Anordnung zur Erzeugung hoher Gleichspannungen mittels symmetrischer Kaskaden Zur Erzeugung von hohen Gleichspannungen, wie sie z. B. zur Spannungsversorgung von Beschleu- nigerstrecken oder dergleichen benötigt werden, sind sogenannte Greinacher-Kaskaden bekannt (siehe Bull. Schweiz. e1. Vereinig. 11 (1920) Seite 59;
Cockroft und Walton, Proc. Roy. Soc. London (A) 136 (1932), Seite 619; Mehlhorn Wiss. Ver. Siemens. 21 (1943) Heft 2), die über Gleichrichter aus einem Transformator aufgeladene Schub- und Ladekonden satoren enthalten,
an denen die Gleichspannung ab greifbar ist. Durch Vergrösserung der Zahl der Kas- kadenstufen kann eine Erhöhung der Gleichspannung erzielt werden, die an der Ladesäule abgegriffen wird.
Die sich ergebende Gesamtspannung ist jedoch dabei nicht gleich dem Produkt aus der Zahl der einzelnen Stufen und der Spannung der ersten Stufe, sondern nimmt mit zunehmender Stufenzahl nicht mehr pro portional zu, so dass die Spannung durch Vergrössern der Stufenzahl nicht beliebig erhöht werden kann. Dies beruht darauf, dass durch die kapazitiven Ne benschlüsse und durch den Ladungstransport über die Gleichrichter und die Kondensatoren die über tragbare Ladung immer mehr abnimmt, so dass bei gegebener Belastung,
Speisefrequenz und Konden- satorkapazität die Gesamtspannung auf einen ber stimmten Wert begrenzt ist. Bei der Greinacher- Kaskade, die mit einer Einweggleichrichterschaltung arbeitet, und bei der die Glättungskondensatoren zum Aufladen der Schubkondensatoren mitbenutzt sind, ändert sich die Welligkeit der Gleichspannung mit dem Quadrat der Stufenzahl, d. h. sie steigt im Qua drat der Stufenzahl an.
Eine Verbesserung hinsichtlich der Welligkeit und des Spannungsabfalles in den einzelnen Stufen ist durch die sogenannte symmetrische Kaskade (R. G. Mitchell, Wireless Engr. 22 (1945) Seite 474; W.
Heilperu, Helv. Phys. Acta 28 (1955) Seite 485) erreichbar, bei der eine Doppelweggleichrichtung er folgt und bei der die Glättungskondensatoren nicht mehr zum Aufladen der Schubkondensatoren mitbe nutzt sind. Die Welligkeit ist hierbei linear propor tional der Stufenzahl.
Jedoch ist auch bei der sym metrischen Kaskade bei Belastung die Stufenspan nung stets kleiner als die Spitzenspannung des Speise transformators, so dass bei mehreren Stufen die nach folgende Stufe stets weniger Gleichspannung als die vorhergehende abgibt. Daher kann auch hier eine Erhöhung der Gesamtspannung nur in begrenztem Masse durch Vergrösserung der Stufenzahl erfolgen.
Ausser bei Belastung ist normalerweise auch bei Leerlauf ein, Spannungsabfall durch die stets vorhan denen kapazitiven Blindströme bedingt, die durch die Eigenkapazitäten der Gleichrichter und die Streu kapazitäten der im Takt der Transformatorspannung schwingenden Potentiale, d. h. durch die Schubkon densatoren und die mit diesen verbundenen Enden der Gleichrichter, verursacht werden.
Man hat des halb zur Vermeidung eines Spannungsverlustes bei Leelauf mittels Kompensation der belastungsunab hängigen kapazitiven Blindströme schon Drosselspu len in den Stufen vorgesehen (E. Everhast, P. Lowain, Rev. Sci. Instr. 24 (1953) Seite 221;
E. Baldinger, W. Heilpern, Helv. Phys. Acta 30 (1957) Seite 282, DAS<B>1051378),</B> die zusammen mit den Nebenka pazitäten der Gleichrichter und den Streukapazitäten gegen Erde Resonanzkreise bilden, deren Resonanz- frequenz gleich der Frequenz der Speisewechselspan- nung ist.
Die Neben- und Streukapazitäten können dabei mit der Induktivität der Drossel einen Parallel- resonanzkreis oder mit den Kapazitäten der Schub kondensatoren einen Reihenresonanzkreis bilden, deren Resonanzfrequenz - wie bereits gesagt - gleich der Speisefrequenz ist. Es gelingt aber auch mit der Kompensation der kapazitiven Blindströme in der bekannten symmetrischen Kaskade nicht,
eine gleich- mässige Spannungsaufteilung über die einzelnen Stu fen bei Belastung zu erhalten, so dass auch hier die erreichbare Gesamtspannung begrenzt ist und dieser Wert durch Erhöhen der Stufenzahl praktisch nicht mehr überschritten werden kann. Durch eine Erhö hung der Speisespannung des Transformators kann. zwar eine Erhöhung der Gesamtspannung erreicht werden, jedoch müssen dann die Kondensatoren und Gleichrichter für die höheren Leerlaufspannungen dimensioniert werden.
Eine gleichmässige Spannungs aufteilung lässt sich jedoch auf diese Weise nicht erreichen.
Es ist jedoch vorteilhaft, eine gleichmässige Span nungsaufteilung auf die einzelnen Stufen zu erhalten, da dann die Gesamtspannung durch Erhöhen der Stufenzahl entsprechend vergrössert werden kann und nicht auf einen Endwert begrenzt ist. Ausserdem besteht dann der Vorteil, mit weniger Stufen als bei den bekannten Kaskadenschaltungen eine gleichgrosse Gesamtspannung zu erzielen.
Die Erzeugung einer gleichmässigen, oder einer in vorgegebener Weise ansteigenden oder abneh menden Stufenspannung ist Aufgabe der Erfindung. Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nach der Erfindung dadurch, dass zur Kompensation der last- unabhängigen kapazitiven und der lastabhängigen ohmschen Spannungsverluste die vom Transformator gespeisten Stromkreise diesen induktiv belasten.
Die Erfindung ermöglicht, auch die Spannungs verluste durch die Rückströme in den Gleichrichtern durch Kompensationsdrosseln zu kompensieren. Diese Spannungsverluste sind zwar vernachlässigbar klein, wenn keine besondere Linearisierung der Spannung an den Gleichrichtern in der Sperrphase notwendig ist. Eine solche Linearisierung durch ohmsche oder kapazitive Spannungsteiler kann jedoch z.
B. bei Speisung der Kaskade durch mittelfrequente Span nungen notwendig werden.
Die Einrichtung nach der Erfindung ermöglicht es darüber hinaus, z. B. die halbe Transformator- spitzenspannung, die ganze Spitzenspannung oder den I '/,-fachen Wert als Stufenspannung zu erhalten, wenn. die einzelnen Stufen in entsprechender Weise aufgebaut sind, wie es nachfolgend im einzelnen noch näher beschrieben ist. Es können auch innerhalb einer Kaskade verschiedene Stufenschaltungen vor gesehen werden,
die die besagten unterschiedlichen Stufenspannungswerte in beliebiger Reihenfolge zu erzeugen gestatten. Die Erzeugung von Stufenspan nungen, die nur einen bestimmten Teil der Spitzen spannung darstellen, ist bei den bekannten Kaskaden schaltungen nur mit Hilfe von aufwendigen Span- nungsteilern möglich. Eine Erzeugung von halben Spitzenspannungen als Stufenspannung ist dagegen bei den bekannten Schaltungen nicht möglich.
In den vom Lastgleichstrom durchflossenen Dros selspulen kann vorteilhafterweise eine Gleichstrom- vormagnetisierung erzeugt werden, indem diese Dros seln zwei getrennte Eisenkerne enthalten.
Diese gleichstromvormagnetisierten Drosseln haben eine bei zunehmendem Lastgleichstrom abnehmende Indukti- vität, die eine solche Kompensation des lastabhängi gen ohmschen Spannungsabfalles ergibt, dass die bei Leerlauf erzeugten höchsten Spannungen kritische Werte nicht erreichen.
Da die Kompensationswirkung der Drosselspulen umso grösser ist, je kleiner ihre Induktivität ist, lässt sich dann eine praktisch last unabhängige Kompensation erzielen, ohne dass kri tische überspannungen bei Leerlauf auftreten kön nen. Die vom Lastgleichstrom durchflossenen Dros selspulen wirken ausserdem auf den Laststrom glättend und es können ferner an ihnen die Stufen spannungen abgegriffen werden.
Bei der Anordnung nach der Erfindung kann ferner jede Drossel, gleichgültig ob sie vom Last strom durchflossen wird oder nicht, als Niederspan nungstransformator zur Speisung von Hilfsgeräten benutzt werden, die sich auf dem gleichen mittleren Hochspannungspotential wie die Drossel selbst be finden, da an jeder Drosselspule mindestens die gleiche Wechselspannung wie an der Sekundärspule des Speisetransformators liegt, solange die den Dros selspulen entnommenen Wirkleistungen klein gegen über den an ihnen auftretenden Blindleistungen sind,
was in der Regel der Fall ist. Die hierbei notwendige. Konstanthaltung der Wechselspannung auf der Nie derspannungsseite der Drosselspulen kann durch an sich bekannte Spannungsstabilisierungsmassnahmen ohne weiteres erreicht werden. Die so gewonnenen Wechselspannungen können zur Speisung von Hilfs- geräten z. B. bei Beschleunigerstrecken zur Speisung von Ionen- oder Elektronenquellen herangezogen werden.
Bei den bekannten Anordnungen müssen für die Stromversorgung solcher auf Hochspannungs potential liegenden Hilfsgeräte besondere Isolier- transformatoren oder mit Isolierwellen angetriebene Generatoren oder aufwendige Hochfrequenzerzeuger benutzt werden, die die benötigte Hilfsenergie durch die Ladekondensatoren an die Geräte heranbringen.
Die Anordnung nach der Erfindung eignet sich besonders für die Speisung von Linearbeschleunigern, da es besonders bei Beschleunigern mit grossen Strahl- stromdichten erwünscht und notwendig ist, dass die Stufenspannungen sehr rasch gesteigert werden kön nen, ohne dass hierfür eine Vergrösserung der Stufen zahl notwendig ist.
Es sollen von der ersten maxima len Stufenspannung an die folgenden Stufenspannun gen im Beschleuniger möglichst gleich gross sein, damit die gesamte Beschleunigerstrecke zur Erzielung optimaler Fokussierung starker Strahlströme mög lichst kurz bauend wird.
Das Wesen der Erfindung ist anhand der Fig. 1 für eine einzige Stufe einer der möglichen Schaltungs: arten beispielsweise näher erläutert.
Ein Transformator Tr speist sekundärseitig mit einer Spitzenspannung von 2 U die Stufe. Dabei werden alle Potentiale der Stufe auf das Potential der Nfittelanzapfung der Transformatorsekundär- wicklung bezogen, die den Wert Null hat.
Die beiden Enden der Sekundärwicklung sind über Schubkon densatoren Cl und C2 mit den Enden einer Drossel spule D mit Mittelanzapfung und über Gleichrichter G, und G2 in Kreuzschaltung mit den Drosselspulen enden verbunden. Zwischen den Nfittelanzapfungen des Transformators und der Drosselspule ist ein Belastungswiderstand W angeschlossen, dem gege benenfalls ein gestrichelt gezeichneter Ladekonden sator C3 parallelgeschaltet ist.
Die Gleichrichter haben einen Durchlasswiderstand R1 bzw. R2 und eine Eigenkapazität CGI bzw. CG2. Die Drosselspule<I>D</I> hat die Induktivität L. An den Verbindungspunkten der Schubkondensatoren und der Gleichrichter mit der Drosselspule, die mit<I>A</I> und<I>B</I> bezeichnet sind, wirken Streukapazitäten der Gleichrichter und Schub kondensatoren gegen Erde, die mit CE, und CE, bezeichnet und gestrichelt dargestellt sind.
Es wird vorerst angenommen, dass die Wider stände R1 und R2 und die Kapazitäten CGi, CG2, CE, und CE, null sind und dass der Widerstand W und die Induktivität L unendlich gross sind. Ferner sei angenommen, dass die Wirkverluste der Drosselspule vernachlässigbar klein sind.
Nun habe das linke Ende der sekundären Gleichspannungswicklung des Speise- transformators Tr das Potential<I>-U</I> und das rechte Ende das Potential<B>+U.</B> Der Punkt <I>A</I> erhält dann über den Gleichrichter G, das Potential +U. Der Punkt B hat über den Gleichrichter G2 das Potential + U in der vorhergehenden Halbwelle erhalten.
Beim Potentialwechsel am Speisetransformator steigt das Potential des einen Punktes von + U auf 3 U, wäh rend das Potential des anderen Punktes von 3 U auf U abnimmt. Es liegt dann an der Drossel jeweils eine maximale Potentialdifferenz von 2U, d. h.
an der Drossel liegt die gleiche Wechselspannung wie an der Sekundärseite des Speisetransformators Tr. Die Nfit- telanzapfung der Drosselspule D führt dann dem Kon densator C, das Gleichspannungspotential 2U- zu.
Wenn nun die Kapazitäten CG und CE einen endlichen Wert haben, wie dies in der Praxis der Fall ist, dann tritt an den Punkten<I>A</I> und<I>B</I> eine kapazitive Spannungsteilung auf, die unabhängig von der Fre quenz der Speisespannung und unabhängig vom Last strom i" ist.
Dadurch wird die an der Drosselspule mit der Induktivität L = co liegende Wechselspan nung verringert und somit auch der Gleichstromfluss, durch die Gleichrichter verkleinert, da der über die Nebenkapazitäten CG fliessende Blindstrom, der dem Gleichstrom voreilt, einen zu grossen Aufladungszu- stand der Schubkondensatoren vortäuscht.
Es kann daher der Ladekondensator nicht auf die volle Spit zenspannung 2U aufgeladen werden. Wenn ferner für die Widerstände W, R1 und R2 ebenfalls endliche Werte angenommen werden und dadurch der Last strom 1w einen endlichen Wert hat, dann erfolgt durch den betreffenden Spannungsabfall an den Wider ständen R1 und R2 eine weitere Absenkung der Gleichspannung am Ladekondensator, die belastungs- abhängig ist und mit der Belastung zunimmt.
Zur Vermeidung solcher Spannungsverminderun gen dient eine Drosselspule D, deren Wirkung von der der bekannten Kompensationsdrosseln - die mit den Kapazitäten Neben- oder Reihenresonanzkreise mit der Speisefrequenz als Eigenfrequenz bilden wesentlich verschieden und anhand der Fig. 2a bis 2c näher dargelegt ist.
In Fig. 2a ist der zeitliche Potentialverlauf im Punkt A der Schaltung nach Fig. 1 dargestellt, wobei für die Kurve<I>a</I> die Induktivität <I>L</I> einen endlichen Wert hat und ein mittlerer Laststrom i," fliesst, wäh rend für die Kurve<I>b</I> die Induktivität <I>L =</I> - und der Laststrom kleiner als im erstgenannten Falle ist.
Als zeitlicher Nullpunkt wird für die Kurve a der Zeit punkt beim Höchstwert des Potentials gewählt. Der Drosselwirkstrom ist hierbei klein gegenüber dem Drosselblindstrom angenommen, wodurch in erster Annäherung der Scheinwiderstand gleich dem Blind widerstand gesetzt werden kann.
Die Spannung an der Drossel eilt dann dem Dros.selblindstrom i$ um 90 vor. Es wird somit vom Zeitpunkt t = 0 an dem Kondensator C1 sowohl durch den Laststrom als auch durch den Drosselblindstrom Ladung entzogen. Daher fällt das Potential des Punktes A steiler als nach einer Sinusfunktion ab. Das Potential an der anderen Bele gung des Schubkondensators Cl nimmt dagegen nach einer Sinusfunktion ab.
Im Punkt I soll der Gleich richter G1 öffnen und ein Strom 1'G1 durch den Gleich richter gemäss Fig. 2c fliessen. Vom Punkt P1 bis zum Punkt P3 in Fig. 2c wird der Dros.selblindstrom i$ voll vom Gleichrichter G1 übernommen. Der Gleichrichter deckt also nicht nur die Ladungsverluste durch den. Strom iGl (bei !B <I>= 0),
</I> sondern zusätzlich noch den Blindstrom !B. Erst vom Zeitprunkt P3 an bis zum Punkt P4 wird der Kondensator vom Gleich- richters.trom und vom Drosselblindstrom aufgeladen, wobei letzterer vom Punkt P4 an die gesamte Ladung an den Schubkondensator Cl zurückgibt, die er die sem vom Zeitpunkt 0 bis zum öffnen des Gleichrich ters entzogen hat.
Daher erfolgt der Anstieg des Po tentials im Punkt A vom Schliessungspunkt III des Gleichrichters schneller als sinusförmig. Jedoch ist die ansteigende Flanke nicht so steil wie die abfal lende, da der Laststrom auf den Anstieg verzögernd wirkt.
Da der Gleichrichter G1 im Falle i$ <I>= 0</I> min- destens eine um die Differenz der Flächen zwischen den Punkten P,-P,-P, und P3-P4-P5 grössere Ladungs mengen transportiert hat als im Fall 1B = 0, muss die mittlere Potentiallinie für die Kurve a höher als für die Kurve<I>b</I> liegen.
Für die Kurve<I>a</I> hat sie,: in Fig. <I>2a</I> den Wert<I>2U.</I> Bei i$ <I>= 0</I> erreicht die Potentialkurve <I>b</I> ihren Höchstwert später als die Kurve<I>a</I> und ihr Maximalwert ist kleiner als bei der Kurve a,
da einer seits die vorausgehende Aufladung des Kondensators durch den in. den Kondensator zurückfliessenden Drosselblindstrom fehlt und andererseits die durch den Gleichrichter G1 transportierte Ladungsmenge kleiner ist, weil diese jetzt allein durch den Laststrom bestimmt ist.
Der mittlere Potentialwert der Kurve a ist strichpunktiert als Waagrechte c in Fig. 2a einge tragen und liegt unter dem Wert 2U. Ebenfalls ist der Laststrom kleiner als im Falle !B <I>= 0.</I> Ferner sind wegen des fehlenden Drosselblindstromes die Flanken der Kurve b flacher als die der Kurve a.
Der Gleich- richter öffnet später und bei einem höheren Potential (Punkt II) und schliesst ebenfalls später bei einem höheren Potential (Punkt IV) als im Falle der Kurve a.
Es ist dabei jedoch zu beachten, dass, die Trans- formatorspannung in beiden Fällen nicht gleiche Phase hat, sondern phasenverschoben ist in bezug auf den gewählten Zeitnullpunkt. Es ist ferner zu bemerken,
dass die Spannung an der Drosselspule durch die Differenz der Potentialkurven in den Punk <I>ten A</I> und<I>B</I> nach Fig. 1 gegeben ist, während in Fig. <I>2a</I> nur der Potentialverlauf im Punkt<I>A</I> gezeigt ist. Der Potentialverlauf für den Punkt B entspricht dem gezeigten Potentialverlauf mit einer Verschie bung um l80 .
Die Kurve in Fig. 2b entspricht dann der Potentialdifferenzzeitfläche. In der anderen Halb welle verlaufen die Vorgänge im Gleichrichter G2 im Kondensator C2 genau so, und es ergibt sich der in Fig. <I>2a</I> gezeigte Potentialverlauf im Punkt<I>B.</I>
Durch die Drosselspule D wird also der gesamte kapazitive und ohmsche Spannungsabfall kompensiert und die kapazitiven Blindströme des Speisetransfor mators überkompensiert, so dass der Speisetransfor mator induktiv belastet ist, was auch bei den Schal- tungsbeispielen nach Fig. 3 bis. 10 der Fall ist.
Diese induktive Blindleistung des Transformators kann in an sich bekannter Weise am Transformator kompen- siert werden.
Wie Versuche gezeigt haben., liegt die Eigenfre- quenz des aus den Schubkondensatoren, den Drossel spulen und gegebenenfalls dem Speisetransformator gebildeten Kreises wesentlich unter der Speisefre quenz; sie beträgt beispielsweise nur die Hälfte bis 1/5 dieses Wertes. Bei der gezeigten Kompensation können die Neben- und Streukapazitäten CE und CG im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen ausser Betracht bleiben.
Die beim Gegenstand der Erfindung auftretende Dämpfung, die meist schon durch den Laststrom ausreichend gegeben ist, ist zur Vermei dung der Erregung von Unterschwingungen er wünscht. Um die Erregung von Unterschwingungen in jedem Falle sicher zu vermeiden, kann, die mit oder ohne Luftspalt ausgeführte Drosselspule so be messen sein, dass ihr Eisenkern magnetisch ungesät tigt bleibt.
Wird eine Drosselspule mit nur einem Eisenkern verwendet, so führt der Laststrom zu keiner Gleichstromvormagnetisierung, während bei Verwendung von Eisendrosseln mit zwei getrennten Kernen sich die Laststromabhängigkeit der Kompen- sationswirkung durch die genannten Massnahmen verkleinern lässt.
In den Fig. 3 bis 10 sind verschiedene Ausfüh- rungsbeispiele für Schaltmöglichkeiten in der sym- metrischen Kaskade nach der Erfindung dargestellt.
Wenngleich die gezeigten Ausführungsbeispiele Dros selspulen mit Mittelanzapfungen verwenden, so kann der Erfindungsgedanke auch mit Drosselspulen ohne Mittelanzapfung verwirklicht werden, wobei in diesem Fall der Schaltungsaufbau dem der bekannten Kas kaden symmetrischer Bauart gleicht. Die Stufenzahl der dargestellten Kaskadenschaltungen ist beliebig veränderbar.
Die Neben- und Streukapazitäten und die Durchlasswiderstände der Gleichrichter sind der besseren übersichtlichkeit wegen in der Zeichnung weggelassen worden. Die an den einzelnen Punkten angegebenen, dort herrschenden Potentiale gelten für die eine Halbwelle, während die eingeklammerten Werte für die andere Halbwelle gültig sind.
In einigen Schaltungsbeispielen sind wegen der glättenden Wir kung der Drosseln gegebenenfalls gesonderte Lade kondensatoren überflüssig, die in diesem Falle nur gestrichelt dargestellt sind. An den Ladekondensa toren sind die jeweiligen Transformatorspitzenspan- nungen als Gleichspannungswerte angegeben.
Wenn diese an den Ladekondensatoren herrschenden Span nungen praktisch vorhanden sein sollen, dann sind die an den zugeordneten Drosseln, liegenden Maximal spannungen um die Drosselverluste grösser als die angegebenen Werte zu denken und entsprechend grös- ser als die Drosselwechselspannung zu halten, was durch entsprechende Überkompensation erreichbar ist. Der besseren übersicht wegen sind auch die an die Ladekondensatoren angeschlossen zu denkenden Lastkreise weggelassen worden.
Die Schaltungen nach den Fig. 3 und 4 haben die volle Transformatorspitzenspannung 2U als Stufen gleichspannung. Die Enden der Transformatorsekun- därwicklung bzw. der Drosselspulen sind in der Schaltung nach Fig. 3 über Kreuz durch Gleichrichter G und die gleichen Seiten der Wicklungsenden über Schubkondensatoren C in der in Fig. 1 gezeigten Weise miteinander verbunden. Bei dieser Schaltung sind nur die Drosselspulen vom Laststrom durch flossen, deren Stufen einzeln belastet sind.
In der Schaltung nach Fig. 4 sind die Wicklungs enden des Transformators T über je zwei in Reihe liegende Kondensatoren C11, C12 bzw. C21, C..2 mit den Enden der ersten Drosselspule verbunden. Die Transformatormittelanzapfung ist über Gleichrichter G11 und G21 zwischen den beiden Teilkondensatoren angeschlossen und durch Gleichrichter G12, G22 mit der Mittelanzapfung der ersten Drosselspule verbun den.
Die Verbindung der ersten Drosselspule mit der zweiten entspricht der Schaltung nach Fig. 1, wäh rend die Verbindung der zweiten Drosselspule mit der dritten entsprechend der ersten Stufe aufgebaut ist.
Daher tritt an die Stelle der Schubkondensatoren Cl bzw. C2 in Fig. 1 in diesem Fall die Gesamtkapazität der Reihenschaltung der genannten Kondensatoren C11, C12 bzw. C21, C22. Der Drosselspulenstrom ver ursacht einen veränderten Ladungsdurchgang durch die Gleichrichter G11 und G21,
wodurch über die Gleichrichter G12 und G22 das Gleichspannungspoten- tial am untersten Ladekondensator CL und dem damit verbundenen Drosselmittelpunkt beliebig erhöht wird, z. B. auf den Wert 2U. An der ersten Drosselspule D liegt dann eine zu diesem Spannungspotential sym metrische Wechselspannung mit den Werten zwischen U und 3 U. In dieser Schaltung sind alle Drosseln gleichstromdurchflossen.
Die Schaltungen nach den Fig. 5 und 6 ergeben Stufengleichspannungen U, die gleich dem halben Spitzenspannungswert 2U des Transformators sind. Die Schaltung nach Fig. 5 unterscheidet sich von der Schaltung nach Fig. 3 dadurch, dass je Stufe an Stelle von zwei Gleichrichtern. in. diesem Falle vier vorgese hen sind.
Je zwei Gleichrichter sind hintereinander geschaltet und die Verbindungen zwischen diesen mit einer gemeinsamen Leitung verbunden, an der die halbe Spitzenspannung abgenommen werden kann.
Die Schaltung nach Fig. 6 gleicht in der zweiten und dritten Stufe der Schaltung nach Fig. 5, wäh rend sie sich in der ersten Stufe dadurch unterschei det, dass die Mittelanzapfung des Transformators T über zwei Gleichrichter mit den Enden der ersten Drosselspule verbunden ist. Die Schaltung der Schub kondensatoren ist dabei in jedem Falle gleich.
Fer ner sind in der letzten Stufe an die beiden Drossel- spulenenden noch zusätzlich zwei Gleichrichter an geschlossen, zwischen derem Verbindungspunkt und der Mittelanzapfung der letzten Drossel ein Lade- kondensator liegt.
Die Schaltung nach Fig. 7 ergibt ebenfalls eine Stufenspannung U. Da hier jeweils die Transforma- tormittelanzapfung mit den Enden der folgenden Drosselspule und deren Mittelanzapfung mit den Enden der nächsten Drosselspule durch Gleichrichter verbunden sind, werden alle Drosseln vom Laststrom durchflossen, unabhängig davon, ob einzelne Stufen belastet sind oder nicht.
Die Schaltung nach Fig. 8 stellt eine Umkehrung der Schaltung nach Fig. 7 dar, da hier jeweils die Mittelanzapfung einer Drosselspule mit den Enden der vorhergehenden Drosselspule bzw. des Transfor mators über Gleichrichter in Verbindung steht. Der Mechanismus der Spannungskompensation ist im Falle der Fig. 8 von dem der übrigen Schaltung ver schieden, da hier die Gleichrichter an Punkte geführt sind, die keine Wechselspannungspotentiale führen.
Durch die Reihenschaltung von Drosselspulen und Schubkondensatoren tritt jedoch in jeder Drossel eine solche Anhebung der Wechselspannung ein, dass an jeder folgenden Stufe die halbe Transformator spitzenspannung erhalten wird bzw. eine um den Spannungsabfall an der Drossel grössere Spitzen spannung auftritt.
Die Schaltung nach Fig. 9 ergibt eine Stufenspan- nung, die gleich dem 11/2 fachen Wert der Transfor- matorspitzenspannung ist und somit den Wert 3 U hat. Dabei sind wiederum alle Drosselspulen vom Laststrom durchflossen, unabhängig davon, ob die einzelnen Stufen belastet sind oder nicht.
Jeder Schubkondensator ist in zwei Reihenkondensatoren halber Kapazität unterteilt und die Verbindung zwi schen beiden Teilkondensatoren über einen Gleich richter mit dem anderen Ende des Transformators bzw.
der zugeordneten Drosselspule verbunden, wäh rend der über ihm dazu in, Reihe liegende Gleich richter mit der Mittelanzapfung der folgenden Dros selspule verbunden ist. Es ergeben sich somit die eingetragenen Potentiale für die einzelnen Halbwel len. Mit dieser Schaltung können grosse Spannungen schon mit verhältnismässig wenig Stufen und Drossel spulen erzielt werden.
Die ständig vom Laststrom durchflossenen Drosselspulen können zweckmässig mit zwei Eisenkernen ausgestattet werden und somit la,ststromabhängige Induktivitäten erhalten, so dass die Lastabhängigkeit der Kompensationswicklung klein gehalten werden kann.
Die Schaltung nach Fig. 10<I>zeigt</I> schliesslich eine Anordnung mit verschieden aufgebauten Stufen und verschieden grossen Stufenspannungen. Die einzel- nen Stufen sind in den vorhergehenden; Figuren be reits beschrieben. Die gewünschte Kaskade lässt sich in mannigfacher Weise abändern und durch weitere Stufen beliebiger Schaltungsart ergänzen.
Eine solche Schaltung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn von den einzelnen Stufendrosseln. Hilfsverbraucher gespeist werden sollen, die unterschiedliche Spannun gen benötigen.
Zum Speisen solcher Hilfsverbraucher können die einzelnen Drosselspulen in an sich be- kannter Weise gesonderte Sekundärwicklungen er halten, die in; der Zeichnung-- der Einfachheit halber weggelassen sind.