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Gleichspannungsquelle hoher Spannung Wie bekannt, erfordert das elektrostatische
Farbstreuen, die elektrostatische Ausscheidung von Staub und Teer aus Gasen und
die Prüfung von Isolierungen eine Gleichspannungsquelle, mit der aus einer geringen
Gleichspannung eine Gleichspannung von mehreren zehn bis hundert kV hergestellt
werden kann. Kurzschlüsse und Durchschläge kommen dabei betriebsmäßig vor, die durch
die Gleichspannungsquelle ohne Beschädigungen ertragen werden müssen. Bisher sind
zu diesem Zweck in der Regel Gleichspannungsquellen verwendet worden, bei denen
aus einer Wechselspannung eine Gleichspannung erzeugt und in einer Spannungsvervielfacherschaltung,
z. B. in einer Greinacher- oder Kaskadenschaltung, auf den gewünschten Wert gehoben
wird. Werden in der Spannungsvervielfacherschaltung Gleichrichterröhren mit Glühkathoden
verwendet, bereitet die Heizung der auf verschiedenen Potentialen liegenden Gleichrichterröhren
Schwierigkeiten. Hierzu können z. B. über isolierte Wellen angetriebene Generatoren
verwendet werden. Bei einer einfacheren Vorrichtung werden Ventilröhren über Transformatoren
durch eine Hochfrequenzstromquelle gespeist, wodurch die Vorrichtung umständlich
und kostspielig wird.
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Die Erfindung bezweckt die Beseitigung dieser Schwierigkeiten bzw.
die Vermeidung sowohl von zwei Arten von Stromquellen als auch von an einer isolierten
Welle angebrachten Generatoren. Zu diesem Zweck wird eine Schaltungsanordnung mit
einer Gleichspannungsquelle hoher Spannung verwendet, die in an sich bekannter Weise
einen von einer Wechselspannung gespeisten Transformator und eine Gleichrichteranordnung
in Kaskadenschaltung mit Glühkathodengleichrichterröhren und Kondensatoren enthält,
wobei aber die Erfindung ermöglicht, den Wechselstromspeisetransformator zugleich
als Heizstromquelle für die an verschiedenen Potentialen liegenden Gleichrichterröhren
zu verwenden, ohne daß die Isolierspannung einer zur Heizung dienenden Wicklung
in nachteiliger Weise entsprechend den verschiedenen Potentialen der Gleichrichterröhren
erhöht werden müßte.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Sekundärwicklung
des Transformators aus drei in Reihe geschalteten Teilwicklungen besteht, wobei
an die Klemmen der beiden äußeren Wicklungen die Primärwicklungen der die Reizspannung
für die Glühkathodengleichrichterröhren liefernden Heiztransformatoren über Kondensatoren
derart angeschlossen sind, daß die beiden Enden der Primärwicklung eines jeden Heiztransformators
über je einen Kondensator mit je einem Ende der Primärwicklung des anderen Heiztransformators
verbunden ist, so daß die an die Primärwicklungen der Heiztransformatoren angeschlossenen
Kondensatoren paarweise zugleich die Kondensatoren zum Spannungsvervielfachen der
in Kaskade geschalteten Gleichrichteranordnung bilden.
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Um die Kondensatorabmessungen zu verringern, wird der Transformator,
der die Betriebsspannung und die Heizspannung für die in Kaskadenschaltung liegenden
Gleichrichterröhren liefert, zweckmäßig durch eine Hochfrequenzspannung gespeist,
wozu ein Transistorfrequenzumformer dienen kann.
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Nähere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen erläutert,
die neben einer bekannten Schaltung verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung darstellen.
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F i g. 1 ist das Schaltbild der eingangs erwähnten bekannten Vorrichtung;
F i g. 2 bis 4 stellen Schaltbilder von verschiedenen Ausführungsbeispielen dar.
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In den Zeichnungen weisen gleiche Bezugszeichen auf ähnliche Einzelheiten
hin.
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Bei der in F i g. 1 dargestellten bekannten Vorrichtung sind Ventilröhren
1 und 2 vorgesehen, die über reihenstromwandlerartige Transformatoren 3 bzw. 4 geheizt
werden: Zum Speisen dieser Transformatoren wird außer einem Leistungstiansformator
5 noch eine Hochfrequenzstromquelle 6 verwendet. Zum Abschließen des Hochfrequenzstromkreises
dient ein besonderes Impedanzglied 7. Die Ausgangsgleichspannung
kann
von Klemmen 8 entnommen werden. Durch die besonders vorzusehende Hochfrequenzstromquelle
wird aber das bekannte Heizsystem kostspielig.
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Demgegenüber ist die erfindungsgemäße Gleichspannungsquelle hoher
Spannung z. B. in der Ausführungsform gemäß F i g. 2 derart aufgebaut, daß eine
in Kaskadenschaltung liegende spannungsvervielfachende Gleichrichteranordnung mit
Glühkathodengleichrichterröhren 24, 25, 26, 27 und Kondensatoren 17, 18, 19, 20,
21, 22, 23 durch einen Transformator 9 gespeist wird, dessen Primärwicklung
10 über Klemmen 11 an eine Wechselspannungsquelle, zweckmäßig hoher Frequenz,
angeschlossen ist. Auf der Sekundärseite des Transformators 9 ist eine aus drei
in Reihe geschalteten Teilen 12, 13, 14 bestehende Sekundärwicklung vorgesehen,
deren Wicklungsteile 13 und 14 mit der mittleren Wicklung 12 zweckmäßig gleiche
Windungszahlen aufweisen. Der Endpunkt 15 der Reihenschaltung der Wicklungen 12,
13, 14 bildet zugleich die unmittelbare Ausgangsklemme eines Hochspannungsausganges
16.
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An die Wicklung 13 sind einerseits unmittelbar, anderseits über die
Kondensatoren 21 bzw. 22 zum Abtrennen der Gleichspannung die Glühkathodengleichrichterröhren
24 bzw. 26 und Primärwicklungen 30 bzw. 31 von Heiztransformatoren 28 bzw. 29 angeschlossen.
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An die Wicklung 14 sind über die Kondensatoren 17,18,19 und
20 zum Abtrennen der Gleichspannung die Glühkathodengleichrichterröhren 25
und 27 sowie die Primärwicklungen 34 bzw. 35 von Heiztransformatoren 32 bzw. 33
angeschlossen.
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Die Glühkathoden der Glühkathodengleichrichterröhren 24, 26 bzw. 25,
27 sind durch Sekundärwicklungen 36, 37 bzw. 38, 39 der Heiztransformatoren 28,
29 bzw. 32, 33 mit Leitern 60 a bzw. 60 b verbunden, die die Kondensatoren
17, 19 bzw. 22, 23 enthalten und an die Gesamtspannung der Sekundärwicklungen 12,
13, 14, d. h. an die größte Spannungsdifferenz, gelegt sind.
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Abgesehen davon, daß die Kondensatoren 17, 18,
19, 20
bzw. 21, 22 vom Strom der Heiztransformatoren 32, 33 bzw. 28, 29 durchflossen
werden, sind diese Kondensatoren in Paaren 17, 18 bzw. 19, 20 und
21,
22 gleichstrommäßig zueinander parallel geschaltet, wobei sie zugleich
zum Spannungsvervielfachen der Gleichrichterkaskadenschaltung dienen.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
ist in F i g. 3 dargestellt, wobei diese Ausführungsform von der vorherigen nur
darin abweicht, daß für die Glühkathodengleichrichterröhre 24 eine Heizwicklung
40 auf der Sekundärseite des Transformators 9 vorgesehen ist, da die Heizwicklung
40 gleichspannungsmäßig mit der Sekundärwicklung 13 des Transformators 9 auf gleichem
Potential liegt. Die Heizung der übrigen Gleichrichterröhren erfolgt in der beim
vorherigen Ausführungsbeispiel beschriebenen Weise.
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Da die Heiztransformatoren 28, 29 bzw. 32, 33 der Glühkathodengleichrichterröhren
24, 26 bzw. 25, 27
über die zum Abtrennen der Gleichspannungskomponente
dienenden Kondensatoren 21, 22 bzw. 17, 18, 19, 20 gespeist werden, wobei der Widerstand
dieser Kondensatoren zur Frequenz umgekehrt proportional ist, wird die Frequenz
der speisenden Wechselspannung des Transformator 9 zweckmäßig hoch gewählt. Gemäß
F i g. 4 wird die Primärwicklung 10 des Transformators 9 beim dargestellten Ausführungsbeispiel
aus einer Gleichspannungsquelle über Klemmen 41 durch einen an sich bekannten
Transistorwechselrichter in Brückenschaltung mit Hochfrequenzspannung gespeist.
Zu diesem Zweck weist der zum Speisen der Gleichrichterkaskadenschaltung dienende
Transformator 9 zusätzliche Sekundärwicklungen 46, 47 bzw. 48, 49 auf, die in an
sich bekannter Weise zugleich zum Steuern der Transistoren 42, 43,
44, 45
des Wechselrichters dienen. Eine derartige Speisung der Gleichspannungsquelle
gemäß der Erfindung weist den weiteren Vorteil auf, daß die Stärke des die Primärwicklung
10 des Transformators 9 durchfließenden Stromes durch strombegrenzende Widerstände
50, 51, 52, 53 in den Basisstromkreisen der Transistoren 42, 43, 44, 45 auf
einen vorbestimmten Wert beschränkt werden kann, wodurch Beschädigungen der Gleichspannungsquelle
selbst bei andauernden Kurzschlüssen des Hochspannungsausganges 16 vermieden werden
können.
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Anlaßwiderstände 54 und 55 gewährleisten, daß beim Anlegen einer Gleichspannung
an die Klemmen 41 der Strom über den Transistor 43, die Primärwicklung 10 und den
Transistor 45 zu fließen beginnt. Dioden 56 und 57 verhindern, daß beim Anlassen
weder der Basiskreis des Transistors 43 durch den strombegrenzenden Widerstand 52
und die Sekundärwicklung 48 noch der Basiskreis des Transistors
45 durch den strombegrenzenden Widerstand 51 und die Sekundärwicklung
47 überbrückt wird.