk waarvan een eerste en een tweede secundaire spoel bevat, die in serie geschakeld zijn en waarvan de tweede secundaire spoel met een 15 van de diodes in serie geschakeld is. De secties 19A, 19B, 19C zijn zo in serie geschakeld, dat alle diodes dezelfde doorlaatrichting hebben.

De eerste secundaire spoel 7A van de eerste sectie 19A in de reeks is met een aardkiem 21 verbonden en de diode 13C van de laatste sectie 19C met een hoogspanningsklem 23. In het getoonde uitvoeringsvoorbeeld 20 zijn de secundaire spoelen 7A ... 7F als volgt over de secties 19A, 19B, 19C verdeeld : de eerste sectie 19A bevat als eerste, respectievelijk tweede spoel de secundaire spoelen 7A, respectievelijk 7F, de tweede-' sectie 19B bevat de secundaire spoelen 7B, respectievelijk 7E en de derde sectie 19C bevat de secundaire spoelen 7C respectievelijk 7D.

25 De werking van de generator is als volgt. Wanneer via de ingangsklenmen 15, 17 een reeks spannings impulsen aan de generator wordt toegevoerd, wordt in elke winding van de secundaire wikkeling een reeks spanningsimpulsen van een bepaalde waarde ü geïnduceerd, waardoor over elke secundaire spoel 7A ... 7F een reeks spannings-30 impulsen van een ongeveer N maal zo grote waarde NU ontstaat wanneer N het aantal windingen per secundaire spoel is. Over de twee in serie geschakelde secundaire spoelen van elke sectie ontstaat dus een reeks spanningsiitpulsen met een waarde 2NU. Dank zij de diode die deel uitmaakt van de sectie levert de sectie dus een gelijkspanning 35 waarvan de grootte ongeveer gelijk is aan 2NU. De. aan de hoogspanningsklem 23 opgewekte gelijkspanning is de som van de door de drie secties 19A, 19B, 19C opgewekte gelijkspanning en is derhalve ongeveer gelijk aan 6NU.

84C3704 > PHN 11.239 4

Uit bet bovenstaande volgt dat elke secundaire spoel een gelijkspanning voert ten opzichte van de aardkiem 21, terwijl tevens spannings-impulsen optreden die aan het begin van elke sectie zeer klein zijn en naar het einde toe steeds groter worden. De hoogte van het gelijk-5 spanningsniveau hangt ervan af, tot welke sectie de desbetreffende secundaire spoel behoort, terwijl de hoogte van de wisselspanning (de spanningsimpulsen) afhankelijk is van de vraag of het een eerste of een tweede secundaire spoel betreft. Wanneer twee eerste secundaire spoelen onmiddelijk op elkaar volgen, zoals bijvoorbeeld de spoelen 10 7A en 7B, is de wisselspanning die de windingen van deze spoelen voeren voor beide spoelen nagenoeg gelijk. Wanneer bovendien de isolatielaag 9A tussen deze spoelen betrekkelijk dun is en een betrekkelijk hoge dielektrische constante heeft, is de capaciteit tussen deze spoelen zo groot, dat tussen de beide spoelen geen wisselspanning optreedt. Hetzelfde geldt voor twee opeenvolgende tweede secundaire spoelen zoals de spoelen 7D en 7E, De isolatielagen tussen zulke spoelen behoeven dus niet te voldoen aan hoge eisen voor wat betreft de wisselspannings-isolatie. Alleen wanneer een eerste secundaire spoel volgt op een tweede secundaire spoel of omgekeerd, zoals in het beschreven uitvoeringsvoor-20 beeld slechts met de spoelen 7C en 7D het geval is, moeten aan de desbetreffende isolatielaag 9C strengere eisen betreffende de wisselspannings-isolatie gesteld worden. Teneinde aan deze eisen te voldoen, kan het gunstig zijn, de drager 11 weg te laten en, zoals in figuur 3 getoond is, tussen de spoelen 7C en 7D een houder 25 aan te brengen, die bestaat 25 uit een elektrisch isolerende kunststof, waarin de diodes 13A, 13B, 13C zijn ingebed. De dikte van deze houder is uiteraard aanzienlijk groter dan die van de isolatielaag 9C, zodat hij een betere isolatie tussen de spoelen 7C en 7D kan verschaffen. Het is overigens desgewenst ook mogelijk, de diodes 13A, 13B en 13C in te bedden in het materiaal van 30 de secundaire spoelkoker 5.

Wanneer twee opeenvolgende secundaire spoelen tot dezelfde sectie behoren, voeren zij dezelfde gelijkspanning, zodat geen eisen gesteld behoeven te worden aan de gelijkspanningsisolatieeigenschappen van de tussenliggende isolatielaag. Dit is in het beschreven uitvoerings-35 voorbeeld het geval met de secundaire spoelen 7C en 7D. Alle andere opeenvolgende secundaire spoelen in dit. uitvoeringsvoorbeeld behoren tot secties die in de reeks secties onmiddelijk op elkaar volgen. Zo behoren bijvoorbeeld de secundaire spoelen 7A en 7B tot de op elkaar volgende secties 8403704 PHN 11.239 5 19A en 19B. Dit betekent, dat de isolatielagen tassen deze secundaire spoelen, bijvoorbeeld de isolatielaag 9A, bestand moet zijn tegen de gelijkspanning die wordt opgewekt door één sectie. Dit is dus in het beschreven uitvoeringsvoorbeeld een derde deel van de aan de hoog-5 spanningsklem 23 geleverde gelijkspanning. Aan deze eis is in de praktijk betrekkelijk gemakkelijk te voldoen. Wanneer secundaire spoelen van de eerste sectie 19A en de laatste sectie 19C op elkaar zouden volgen, zou de tussenliggende isolatielaag bestand mceten zijn tegen een tweemaal zo grote gelijkspanning.

10 Uit het bovenstaande volgt, dat aan de eis, dat twee opeen volgende secundaire spoelen behoren tot dezelfde sectie of tot in de reeks onmiddelijk qp elkaar volgende secties voldaan kan worden, wanneer de secundaire spoelen, zoals in figuur 2 te zien is, geschakeld worden in de volgorde 7A, 7F, 7B, 7E, 7C, 7D. Tevens volgen dan in slechts 15 één geval (de spoelen 7C en 7D) een eerste en een tweede secundaire spoel op elkaar. Andere mogelijkheden voor het schakelen van de secundaire spoelen, waarbij aan dezelfde eisen wordt voldaan zijn de volgende : 7F, 7A, 7E, 7B, 7D, 7C of

20 7D, 7C, 7E, 7B, 7F, 7A

of 7e, 7D, 7B, 7E, 7A, 7F.

Wanneer men tcestaat, dat in twee of drie gevallen een eerste en een tweede secundaire spoel op elkaar volgen, wordt het aantal mogelijke 25 volgordes nog aanzienlijk groter.

In de aan de hand van de figuren 1, 2 en 3 beschreven uit-voeringsvoorbeelden bestaat het hoogspanningsgedeelte van de generator uit drie secties, elk bevattende twee secundaire spoelen en een diode.

Het is echter mogelijk een ander aantal secties en/of een ander aantal 30 secundaire spoelen per sectie te kiezen. Figuur 4 toont een elektrisch schema van een generator met drie secties en drie secundaire spoelen per sectie. De generator bevat een ferromagnetische kern 101, waarop een primaire wikkeling 103 is aangebracht, die is verbonden net ingangs-klertmen 115, 117. Verder is een secundaire wikkeling aanwezig dip· 35 negen secundaire spoelen 107A tot en met 1071 bevat die concentrisch, net dezelfde wikkelzin en nagenoeg hetzelfde aantal windingen gewikkeld zijn, waarbij de buitenste secundaire spoel is aangeduid met 107A, de volgende net 107B enz. De secundaire spoelen 107A tot en met 1071 maken deel uit 8433704 PHN 11.239 6 van een hoogspanningsgedeelte dat bestaat uit drie secties 119A, 119B, 119C. Elke sectie omvat drie in serie geschakelde secundaire spoelen waarvan de derde in serie geschakeld is met een diode. De diodes, die alle dezelfde doorlaa.trichting hebben, zijn aangegeven met de verwijzings-5 cijfers 113A, 113B, 113C. De diode 113C van de derde sectie 119C is verbonden met een hoogspanningsklem 123. De eerste secundaire spoel 107A van de eerste sectie 119A is verbonden met een aardkiem 121. De volgorde, waarin de secundaire spoelen geschakeld zijn, is 107A, 107D, 107G, 107B, 107E, 107H, 107C, 107F, 1071. Het is gemakkelijk in te zien, dat daarbij 10 slechts in twee gevallen een wisselspanning tussen twee opeenvolgende secundaire spoelen optreedt, namelijk tussen de spoelen 107C en 107D en tussen de spoelen 107E en 107G. In het eerste geval betreft het een eerste en een tweede secundaire spoel en in het tweede geval een tweede en een derde secundaire spoel. Ook in dit geval zijn uiteraard diverse 15 andere volgorden voor het schakelen van de secundaire spoelen mogelijk, die aan ongeveer dezelfde eisen voldoen.

20 25 30 8403704 35

Claims (5)

1. Generator voor het aan een hoogspanningsklein. (23) opdekken van een gelijkspannning, bevattende een transformator met een kern (1) van ferronagnetisch materiaal, waarop een primaire (3) en een secun-daire wikkeling zijn aangebracht, welke secundaire wikkeling een aantal 5 concentrische secundaire spoelen (7A ... 7F) bevat, die in dezelfde wikkelzin en met nagenoeg hetzelfde aantal windingen gewikkeld zijn net tussen elke twee op elkaar volgende spoelen een laag isolerend materiaal (9A .,. 9E), waarbij de generator een hoogspanningsgedeelte bevat, dat bestaat uit een aantal secties (T9A. 19B, 19C), elk waarvan een deel 10 van de secundaire wikkeling en een met dat deel in serie geschakelde gelijkrichter (13A, 13B, 13C) omvat, welke secties zo in serie geschakeld zijn, dat alle gelijkrichters dezelfde doorlaatrichting hebben, waarbij de laatste sectie in de reeks verbonden is met de hoogspanningsklem, net het kenmerk, dat elke sectie (19A, 19B, 19C) ten minste twee reet 15 elkaar in serie geschakelde secundaire spoelen (7A ... 7F) bevat, en dat het aantal secundaire spoelen per sectie voor alle secties gelijk is.

2. Generator volgens conclusie 1, net het kenmerk, dat elke twee opeenvolgende secundaire spoelen (7A ... 7F) behoren tot dezelfde sectie (19A, 19B, 19C) of tot onmiddelijk op elkaar volgende secties.

3. Generator volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat elke sectie (19A, 19B, 19C) bestaat uit een serieschakeling van achtereenvolgens een eerste secundaire spoel (7A, 7B, 7C),een tweede secundaire spoel (7F, 7E, 7D) en een gelijkrichter (13A, 13B, 13C).

4. Generator volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat in de gehele 25 secundaire wikkeling slechts éénmaal een eerste en een tweede secundaire spoel (7C, 7D) onmiddelijk op elkaar volgen.

5. Generator volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de laag isolerend materiaal tussen de onmiddelijk op elkaar volgende eerste en tweede secundaire spoelen (7C, 7D) gevormd wordt door een houder (25) 30 die bestaat uit een elektrisch isolerende kunststof, waarin de gelijkrichters (13A, 13B, 13C) zijn ingebed. $403704 35