DE892629C - Verfahren zur Erzeugung von aperiodischen Hoechstspannungsimpulsen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Erzeugung von aperiodischen Höchstspannungsimpulsen Nachdem Verfahren zur Impulstransformation zum Zwecke der elektrischen Schweißung und der Herstellung stärkster Ströme kleiner Spannung aus Hochspannungskondensatorentiadung bekanntgeworden sind und technisch eingesetzt werden, hat der Erfinder Versuche unternommen, den Kondensatorentladungsimpuls nach Art eines Tesla-Transformators auf höchste Spannung zu transformieren. Gegenüber der Transformation mit einem Tesla-Transformator ist das Neue an dem Verfahren, daß aperiodische oder nur sehr schwach nachschwingende elektrische Impulse mit Hilfe eines Tesla-Transformators transformiert werden, der eine besondere -Dimensionierung erfährt. Es werden nämlich in der Höchstspannungstechnik und in der Anwendung von Höchstspannungsimpulsen für Funikmeßzwecke nie oder selten gedämpfte Schwingungen, sondern im Idealfall ein Rechteckimpuls, in praktischer Näherun@g eine Halbwelle einer Sinusschwingung benötigt worden. Aus Raumgründen verbieten sich besondere Schaltelemente, wie Ventile oder Thyratrons. (Das Wort Thyratron genießt Warenzeichenschutz.) Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, zur Erzeugung von aperiodischen, Höchstspannungsimpulsen eine Schaltung nach dem in der Zeichnung dargestellten Schaltschema zu verwenden. In dieser bezeichnet C dem: aus der Hochspannung U gleichmäßig aufgeladenen Speisekondensator, F eine Funkenstrecke, P eine Primärspule, deren Induktivität noch beschrieben wird, S die Höchstspannungs-sekundärspule und R den Verbrauchwiderstand, z. B. im Falle von Furdzmeßgeräten oder Elektronen-Interferenz-Röhren das Rohr.
• Wird F auf einen festen. Betrag eingestellt, so wird C nach Erreichen der Durchbruchsspannung von F sich über P durch F ,entladen. Es `würde bei Nichtvorhandensein von . S eine gedämpfte Schwingung entstehen, deren Frequenz durch die Induktivität von P und C bedingt wäre. Die Dämpfung dieser Schwingung würde außer dem Ohmschen Verlustwiderstand und der Strahlung durch den Funkenwiderstand von F bedingt sein. Bei einer Dimensionierung von C auf lhoo bis i,u F bei 5 bis 30 kV kann man P; das im Extremfall nur aus einer Windung zu bestehen braucht, in solch ein Verhältnis zu C bringen, daß nahezu die Bedingung für Aperiodizität der Schwingung vorliegt. Man bekommt aber bei Ankopplung von S in bekannter Weise eine Übertragung von R auf den Primärkreis, so daß man eine zusätzliche Dämpfung erhält;. die bei Primäranpassung es erlaubt, P unbesorgt größer zu machen und trotzdem einen aperiodischen .Verlauf der Entladung zu erhalten.
• Bei großen Impulsleistungen, wie z. B. bei einer vorliegenden Aufgabe bei Herstellung einer Leistung von io Megawatt für i ,u s, wird es nach den bekannten bisherigen Ausführungsformen des Tesla-Transformators P-S sehr schwer, die hinreichend feste induktive Kopplung zwischen P und S sicherzustellen, um einen erzwungenen Leistungstransport vom Primärkreis in R zu erzielen.
• Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, P als eine Windung in Form eines geschlitzten Rohres um S auszubilden und durch Wahl geeigneter Isoliermedien den. Spannungsdurchbruch zwischen den Spulenenden von S über P .zu vermeiden.
• Versuche haben ergeben, daß bei geschickter, experimentell ermittelter Dimensionierung von P-S praktisch der Kopplungsfaktor i erreicht werden kann und mit einem solchen Aufbau aperiodische Impulse an R erhalten werden.
• Insbesondere bei der Aufgabe, Höchstspannungen von einigen Megavolt zu erzeugen, bringt die vorliegende Erfindung einen neuen Lösungsweg. Durch Einsatz aperiodischer Niederfrequenzentladungen mit einer Kondensatorgröße von .einigen ioopF bei etwa io kV Betriebsspannung können über io-3 Sekunden noch Leistungen von 107 bis io9 Watt aperiodisch zur Entfaltung gebracht werden, die bei den hohen Feldstärdcen der Primärspule von einigen ioo 0oo Gauß zu Sekundärspannungen im Transformator von io Megavolt führen. können. Trotz des für diese Spannungen sehr hohen erforderlichen Aufwandes ist dieser erheblich kleiner als der bisher dafür benötigte bei Einsatz von Bandgeneratoren oder Stoßschaltungen, wenn es darauf ankommt, nicht nur hohe Spannung, sondern auch gleichzeitig über eine begrenzte Zeit hohen Strom zur Verfügung zu haben. Es kann .daher auch daran gedacht werden, über eine Ventilanordnung eine große Kapazität mit diesem Höchstspannungsleistungsstoß aufzuladen und bei periodischem Betrieb mit solchen Stößen eine gleichbleibende Stromstärke zu entnehmen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Erzeugung von aperiodischen Höchstspannungsimpulsen mittels Tesla-Transformatoren,dadurch gekennzeichnet, daß -der Kopplungsfaktor zwischen Primär- und Sekundärspule des Tesla-Transformators durch geeignete konstruktiveMittel praktisch gleich i gemacht wird, dergestalt, daß der Verbraucherwiderstand, der an der Sekundärspule liegt, übertragen auf den Primärkreis, in diesem eine aperiodische Entladungsschwingung oder eine Schwingung mit äußerst stari:er Dämpfung ergibt. a. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß derTesla-Transformator mit dem benötigten engen Kopplungsfaktor aus einem geschlitzten Rohr der Transformatorenlänge als Primärwindung und einer in diesem liegenden konzentrischen Sekundärwicklung besteht, derart, daß durch Wahl geeigneter Verguß- oder Isolationsmedien ein Überschlag vermieden. wird, wobei der Transformator bei hochfrequent-aperiodischen Entladungen zusätzlich einen Hochfrequenzeisenkern enthält, der gegebenenfalls aus voneinander isolierten kurzen Stücken zusammengesetzt oder bei niederfrequent-aperiodischen Impulsen zur Feldverstärkung aus einem üblich unterteilten Eisenkern hoher Permeabilität hergestellt werden kann. 3. Vorrichtung nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß für die Erzeugung von Höchstspannungsimpulsen längerer Dauer die Dimensionierung so ausgelegt wird, daß die aus dem Primärkondensator während der Impulsdauer entnehmbare Leistung die Sprühverluste an der Sekundärspule mit aperiodischer Kreisdämpfung zu decken erlaubt.