DE2052970C - Hochspannungsgleichrichter in Einwegschaltung - Google Patents

Description

T Hochspannungsgleichrichter nach An- durchschlag, also eine Beschädigung der Diode, zur

spruch 5, dadurch gekennzeichnet daß zwischen Folge haben jkam die Gleichrichterelementenstapel die Kapazität Diese Nachteile waren beseitigt, w

zwischen den Gleichrichterelementen und der Se- E_6x und X eine der Geraden « «Jtepro' uVaJee-

5
Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspan-. ist mit einem

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Fig 4 zeigt eine aus der deutschen Auslegeschnft 1 064 642 bekannte Vorrichtung, mit der dieses Ziel 65 erreicht werden soll. Ein Rücklauftransformator

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nungen. Die Vorrichtung weist einen Wechselstromanschluß 17 und einen Gleichstromabgriff 18 auf.

Fig. 5 dient der Erläuterung der Funktion der in Fig. 4 gezeigten bekannten Vorrichtung. Zwiscnen den den Gleichrichter 15 bildenden Dioden 15 a bis 15 A und dem Leitungsdraht 16 am Wechselstromanschluß 17 treten Kapazitäten 19 a bis 19 ft auf, deren Wert, ausgehend vom Wechselstromanschluß 17 bis zum Gleichstromabgriff 18, immer kleiner wird. Zwischen den Dioden 15a bis ISA und Erde liegen wieder verteilte Kapazitäten 20a bis 20 ft, die zu einer Verminderung der an den Dioden 15 a bis ISA anliegenden Wechselspannung in Richtung zum Gleichstromabgriff 18 führen. Durch die zusätzlich vorgesehenen Kapazitäten 19 a bis 19 A läßt sich nun die Kurve 12 von F i g. 3 bis zum Verlauf von Kurve 12a ^;n Fig. 3 verbessern. Die erzielte Verbesserung genügt für aus Selengleichrichterelementen gefertigte Hochspannungsgleichrichter für monochromatisch arbeitende Fernsehempfänger. Ein Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht jedoch darin, daß die Korrektur wegen der wenig präzisen Ausbildung und Reproduzierbarkeit der Kapazitäten 19 a bis 19 A ungenau ist. Auch kann eine derartige Korrektur nicht angewendet werden, wenn die Vorrichtung aus Isolationsgründen in bekannter Weise in einem Ölbad od. dgl. arbeiten soll. Die Dielektrizitätskonstante des Öls vergrößert nämlich dann die Kapazitäten zu stark. Schließlich besteht noch die Gefahr, daß am freien Ende des Leitungsdrahtes 16 eine Koronaentladung auftritt. Dies bedeutet eine Gefahr für die gesamte Vorrichtung und macht die Korrektur unwirksam. Alle diese Nachteile treten nicht nur bei Hochspannungsgleichrichtern zur Anwendung bei der Erzeugung von Rücklaufimpulsen an Fernsehempfängern auf, sondern überall dort, wo Spannungen mit Sinuswellenform angelegt werden.

Aufgabe der Erfiindung ist es, zum Schutz der Gleichrichterelemente des Hochspannungsgleichrichters eine möglichst weitgehende Annäherung der Abhängigkeit der an den einzelnen Gleichrichterelementen anliegenden Wechselspannung vom Abstand vom Wechselstromanschluß an die geradlinige Abhängigkeit zu erzielen.

Diese Aufgabe wird bei einem Hochspannungsgleichrichter der eingangs genannten Art erfindangsgemäß dadurch gelöst, daß die auf der Hochspannungsseite der Sekundärwicklung des Transformators liegenden Windungen den Gleichrichterelemcnten der Wechselstromseite des Gleichrichters benachbart und die auf der Niederspannungsseite der Sekundärwicklung des Transformators liegenden Windungen den Gleichrichterelementen der Gleichstromseite des Gleichrichters benachbart sind und daß zum Ausgleich der jeweils an den Gleichrichterelementen liegenden Gegenspannungen verteilte Kapazitäten zwischen den Sekundärwicklungen und den benachbarten Gleichrichterelementen angeordnet sind. Auf diese Weise wird erreicht, daß eine nahezu lineare Abnahme der an den Dioden des Gleichrichters anliegenden Wechselspannung zum Gleichstromabgriff hin erreicht wird, so daß Überhitzungen und Zerstörungen der Gleichrichterelemente und damit des Hochspannungsgleichrichters als solchem nicht auftreten können. Die erzielte Korrektur ist dabei der herkömmlichen nicht nur in ihrer Wirkung überlegen, sie ist auch leicht herstellbar und gut reprodu-Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen erläutert

F i g. 6 zeigt eine Ausfübrungsform der Erfindung mit einem Transformator 21, der eine Primärwicklung 22 und eine Sekundärwicklung 23 aufweist. Verteüte Kapazitäten 24 bilden sich zwischen der Sekundärwicklung 23 des Transformators 21 und benachbarten Gleichrichterelementen eines Gleichrichters 25. Der Gleichstromabgriff ist mit einer Kathodenstrahlröhre 26 verbunden. Der Gleichrichter 25 besteht aus einer Vielzahl von Gleichrichterelementen 29, die z. B. Dioden sein können. Die Gleichrichterelemente 29 sind dabei der Sekundärwicklung 23 so benachbart angeordnet, daß ihr Abstand von der Sekundärwicklung 23 im Verhältnis zu ihrem Abstand von der Erde klein ist Dadurch wird die ver-' teilte Kapazität zwischen den Elektroden der Gleichrichterelemente 29 und den einzelnen Teilen der Sekundärwicklung 23 größer als diejenige zwischen den so Elektroden der Dioden und Erde. Weiter sind die Gleichrichterelemente des Gleichrichters 25 so angeordnet, daß die wechselstromseirigen Gleichrichterelemente 29 des Gleichrichters 25 den auf der Hochspannungsseite der Sekundärwicklung 23 liegenden »5 Windungen 31 benachbart sind, während die gleichstromseitigen Gleichrichterelemente 30 des Gleichrichters 25 den auf der Niederspannungsseite der Sekundärwicklung 23 liegenden Windungen 32 benachbart sind.

F i g. 7 zeigt die auf diese Weise erzielbare Beziehung zwischen den weiter oben erläuterten Größen • E₆, und X, wobei Kurve 12 der Kurve 12 von F i g. 3 entspricht und die Gerade 28 der Geraden 13 von F i g. 3. Kurve 27 gibt das durch die Ausführungsform nach F i g. 6 erzielte erheblich verbesserte Ergebnis der Spannungsverteilung wieder, das der durch die Gerade 28 gegebenen idealen Spannungsverteilung sehr nahekommt. Der oben erläuterte überhitzungseffekt tritt an den Gleichrichterelementen 29 nicht mehr auf, die Dioden werden nicht zerstört. Je größer die Kopplungskapazität gemacht wird, um so näher kommt die Kurve 27 der Geraden 28. Die jeweils zwischen jedem Punkt der Sekundärwicklung 23 und den benachbarten Punkten des Gleichrichters 25 liegenden Wchselspannungen sind im übrigen längs des Gleichrichters 25 nahezu gleich, so daß auch die Isolierung herstellungstechnisch keine Schwierigkeiten macht. Ebenso ist es herstellungstechnisch leicht möglich, die Sekundärwicklung und den Gleichrichter 25 in eine solche relative Lage zueinander zu bringen, daß die Kapazitäten 24 einen konstanten Wert haben, wodurch eine gleichmäßige Spannungsverteilung über sämtliche Gleichrichterelemente und damit eine sehr gute Korrektur möglich ist. Werden der Transformator 21 und der Gleichrichter 25 zur Verbesserung der Isolation in ein Ölbad eingebettet, so vergrößern sich die Kapazitäten zwischen den Elektroden der Gleichrichterelemente und Erde. Dazu kommt es deshalb, weil die Dielek-60 trizitätskonstantu in isolierendem öl mehr als doppelt so groß ist als in Luft und die Durchschlagsspannung des isolierenden Öles das Zehnfache derjenigen von Luft beträgt, weshalb der Abstand zwischen demd Gleichrichter 25 und der Erde im isolie-65 renden öl verkleinert wird. Dadurch wird die Unausgeglichenheit der Gegenspannungen im Ölbad weit größer als in Luft, was nach herkömmlichen Korrekturverfahren nicht mehr ausgeglichen werden konnte.

gemäß dem beschriebenen Vorschlag aber ohne mit derjenigen des Gleichrichters 25 übereinstimmt, weiterses korrigiert werden kann. Häufig ist der Gleichrichter 25 im Vergleich zur Se-F i g. 8 zeigt eine abgewandelte Ausführungsfonn, kundärwicklung 23 zu lang. Es ist dann schwierig, bei der für gleiche Teile die Bezugszeichen von durch die verteilten Kapazitäten 24 einen Ausgleich Fig. 6 verwendet sind. Die Sekundärwicklung23 ist 5 der Gegenspannungen zu erreichen. Eine gute Vernier geteilt, wobei die einzelnen Teile der Sekundär- teilung der Gegenspannungen kann dann dadurch erwicklung durch Leitungsdraht 33 miteinander ver- zielt werden, daß bei einer Unterteilung des Gleichbunden sind. Ein Joch 34 trägt eine Wicklung 35. richters 25 in Einzelabschnitte diese im Zickzack an-Man erkennt weiter Zuleitungen 36 für die Primär- geordnet werden, wie das Fi g. 9 zeigt. Statt der Zickwicklung 22, einen den Gleichstromabgriff des io zack-Anordnung ist es aber auch möglich, den Gleichrichters 25 mit der Last verbindenden Lei- Gleichrichter 25 schräg anzuordnen. Gleiches kann tungsdraht 37, einen das Ende der Sekundärwick- ' auch mit den einzelnen Abschnitten geschehen. Man lung 23 mit dem Wechselstromanschluß des Gleich- erzielt dadurch nicht nur eine bessere Spannungsverrichters 25 verbindenden Leitungsdraht 38 und eine teilung, sondern auch eine kompaktere Ausführung, zwischen Sekundärwicklung 23 und Gleichrichter 15 Fig. 10 zeigt die Ausführungsfonn von Fig. 9 in 25 angeordnete Isolierung 39. Die Dielektrizitäts- Seitenansicht.

konstante der Isolierung 39 ist größer als diejenige Fig. 11 und 12 zeigen eine andere Möglichkeit

von Luft oder die des für das Ölbad verwendeten die Länge des Gleichrichters 25 derjenigen der Se-

isolierenden Öles, wodurch die verteilten Kapazi- kundärwicklung 23 anzupassen. Die Gleichrichterele-

täten 24 zwischen Sekundärwicklung 23 und Gleich- 20 mente sind hier in Längsrichtung gegeneinander ver-

richterelementen 29, 30 des Gleichrichters 25 er- setzt und überlappen sich mit ihren Enden mit einem

höht werden. Die Verwendung einer derartigen Iso- kleinen Abschnitt. Zusätzliche Leitungsdrähte zur

lierung 39 mit großer Dielektrizitätskonstante macht Verbindung der versetzten Gleichrichterelemente sind

es möglich, die Vorrichtung nicht nur in einem öl- hierbei nicht erforderlich.

bad, sondern auch in allen anderen Fällen zu ver- »5 Fig. 13 zeigt ein Gleichrichterelement eines unterwenden, in denen der Abstand zwischen Gleichrich- teilten Gleichrichters 25. Ein Leitungsdraht 41 ist an ter 25 und Erde klein ist. Die Sekundärwicklung 23 einen Gleichrichterelementenstapel 42 angeschlossen, soll in möglichst viele Abschnitte unterteilt werden, der aus durch Lötmetall oder Goldepoxyd miteinander deren Gesamtlänge etwa gleich derjenigen des Gleich- verbundenen Gleichrichterelementen besteht und eine richters 25 ist Zwei oder drei Unterteilungen ge- 30 aufgeformte Epoxydabdeckung 43 trägt. Beim Ausnügen jedoch im allgemeinen bereits. gleich der an den Gleichrichterelementen liegenden Der Gleichrichter 25 besteht aus einem Gleichrich- Spannung mittels verteilter Kapazitäten, die zwischen terelementenstapel, wofür Lötmetallstücke und SiIi- der Sekundärwicklung 23 des Transformators 21 und ziumelektroden einer Dicke von etwa 0,2 mm derart den benachbart angeordneten Gleichrichterelementen übereinander angeordnet werden, daß die Wärmeleit- 35 auftreten, sind Abschnitte 44 des Leitungsdrahtes, die Fähigkeit in Längsrichtung größer ist als diejenige in innerhalb der Epoxydabdeckung 43 liegen, außer Querrichtung. Wird eine Vielzahl von Gleichrichter- Funktion.

elementen zu einem Gleichrichter geformt so ist auf Fig. 14 zeigt eine Ausführungsform, die im ölbad

Grund der Wärmeableitung durch die an den Enden arbeitet Man erkennt das Joch 34 des Transfor-

angeschlossencn Leitungsdrähte die Temperatur doch 40 malors, das die Primärwicklung 22 und die Sekun-

verhältnismäßig niedrig, während sie im Mittel- därwicklung 23 trägt. Deren Zuleitungen 36 sind mit

abschnitt des Gleichrichters 24 recht hoch werden Hilfe von Durchführungen 45 nach außen geführt,

kann. Das Joch 34 ist in einen die Wicklung 35 tragenden

F i g. 9 zeigt eine Ausführungsfonn, bei der diesem Arm 46 und einen Arm 47 unterteilt. Die Sekundär-

Nachteil dadurch abgeholfen ist ^sB der Gleichrich- 45 wicklung 23 ist wieder in eine Vielzahl von Teilwick-

ter 25 in zwei oder mehr Abschnitte unterteilt ist wo- lungen unterteilt neben denen, durch die Isolierung

bei mit den Verbindungspunkten der einzelnen Ab- 39 von ihnen getrennt der Gleichrichter 25 angeord-

schnitte der Wärmeabstrahlung dienende Kühlbleche net ist. Das Ganze taucht in ein ölbad 48 ein, von

40 verbunden sind. Gleiches ist auch an den End- dem der Glcichstromabgriff des Gleichrichters 25

klemmen möglich. Die Kühlbleche 40 bestehen aus 50 über eine Hochspannungsdurchführung 49 durch ein

Metall und haben auch einen Einfluß auf die Kapazi- die Vorrichtung im ölbad 48 aufnehmendes Gehäuse

tat zwischen den Gleichrichterelementen des Gleich- 50 nach außen geführt ist

richters 25 und der Sekundärwicklung 23, und zwar Die unterteilte Sekundärwicklung 23 liegt etwa in

wird durch sie die Kapazität zwischen Sekundärwick- der Mitte des Gehäuses 50, so daß die Kapazität

lung 23 und den Gleichrichterelementen 29 bzw. 30 55 zwischen Sekundärwicklung 23 und Gehäuse 50 auf

erhöht Dadurch wird erreicht, daß nicht nur die ein Mindestmaß verringert ist Dadurch wird ver-

Wärme besser abgeführt, sondern durch Minderung mieden, daß Bewegungen des Gehäuses 50 auf Grund

der wechselstromseitigen Gegenspannungen weniger von Temperaturschwankungen und die sich daraus

Temperatur erzeugt wird. Die Lebensdauer der Vor- ergebenden Kapazhätsveränderungen der zwischen richtung wird damit erhöht Überdies kann bei Ver- 60 der Sekundärwicklung 23 und dem Gehäuse 50 vor-

wcndung dieser Ausführungsfonn im ölbad mühelos handcnen Kapazitäten zu Veränderungen der Wellen-

das Auftreten elektrischer Entladungen, die von den form der gleichzurichtenden Spannung führen. Da die

Kühlblcchen40 ausgehen, verhindert werden. Auch Sekundärwicklung 23 mehrfach unterteilt ist und die

trägt das ölbad zur größeren Wirksamkeit der Wir- Teilwicklungen auf dem Arm 46 des Jochs 34 vcrmcabführung und damit der Kühlung bei. 65 teilt angeordnet sind, kann der Außendurchmesscr

Es kommt auch vor, daß auf Grund der tech- der Sekundärwicklung 23 Wein gemacht werden, wcs-

nischen Daten des Transformators 21 und des Gleich- halb das (Jchäiisc 50 sogar aus magnetischem Mate-

richtcrs 25 die I^ngc der Sekundärwicklung 23 nicht rial, wie lviscn. gefertigt werden kann.. Da weiter die

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Sekundärwicklung 23 in der Nähe des Gleichrichters 25 mit dazwischenliegender Isolierung 39 angeordnet ist und die Hochspannungs- bzw. Niederspannungsseite der Sekundärwicklung 23 der Wechselstrombzw, der Gleichstromseite des Gleichrichters gegenüberliegt, kann außerdem eine Erwärmung der Gleichrichterelemente der Wechselstromseite auf Grund der Erdkapazität auch dann vermieden werden, wenn ein Hochspannungsgleichrichter aus einem Halbleiter-Gleichrichterelementenstapel verwendet wird. Ferner wird durch die in der Zeichnung dargestellte Anordnung der Abstand zwischen dem Gleichrichter 25 und Erde bzw. dem Gehäuse 50 möglichst groß gemacht. Außerdem kann gemäß dieser Konstruktion, bei der die Sekundärwicklung 23, der Gleichrichter 25 und der Ann 47 des Jochs 34 sehr nahe beieinander angeordnet sind, die eine Gehäuseseite im Vergleich zur Längsseite ziemlich kurz gemacht werden. Dadurch wird die Gehäuseoberfläche im Verhältnis zum Gehäusevolumen vergrößert, was ao

wieder zur besseren Wärmeabfuhr beiträgt. Die Durchführungen 45 für Niederspannung und die Hochspannungsdurchführung49 werden aus Gründen der Abdichtung zweckmäßig auf der Oberseite des Gehäuses 50 angeordnet Das Eintauchen in isolierendes öl führt weiter dazu, daß die Gleichrichterelemente auf einer niedrigen Temperatur gehalten werden, was ihre Lebensdauer erhöht. Versuche haben ergeben, daß ein Hochspannungsgleichrichter der gezeigten Bauart für den Rücklauftransformator eines Farbfernsehempfängers mit 48-cm-Bildröhre zu einem Verlust von etwa 5 Watt führt, wobei der Temperaturunterschied zwischen dem oberen und dem unteren Teil des Gehäuses 50 etwa 8° C beträgt. Es ist deshalb zweckmäßig, in der in Fig. 14 gezeigten Weise, den Wechselstromanschluß des Gleichrichters 25 nach unten, also in den kühleren Bereich im Gehäuse 50 zu legen, weil dadurch der gerade dort leichter erhitzbare Gleichrichter 25 beser gekühlt und damit seine Lebensdauer verlängert wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

¹ terelementen und einem mit dem Gleichrichter verPatentansprüche: ^i^^iekannten Hochspannung

r'fr* "^* v" yjeizahl in Reihe geschalteter

1. Hochspannungsgleichrichter in Einwegschal- ^^,^ΰί einen Epoxydharzblock 2 eingetung nut einer Vielzahl von in Reihe geschalteten S Uioaen a, uk. _Wechsei_stromaiischluß3, einem

Halbleiter-Gleichrichterelementen und einem mit 3^""JSuB₄ und einem Gleichstromabgriffs dem Gleichrichter verbundenen Transformator, ZwischenanscniuD

dadurch gekennzeichnet, daß die auf versehensma. _Ersatzschaltung des bekannten

der Hochspannungsseite der Sekundärwicklung _u ** ί^ε ^*'leichrichters nach Fig. 1- Eine ver-(23) des Transformators (21) Hegenden Windun- xo Hochspannunggle«^^ _{den Diodea} χ _wd gen (31) den Gleichrichterelementen (29) der teute ÖP™¹ ° \Λ&Α aus einem Kondensator 8 Wechselstromseite des Gleichrichters (25) benach- Erde 7. Em^t be^tent ^^^ _{der M}.

bart und die auf der Niederspannungsseite der und ^griea Widerstand 10 und einen Sekundärwicklung (23) des Transformators (21) odenl smd_™ⁿJV_{toÄt Ein} derartiger Hochliegenden Windungen (32) den Gleichnchterele- 15 ^Itoodca^j3₁₁5er aus Gleichrichterelementenmenten (30) der Gleichstromseite des Üleicbnch- ^^^m^™^Gleichrichterelemente beispielsters (25) benachbart skd und daß zum Ausgleich ^P^^fSrichter oder Siliziumgleichrichter, der jeweils an den Gleichrichterelementen liegen- weise ^e^HJjSten der von einem Rücklaufden Gegenspannungen verteilte Kapazitäten (24) Wird er zum G «""^,^pfgogerB erzeugten Imzwischen der Sekundärwicklung (23) und den be- ao transformator ^emes^ernse^ p^ ^ ^ ^ _des

nachbarten üle.chrichterelementen angeordnet ^«™_schiusse3 liegenden Elemente ge-

nachbarten üleichrich g J^ 3 Hegenden Elemen g

sind (F i g. 6). ^W^KSSrKming beschädigt Schuld daran

2 Hochspannungsgleichrichter nach An- wohnlich durch »nS Vergleich zu der

sind (F i g. 6). ^KSSrKming beschädigt Schuld daran

2. Hochspannungsgleichrichter nach An- wohnlich durch »nS Vergleich zu der sprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekun- ist die «^»2S3i« gebildeten Kapazität zudärwicklung (23) des Transformators (21) in eine a₅ durch die Kondensatoren _S

Vielzahl von Einzelspulen aufgeteilt ist. nimmt _Wechse|_spannung mit einem doppelten

3. Hochspannungsgleichrichter nach An- W rd eine Wechse.sp ^_{elstromanschluß} 3 _ge. sprvch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß Scheitelwert E, ^J j _nnungen mit doppelten zwischen dem Gleichrichter (25) und der Sekun- legt, so gelangen Wechselspan Z^ _R därwicklung (23) eine Isolierung (39) angeordnet 30 ^g^f^^^Wchriditiing am Gleichist, deren Dielektrizitätskonstante hoher Bt als ^⁶^⁶^!^^ Gleichspannung sei mil die eines zwischen dem Gleichrichter (25) und f^^^^L^ungdcr Erläuterung Erde befindlichen Isolierstoffes. u,^üO f wiH^tand 10 außer Betracht. Es zeigt

4. Hochspannungsgleichrichter nach einem der bleibt der Widerstand lü anew Durchlaß-Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß 35 sich nun, daß wjrendde^ a,^,η ^ ^ er in einem mit öl gefüllten Gehäuse (50) unter- strom durch d,e Dio deniaDis _Gleichspannung gebracht ist (Fig. 14). . 5^S"dL an diST Kapazitäten Hegenden

5. Hochspannungsgleichrichter nach einem der E_?c hegt· Die an a"»en vermindern sich vom Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Wechse spannungen E b,s £ ve mi _{5 er} aSs einer Vielzahl von Gleichrichterelementen- ₄o ^^^^Sa 6a bis 6z verhlunis-

T^lnH^^hpannungs_g.eichnchte, nach An- mäßig ij^j^^SÄ-· die man

spruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleich- Fi g. 3 zeigt in ««ve^™⁶ besümmten Di-

richterelementenstapel schräg zur Richtung der erhalt, wenn ™«^ ^SuB 3 _mit χ _md die am

Achse der Sekundärwicklung (23) ««»^ « ^IgfAl^^

"ι Hochspannungsgleichrichter nach An- net. Dementsprechend ^^^ÖeÄ

spruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleich- E_ett- E_eb, ^Εγ^. ^ Geeenspannung liegt, an

richterelementenstapel im Zickzack zur Achse der ^™™ J^" ⁰Jf₁^¹⁶ ° Sgt. Aus Fi g.

Sekundärwicklung(23) angeordnet and (Fig. 9). 50 die Dioden Ie, :^^lc·^ _a^^ng _einer_dem Wechsel-

hlihrichter nach An kann ^^"^^

ekundärwicklung(23) angeord (g ) ^^ _a^_einer_dem Wechsel-

8. Hochspannungsgleichrichter nach An- kann ^^"^^enden Diode eine höhere spruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die «"»»«"^³ "ΐί C den Sperrstrom an-