DE1665269A1

DE1665269A1 - Elektrische Einrichtung

Info

Publication number: DE1665269A1
Application number: DE19671665269
Authority: DE
Inventors: Kennedy Clifford F; Charles T Poarch; Hodgson Richard W
Original assignee: North American Aviation Corp
Current assignee: North American Aviation Corp
Priority date: 1966-10-03
Filing date: 1967-10-02
Publication date: 1971-02-11
Also published as: GB1196139A; US3484679A

Description

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xforth American Aviation, Inc., El Segundo/California (V.St.ν.Α.)

Elektrische Einrichtung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Verringern der G-efahr, dass ein Isoliermaterial von einer elektrischen Spannung durchschlagen wird.

Die Erfindung sieht Anordnungen vor, bei denen Lagen oder Schichten eines elektrisch leitenden Materials mit Lagen oder Schichten eines Isoliermaterials abwechseln. An die Lagen des elektrisch leitenden Materials werden vorherbestimmte Spannungen angelegt, und diese vorherbestimmten Spannungen führen eine Anzahl von erwünschten Merkmalen ein·

bekanntlich wird der elektrische Strom im allgemeinen an einem Orte erzeugt und von diesem aus über ürahtleitungen zu anderen orten geleitet, an denen der elektrische Strom verwendet

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wird. Die Erfahrung hat gezeigt, dass die elektrische^ Be^L»Mag wirksamer übertragen werden kann, wenn die Spannung erhöht wird, und die für diese Zwecke benutzten Luftleitungen weisen häufig eine Spannung bis zu 500 Kilovolt auf. Es wäre erwünscht, noch höhere Spannungen zu verwenden, bei denen jedoch die Durchschlagsgefahr bei den Isoliermaterialien erhöht wird.

Eine verhältnismäßig neue und etwas überraschende Erfahrung lehrt, dass die elektrische Leistung über große Entfernungen hinweg wirksamer übertragen werden kann, wenn anstelle des Wechselstromes Gleichstrom benutzt wird. Dies ist zum Teile eine Folge des Umstandes, dass der Wechselstrom Spannungsspitzen aufweist, während die Leistung von dem quadratischen Mittelwert der Spannung abhängt. Bei der Übertragung einer Gleichstromleistung ist die genannte Spannung gleich der Spitzenspannung, so dass dieser Nachteil entfällt. Bisher wurde die Übertragung einer Hochspannungsgleichstromleistung durch die Schwierigkeit der Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom beschränkt, welche Schwierigkeit jedoch durch eine neue Einrichtung beseitigt wurde, die in dem Aufsatz "Long-Distance Power Transmission" von Uno Lamm in International Science and Technology vom April 1966 beschrieben ist«

Die Verwendung von Hochspannungen wird daher in steigenden Maße erwünscht, jedoch können, wie weiter unten ausgeführt wird, die meisten zurzeit zur Verfügung stehenden Kabel höhere Spannungen nicht führen.

Wie bereits erwähnt, wird der größte Teil der elektrischen Leistung über Luftleitungen übertragen, die des geringeren Gewichtes wegen im allgemeinen aus nicht isolierten Drahtleitungen bestehen, die mit Hilfe von Isolatoren an Masten aufgehängt sind. Wegen der raschen Ausdehnung bevölkerter Gebiete wird die Verwendung solcher

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Luftleitungen immer gefährlicher, da ein Bruch der Leitungen die unter diesen liegenden Bezirke gefährdet. Es wird daher immer mehr angestrebt, diese Leitungen in den Erdboden zu verlegen oder in ■ einigen Fällen sogar unter Wasser, Um solche Hochspannungsleitungen sicher im Erdboden verlegen zu können, müssen die Leitungen mit einem Mantel umgeben werden, so dass keine Gefahr entsteht, wenn eine solche Leitung von einer Person zufällig berührt wird, oder wenn die Leitung mit einem Gerät in Berührung gelangt» Der Außenmantel besteht im allgemeinen aus einem elektrisch leitenden foaterial, an dem eine niedrige Spannung oder das sogenannte iSrdpoten- J tial liegt.

Wird eine solche Ummantelung verwendet, so muss diese von der innen gelegenen und unter Hochspannung stehenden Leitung auf Abstand gehalten und isoliert werden, zu welchem Zweck die Leitung mit einem Isoliermaterial umgeben wird, das sich zwischen dem Leiter und der Ummantelung befindet. Dieses abgeschirmte Kabel ist an sich bekannt, wobei der Leiter und die Ummantelung konzentrisch und koaxial angeordnet sind. Wie später noch erläutert wird, besteht zwischen dem unter Hochspannung stehenden und der Ummantelung ein elektrisches Feld, das ein bestimmtes Spannungsgefälle ' aufweist· Dieses Spannungsgefällt bestimmt, in welcher Weise die Hochspannung auf das Isoliermaterial einwirkt, und die Durchschlagsfestigkeit dieses Isoliermaterials begrenzt die Höhe der Spannung, die an den Innenleiter angelegt werden kann.

Ziel der Erfindung ist eine kontrolle des an einem isoliermaterial auftretenden Spamnunfispefalles.

Dieses Ziel wird nach der Erfindung" dadurch erreicht, lass im Isoliermaterial eine vorherbestimmte Struktur geschaffen wird, an die besondere Spannungen anj-iele-'t werden.

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Die Erfindung sieht im besonderen zwischen zwei elektrisch leitenden Gliedern mindestens zwei Lagen eines elektrisch isolierenden Materials und mindestens eine Lage eines elektrisch leitenden haterials zwischen den isolierenden Elementen vor, wobei die elektrisch, leitende Lage eine normale elektrische Spannung zu führen sucht, die von der räumlichen Lage der elektrisch leitenden Läse im elektrischen Feld abhängt, und ferner sieht die Erfindung eine vom elektrischen Feld unabhängige Einrichtung vor, die an die elektrisch leitende Lage eine vorherbestimmte elektrische Jpannunir anlegt, um das Spannungsgefälle zu beeinflussen.

Die Erfindung sieht ferner vor:

ein verbessertes kabel zum Weiter3.eit.en einer elektrischen Leistung,

eine einrichtung zum Beeinflussen des Spannungsgefällen in einem elektrischen r'eld,

eine verbesserte Isolationsanordnung,

eine Einrichtung zum Beeinflussen des Spannung fgoffllli-';', die die Gefahr verringert, d-iss das isoliermaterial di:rch:'chl;j..en wird, und

ein neues elektroni sches J aueleri-i-n¹ ,

uxe jirfinaurif wird nuuuehr ausführlich re's ehri .-¹I en, den beiliegenden Zeichnungen ist die

Pig.l ein querschnitt durch ein abgeschirrt tes Kabel, . i'"i^:.2 eine Dar;-teil υηρ der bei der uinri chtunr nach -ier .,ri'indunf" vorliegenden Jpannunf'.sgefalIekurven,

r'Xi-;.3 ein querschnitt durch eine Ausführunj-:;sforni utsr ^rfin<hn;·, Fig.^ eine schaubildliche Darstellung eiiiec Ivabelt5 rinoh der

,5 eine Darstellung der bei der Einrichtung lKieh der ivpf in-

O O 9 8 ft 7 / IW₄ 2 2

dung vorliegenden Spannungsgefällekurven, Fig·.6, 7 je eine Darstellung des zum Kontrollieren der Belastung verwendeten Kabels,

Fig.8 ein Schnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung

Fig.9 ein Schnitt durch eine Buchse nach der Erfindung, Fig.10, 11 je eine Darstellung einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

Fig.12 eine Darstellung einer Halterung nach der Erfindung, Fig.13 eine Darstellung einer Armierung nach der Erfindung, Fig.1^,15,16 je eine Darstellung, die zeigt, in welcher Weise die Einrichtung nach der Erfindung als einstellbarer Kondensator benutzt werden kann, und die

Fig.17, 18 je eine Darstellung von Kurven, die die verschiedenen Energiebeziehungen bei der Ausführungform der Erfindung zeigen, die als einstellbarer Kondensator benutzt werden kann.

Die Fig.l zeigt als Querschnitt ein stromführendes abgeschirmtes Kabel nach der Erfindung» Der stromführende Leiter ist mit 20 und die metallische Abschirmung mit 22 bezeichnet, die vom Leiter 20 üblicherweise durch ein Isoliermaterial entfernt gehalten wird. Liegt am Leiter 20 eine hohe elektrische Spannung und an der Abschirmung 22 eine niedrige Spannung, so wird das zwischen diesen beiden Elementen bestehende konvergierende elektrische Feld in erster Linie von dem Radius des Leiters 20 und von dem zwischen dem Leiter 20 und der Abschirmung 22 liegenden Raum bestimmt, wobei das elektrische Feld ein Spannungsgefälle aufweist, das in der Fig. 2 durch die Kurve 2k dargestellt ist. Wegen dieser räumlichen Lage des elektrischen Feldes liegt an einem Punkt in der Entfernung Rl

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nach der Fig.l eine Spannung, deren Höhe ungefähr 6ö% des Höchstwertes beträgt, während an einem Punkt in der Entfernung Ά2 eine Spannung in der Höhe von ungefähr 20?£ des Höchstwertes liegt. An einem Punkt in der Entfernung R3 liegt eine Spannung, deren Höhe ungefähr 8$ des Höchstwertes "beträgt, und an einem Punkt in der Entfernung Rk liegt eine Spannung mit dem Wert Null. Diese angenommenen Spannungen werden aus noch zu erläuternden Gründen als "normale" Spannungen bezeichnet·

Da der Leiter einen kreisrunden Querschnitt und die Ummantelung einen ringförmigen Querschnitt aufweist, so ist die dem konvergierenden elektrischen Feld entsprechende und in der Pig.2 dargestellte Kurve 2k eine "logarithmische Kurve", während andere Arten elektrischer Felder anders ausgebildete Spannungsgefällekurven erzeugen. Die Kurve 2k zeigt die Spannung an den verschiedenen Stellen im elektrischen Feld an, während die Steilheit der Kurve 2k das Spannungsgefälle an diesen Stellen darstellt, wobei ein steiles Spannungsgefälle bei dem Isoliermaterial eine sehr unerwünschte Bedingung darstellt.

Aus den Figuren 1 und 2 ist zu ersehen, dass am Isoliermaterial in der Entfernung Rl ein sehr steiles Spannungsgefälle besteht, und damit liegt an einem kleinen Volumen des Isoliermaterials eine sehr hohe Spannung. Damit das Isoliermaterial seine Aufgabe erfüllen kann, muss das Material bei dieser Spannung durchschlagsfest sein. Aus der Fig,2 ist zu ersehen, dass die näher am Leiter 20 gelegenen Teile des Isoliermaterials für immer höher werdende

en
Spannung widerstandsfähig sein müssen, während das vom Leiter 20 weiter entfernt gelegene Material nur für immer kleiner werdende Spannung widerstandsfest zu sein braucht _$ wie aus dem Abfall der Kurve 2k in der Fig.2 zu ersehen ist,

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Weitere Schwierigkeiten werden von den "Unstetigkeiten" oder von den "Einschlüssen" im Isoliermaterial verursacht. Im allgemeinen bewirken diese Unstetigkeiten, dass das Spannungsgefälle in einem kleinen Bezirk des Isoliermaterials erhöht wird, so dass dieses Spannungsgefälle häufig zwei- oder dreimal so hoch ist wie das normale Spannungsgefälle, weshalb bei vielen Isoliermaterialien ein Durchschlag erfolgt, wobei häufig eine Umwandlung des Isoliermaterials in ein kohlenstoffhaltiges Material erfolgt, das ein Halbleiter ist. Sobald ein solcher Halbleiter erzeugt wird, wird das elektrische Feld verzerrt mit der ^olge, dass ein noch steileres Spannungsgefälle erzeugt wird. Infolgedessen wirkt auf das benachbarte Isoliermaterial eine noch höhere Spannung, die zu einem Durchschlag führen kann. Wie leicht einzusehen ist, steigert sich diese Wirkung, und nachdem erst einmal ein Durchschlag erfolgt ist, so schreitet dieser rasch fort. SchlieiBlich wird das Isoliermaterial gänzlich zerstört und bildet zwischen dem Leiter und dem jiußenmantel einen ununterbrochenen halbleitenden irfad, so dass das Hochspannung s kabel dann wertlos ist.

Beschreibung; des üabels

Die :·?*...3 zeigt ein Hochspannungskabel nach der Erfindung¹. Dieses ueist, ivie bereits beschrieben, einen Leiter 2u und einen .liUiBenmantel 22 auf jedoch außerdem noch mehrere elektrisch leitende elemente 26a, 25b_t 26c usw. von denen jedoch nur drei solcher Elemente dargestellt sind. Die Zwischenräume zwischen den leitenden Materialien 2o, 26A, 26b, 26C sind mit dem üblichen Isoliermaterial 2öA, 2bb, 28G und 28D gefüllt, das auch bei den älteren Hochspannungskabeln verwendet wurde, wodurch eine verschachtelte Spannuni'sgefällestruktur geschaffen wird. Jedes leitende Element 26A, 26b und 26C ist mit nicht dargestellten Mitteln zum Anlegen einer

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BAD ORlßlNAL

Spannung ausgestattete

Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, sind die Elemente 26A, 26b und 26C in den Entfernungen Rl, Ά2 und Ά3 angeordnet, die den in der Fig.l dargestellten .Entfernungen entsprechen. Wie bereits in Verbindung mit den Figuren 1 und 2 ausgeführt, liegen an diesen leitenden Elementen 26A, 26B und 26C deren "normale" Spannungen entsprechend den Erläuterungen zur Spannungsgefällekurve 24 der Fig.2.

Mach der Erfindung wird jedoch bei den elementen 26A, 26ß und 26C deren normale Spannung aufrecht erhalten, die deren Lage im elektrischen Feld entspricht. Diese Spannungen werden dadurch erhalten, dass an die Elemente 26A, 26B und 26C von außen her unveränderliche Spannungen angelegt werden, die von einem Elektrizitätswerk erhalten werden können, wie später noch in Verbindung mit den Figuren 6 und 7 beschrieben wird.

Die Aufrechterhaltung dieser "normalen" Spannungen weist folgende Vorzüge auf. Angenommen, in einem Teil des Isoliermaterials eines älteren abgeschirmten Kabels sei nahe am Leiter 2t ein durchschlag erfolgt, wobei ein kurzer halbleitender Strompfad erzeugt wird, wie bereits beschrieben· Dieser erzeugt in der i^'olge ein neues elektrisches Feld mit einem verstärkten Spannungsgefälle, so dass an den angrenzenden Teilen des Isolators ein höheres Spannungsgefälle besteht, bis zwischen dem Leiter 20 und dem Hantel 22 ein halbleitender Pfad erzeugt worden ist, bis das Kabel an dieser Stelle zerstört wird, jüach der ji-rf indun^: wird jedoch an de η leitenden elementen 26a, 26B und. 26C deren ursprüngliche normale Spannung aufrechterhalten uriabhänpip von dem i eutehen ο ine ω neuen elektrischen Felde:;, so ans κ die leitenden elemente 26a, 2ot· und '*:(·>■>', in dom durt tisuhlagenen Teil der isolation dan norniala Sp mnimp:P: rl' ;H·' auftwht-

0 0 9 8 H 7 / 0 /, 2 2 ^{BAD 0R1G!NAL}

erhalten· "über den kurzen halbleiten Pfad kann daher ein Leck-' oder Kriah strom fließen; jedoch weist das übrige isolierende Material das normale Spannungsgefälle auf· Das Kabel wird daher nicht zerstört und kann immer noch verwendet werden. Dadurch, dass nach der Erfindung an den leitenden Elementen vorherbestimmte Spannungen aufrechterhalten werden, wird die Gefahr einer Kabelzerstörung vermindert oder sogar beseitigt. Das nach der Erfindung ausgestaltete Kabel kann mit Sicherheit für höhere Spannungen als bisher benutzt werden, ohne dass die Gefahr eines gefährlichen Ausfalls besteht, oder es können an das Isoliermaterial weniger hohe Anforderungen gestellt werden.

Die Anordnung nach der Erfindung weist noch einen sehr wichtigen und neuen Vorzug auf insofern, als mit dem Kabel selbst eine überprüfung durchgeführt werden kann. Bei einer mängelfreien Kabelisolierung fließt offenbar kein Leckstrom sondern nur dann, wenn ein von einem Durchschlag erzeugter halbleitender Strompfad vorliegt. Dieser Leckstrom wird von der Stromquelle geliefert, die am Leiter 26A die normale bpannuns; aufrechterhält. Durch Überprüfen des zum Leiter 26a fließenden Leckstromes kann der Zustand des Isolators ermittelt werden, ebenso kann durch Überprüfen des zu den anderen Leitern fließenden Leckstromes der Zustand der anderen Teile der Isolation ermittelt werden. Auf diese Weise ermöglicht das Kabel selbst eine Ermittlung des Zustandes der Isolation, so dass eine Warnung bei der Gefahr einer Zerstörung der Isolation und des Kabels gegeben wird.

Wie bereits erläutert, zeigt die Kurve 2k in der Fig.2 die Spannung und das Spannungsgefälle an den verschiedenen Punkten im Isoliermaterial zwischen dem Leiter und dem Mantel an_t und je steiler die Kurve 2k ist, umso größer ist das Spannungsgefälle.

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Hieraus geht hervor, dass das Spannungsgefälle am Leiter 20 am größten ist, so dass die Gefahr eines Durchschlages der Isolation in der Nähe des Leiters am größten ist und nicht in der Nähe des Kabelmantels. Es muss daher eine Isolation gewählt werden, die widerstandsfest für daa größteSpannungsgefälle ist, obwohl der größte Teil der Isolation diesem nicht ausgesetzt ist.

Könnte die Kurve 2k in der Pig.2 so umgestaltet werden, dass sie in allen Teilen eine gleichmäßige Neigung aufweist, d.h. linear verläuft, wie durch die Kurve 3^ dargestellt, so würde dies bedeuten, dass alle Teile der Isolation der Einwirkung eines kleineren gleichbleibenden Spannungsgefälles ausgesetzt sind, so dass (1) kein Teil der Isolation der Gefahr eines Durchschlages ausgesetzt ist als ein anderer Teil, und (2) könnte ein weniger Widerstands-, festes Isoliermaterial verwendet werden. Andererseits könnte bei Verwendung des ursprünglichen Isoliermaterials an die in der Mitte des Kabels gelegenen Leiter eine höhere Spannung angelegt werden.

Mit Hilfe der Anordnung nach der Fig.6 oder 7 kann eine Annäherung an diese Linearisierung erreicht werden, wobei an das leitende Element 26A eine Spannung angelegt wird, deren Höhe 75% des Höchstwertes beträgt, während an das Element 26B eine Spannung angelegt wird, deren Höhe $0% des Höchstwertes beträgt, und schließlich wird an das Element 26C eine Spannung mit einer Höhe von 2$% des Höchstwertes angelegt. Auf diese Weise wird ein Spannungsgefälle mit einer größeren Linearität erzeugt, wie durch die Kurven 32 in der Fig.2 dargestellt. Bei Verwendung einer sehr großen Anzahl von Elementen 26A₁ 26B, 26C usw, an die die entsprechenden Spannungen angelegt wird, könnte eine fast geradlinige Kurve erzeugt werden. Die Spannungen können den Elementen von ein$r gesonderten Spannungsquelle aus zugeführt werden·

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Es kann unter gewissen Bedingungen erwünscht sein, ein Spannungsgefälle nach der Kurve 3^ in der Fig.2 zu erzeugen. Diese Kurve weist den Vorzug auf, dass das Spannungsgefälle nahe am Leiter, an dem sich ein kleines Volumen der Isolation befindet, verhältnismäßig klein ist (die Kurve 3^ verläuft fast waagerecht) und viel größer an der Stelle wird, an der sich ein großes Volumen der Isolation befindet (die Kurve 3^ verläuft nahe am Außenmantel ziemlich steil). Es wird darauf hingewiesen, dass eine Annäherung an die Kurve 3^ leicht dadurch erreicht werden kann, wenn an den Leiter 26a 95# der Höchstspannung, an den Leoter 26b 8ü/a der Höchstspannung und an das leitende Element 26C $0% der Höchstspannung angelegt wird. In ähnlicher Weise können für das Spannungsgefälle auch andere Kurven erzeugt werden.

JiS ist klar, dass die Kurven 3ü, 32 und Jk keine "normalen" Kurven in dem Sinne sind, als sie durch Anlegen von nicht normalen öpannungen an die leitenden elemente erzeugt werden, wodurch ein nicht normales elektrisches Feld erzeugt wird. Wie später noch beschrieben wird, ergibt sich aus der Erzeugung solcher nicht normalen Spannungen, Felder und Spannungsgefälle eine Anzahl von neuen Verwendungsmöglichkeiten und Vorzügen.

Bei Aufrechterhaltung, der normalen Spannungen fließt kein Strom zwischen den Kontrollelementen 26 und einer äußeren Stromquelle mit unveränderlichen Spannungen. Werden jedoch nicht normale Spannungen aufrechterhalten, so fließt zwischen den Kontrollelementen und der auiaeren Stromquelle ein wesentlicher Strom.

Hieraus ist zu ersehen, dass durch Anlegen vorherbestimmter opannuni-en an die Kontrollelemente 26A, 26h und 2^0 das ^pannun^efälle oder das elektrische Feld nach Wunsch beeinflusst werden kann, ü« kann angestrebt werden, ein pleichmauipos SpannungspeialIe

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zu erzeugen, den Fluss des elektrischen Stromes durch das isolationsmaterial gering zu halten oder bei dem Kabel erwünschte Merkmale zu erzeugenο

Die Pig.^ zeigt ein Hochspannungskabel, bei dem das Spannungsgefälle nach der Erfindung beeinflusst werden kann. In diesem Falle ist der Leiter 20 von einem rohrförmigen Isolator 28a umgeben, der seinerseits von einem das Spannungsgefälle beeinflussenden Element 26Δ umgeben ist, das als ein an sich bekanntes Geflecht dargestellt ist. Das Geflecht wird von einem rohrförmigen Isolator 28B umgeben, der seinerseits von einem zweiten, das Spannungsgefälle beeinflussenden Element 26B umschlossen wird, das als ein wendelförmig verlaufender Metallstreifen dargestellt ist. Der nächste rohrförmige Isolator 28C wird von einem dritten, das Spannungsgefälle beeinflussenden Element 26C umgeben, das als eine Metallhaut dargestellt ist, die auf dem letztgenannten Isolator erzeugt wird. Der letzte Isolator 28D wird von der ummantelung 22 umschlossen.

Die verschiedenen elektrisch leitenden Elemente können so ausgestaltet werden, wie bei dem besonderen Kabel erwünscht oder erforderlich ist. Z.B. kann das Geflecht auf der Isolation in der üblichen Weise hergestellt werden, während die wendel auf der isolation auf der Isolation nach dem herkömmlichen Verfahren her^.estell' werden kann_f JJie hetallhaut kann durch Niederschlagen oder im Strang pressverfahren auf dem Draht bei der herstellung des Kabels erzeugt werden. Natürlich können weniger oder mehr, das Spannungsgefälle beeinflussende Elemente verwendet werden, die auch aus anderen Ausführungen als die dargestellten bestehen können. In jedem :<'alle liegen die elektrisch leitenden Elemente und die elektrisch isolierenden elemente an einander an und wechseln mit einander ab. Die Fig.4 stellt lediglich ein Beispiel für die Ausführung einet;

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BAD ORIGINAL

Kabels nach der Erfindung dar, bei dem nicht mit Notwendigkeit die drei Arten von das Spannungsgefälle beeinflussenden Elementen verwendet zu werden brauchen.

Die Erfindung kann sowohl für Gleichstrom als auch für Wechselstrom verwendet werdenj jedoch ergeben sich bei einer Verwendung mit Wechselstrom weitere Vorzüge, wie später noch erläutert wird. Wird von einem Elektrizitätswerk eine Wechselstromleistung über ein Kabel geleitet, so haben die Stromverbraucher auf die Leistung einen großen Einfluss. Die meisten Stromverbraucher wie ülektromotore, Transformatoren usw. stellen eine induktive Belastung dar, während nur sehr wenige Stromverbraucher eine kapazitive Belastung darstellen. Für das Elektrizitätswerk ist es erwünscht, dass die induktive Belastung gleich der kapazitiven Belastung ist, welche Bedingung als Leistungsfaktor Eins bekannt ist oder als kritisch belastete Leitung. Um eine Annäherung an diese günstigste Bedingung zu erreichen werden von den Elektrizitätswerken an die Übertragungsleitung äußere Kondensatoren angeschlossen, die' groß und teuer sind und im allgemeinen feststehende Kapazitätswerte aufweisen· Um einen Leistungsfaktor mit dem Wert Eins aufrechterhalten zu können, ist das Werk mit Einrichtungen ausgestattet, die den augenblicklich bestehenden Leistungsfaktor beständig überwachen und die äußeren Kondensatoren beständig an- und abschalten, um einen Leistungsfaktor Eins zu erreichen. Eine solche Einrichtung ist nicht nur teuer sondern auch nicht vollständig befriedigend»

Mit Hilfe des Kabels nach der Erfindung ist eine Korrektur des Leistungsfaktors möglich. In der Fig.5 ist ähnlich wie in der Pig·2 die Spannung in bezug auf die Entfernung als Kurve aufgetragen, und bekanntlich entspricht die Fläche unter der Kurve 2k der im Kabel bei normalen Bedingungen gespeicherten Energie, während

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die Fläche unter einer nicht normalen Kurve, wie die Kurve 30, der im Kabel unter nicht normalen Bedingungen gespeicherten Energie entspricht, wie bereits erläutert« Die schraffierte Fläche zwischen den Kurven 24· und 30 entspricht der zusätzlichen Energie, die dem Kabel bei nicht normalen Bedingungen zugeführt wird.

Es ist ferner klar, dass die siuf Abstand stehenden elektrisch leitenden Elemente 26A, 26B, 26C usw. eine Reihe von Kondensatoren darstellen, deren natürliche Kapazitätswerte in erster Linie von deren gegenseitigem Abstand und von dem zwischen diesen angeordneten Isoliermaterial abhängen. Durch iindern der an diese Elemente angelegten Spannungen kann der Wert der von diesen Kondensatoren gespeicherten kapazitiven Energie geändert werden, so dass diese für das Elektrizitätswerk als kapazitive Belastung wirken. . Auf diese Weise kann die kapazitive Belastung der Übertragungsleitung und damit des Elektrizitätswerkes geändert werden, so dass der Leistungsfaktor auf den Wert üins eingestellt wird. Diese Regulierung der wirksamen kapazitiven Belastung weist gegenüber äußeren Kondensatoren den Vorzug auf, dass keine zusätzlichen Mittel vorgesehen zu werden brauchen, dass die Regulierung stufenlos und beständig durchgeführt werden kann anstelle des An- und Abschaltend äußerer, feststehende Werte aufweisender Kondensatoren, und dass die gespeicherte kapazitive Energie auf die gesamte Länge der Übertragungsleitung gleichmäßig verteilt wird und nicht an den Ort der äußeren Kondensatoren gebunden'ist·

Die Fig.6 zeigt eine Möglichkeit für die Erzeugung der gewünschten kapazitiven Belastung bei einem Elektrizitätswerk 38 mit mehreren Kabeln, die in an sich bekannter Weise z.B. im Dreieck angeschlossen sind« In der Fig.6 1st ein Hochspannungskabel 36 dargestellt, an dessen das Spannungsgefälle beeinflussenden Elemente

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vorherbestimmte Spannungen mit Hilfe eines einstellbaren Spannungsteilers *K/ angelegt werden können, wobei jede Spannung einzeln einstellbar ist. Der Spannungsteiler ^O arbeitet von sich aus in dertfeise, dass bei Spannungsstößen die Änderung des Spannungsgefälles auf die verschiedenen Elemente 26 proportional aufgeteilt wird. Bei dieser Anordnung wird die Intensivierung örtlicher Spannungsgefälle bei plötzlichen Stromstößen oder bei Ubergangsbedingungen gering gehalten. Zum Hegulieren des Leistungsfaktors werden die verschiedenen Abgriffe des Spannungsteilers entweder von Hand oder von selbsttätigen Leistungsfaktormessinstrumenten mit Hilfe von Motoren so eingestellt, dass die kapazitive Belastung des Kabels 36 geändert wird· Auf diese Weise wird die übertragungsleitung kritisch belastet gehalten.

Die Fig.7 zeigt eine andere Möglichkeit für die Erzeugung der gewünschten kapazitiven Belastung. In diesem Falle werden die einzelnen vorherbestimmten Spannung von einem Transformator k2 erzeugt, dessen sekundäre Ausgänge aus einstellbaren Transformatoren von der Ausführung der VARIACS erhalten werden, (die von der General ßadio Company hergestellt werden), welche Transformatoren von einer den Leistungsfaktor messenden Einrichtung Ml· gesteuert werden. Die vorherbestimmten Spannungen werden daher so verändert, dass der gewünschte leistungsfaktor Eins erzielt wird.

Die Erfindung verleiht einem Übertragungskabel eine Reihe von Vorzüpcen. Es werden zuerst einmal die günstigsten Spannungsgefälle erzeugt, so dass höhere Spannungen verwendet werden können,und eine weniger wertvolle Isolation. Ferner wird die Gefahr einer Zerstörung des Kubeis verringert und ein Leckstrom gering gehalten· Zweitens vermittelt das Kabel selbst eine Information über den Zustand der Isolation. Dritten*³ kann bei dem über tr agunp.s kabel nach

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der Erfindung die kapazitive Belastung reguliert und aamit der Leistungsfaktor fiins erreicht werden·

Beschreibung der Isolatoren .

JiS liegen häufig Umstände vor, in denen ein Leitungskabel, eine Platte oder ein Gerüst, an dem (der) eine hohe elektrische spannung liegt, das auf einem unter einer niedrigen Spannung stehenden Glied abgestützt werden muss, zu welchem Zweck ein in der ffif.Q dargestellter Abstandshalter mit einem Aufbau zum Beeinflussen des Spannungsgefälles verwendet wird. In diesem Falle steht die Platte 50 unter Hochspannung, während am Basisglied eine niedrige Spannung liegt. Der Aufbau 5^ besteht nach der Erfindung aus den isolierenden Lagen 56A, 56B, 56G und 56D, die mit den elektrisch leitenden Elementen 58A, 5&B und 58c abwechseln» Wie bereits beschrieben, werden die elektrisch leitenden Elemente mit einem geeigneten Spannungsteiler oder mit einem Transformator verbunden, der an den genannten Elementen eine Spannung nach den bereits behandelten Grundsätzen aufrechterhalten. Auf diese V/eise wird die unter Hochspannung stehende Platte 50 von der Basis 52 elektrisch isoliert, an der eine niedrige Spannung liegt, wobei der das Spannungsgefälle beeinflussende Aufbau 5^ ein Spannungsgefälle erzeugt, das das Isoliermaterial gegen einen Durchschlag schützt.

üis gibt Fälle, bei denen ein hochspannungskabel durch eine Metallplatte hindurchgeführt werden muss, an der eine niedrige Spannung liegt, z.B. wenn die Leitungen aus Transformatoren, Gehauser usw. herausgeführt werden müssen, as wird darauf hingewiesen, dass in derartigen Fällen ein Durchschlag der Isolation häufig eine heftige Explosion verursacht, bei der heiße Gase, flüssigkeiten und hetalle über eine verhältnismäiäig groue Fläche verstreut werden, und wobei die iiinrichtung zertrümmert wird.

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Die Pig,9 zeigt eine Anordnung, bei der die Erfindungangewendet ist, und die eine verbesserte Durchführungsbuchse 62 darstellt. In diesem Falle soll der unter Hochspannung stehende Leiter 2o durch eine Hetallplatte 6^ hindurchgeführt werden, an der eine niedrige Spannung liegt, und es muss zwischen dem Leiter und der Hatte eine Isolation und ein Abstand vorgesehen werden. Die Isolation kann aus einem Kunststoff, aus einem keramischen oder aus einem anderen geeigneten I-iaterial bestehen. Die Isolierungsanordnung kann einen das Spannungsgefälle beeinflussenden Aufbau aufweisen mit der Ausnahme, dass im vorliegenden Falle dieser aus einer anderen Ausfuhrung besteht, wie in der Fig.9 dargestellt. Der Längsschnitt zeigt die elektrisch leitenden Elemente 66A, 66B und 66G, die mit mehreren isolierenden Lagen 68A, 68B und 68C abwechseln. An die elektrisch leitenden Elemente werden vorherbestimmte Spannungen angelegt, wie bereits beschrieben, um am Isoliermaterial ein bestimmtes Spannungsgefälle zu erzeugen, wobei die gesamte Anordnung sich in einer Umhüllung 70 befindet, die aus einem Epoxidharz, aus Glas, aus einem keramischen oder einem anderen geeigneten waterial besteht.

Es sei noch bemerkt, dass immer die Gefahr eines Überschlags besteht, d.h. die Möglichkeit, dass zwischen den austretenden Enden des Leiters 20 und der unter einer niedrigen Spannung stehenden Platte-6k ein Leckstrom auftritt· Ist dieser Leckstrom schwach, so kann er zugelassen werden; wird dieser Leckstrom jedoch stark, oder es bildet sich ein Lichtbogen, so kann dieser Vorgang zu einer erheblichen Beschädigung führen. Die Fig.9 zeigt, dass der obere Teil der Umhüllung 70 gewellt ausgestaltet ist und eine an sich bekannte Maßnahme darstellt· Hierdurch wird zwischen der Platte bk und dem austretenden Ende des Hochspannungsleiters 20 ein

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langer Leckstrompfad geschaffen. An der gewellten Außenseite suchen sich jedoch Staub und sonstige Fremdstoffe abzusetzen, die in derselben Weise wirken wie die bereits genannten Unstetigkeiten und Einschlüsse, und die örtlich steile Spannungsgefälle erzeugen . Diese verursachen ortsgebundene Überschläge, die ihrerseits noch steilere Spannungsgefälle erzeugen» Da die Wirkungen sich summieren, so wird der elektrische Widerstand herabgesetzt mit der Folge, dass Überschläge entstehen. Um diese zu verhindern, bestand die einzige befriedigende Maßnahme bisher darin, die angesammelten Fremdstoffe periodisch abzuwaschen·

Der untere Teil der Fig.9 zeigt, in welcher Weise die Erfindung zum Verhindern solcher Überschläge angewendet werden kann· Nach der Darstellung enden die das Spannungsgefälle beeinflussenden Elemente im Innern einer dünne keramischen Kappe 60, wobei die benachbarten Enden der elektrisch leitenden Elemente Spannungsgefälle erzeugen, die an der Außenseite der Kappe 60 aufzutreten suchen. Die keramische Kappe 6ü schützt den Aufbau vor Einflüssen aus der Umgebung, wenn dies erforderlich ist. Wie bereits beschrieben, werden die Spannungsgefälle an der Außenseite der Kappe 6ü aufrechterhalten, so dass örtlich begrenzte Überschläge verhindert werden und damit ein Anwachsen zu einem zerstörenden großen Überschlag. Es wird ferner darauf hingewiesen, dass das untere Ende der Buchse 62 spitz ausläuft und nicht abrupt endet. Diese Zuspitzung führt dazu, dass zwischen'den Enden der leitenden Elemente ein größerer Abstand besteht, so dass zwischen den Enden dieser Elemente sich eine größere Menge des Isoliermaterials befindet, wodurch die Gefahr eines örtlichen Überschlages weiterhin vermindert wird. Während in der Pig.9 für die Zwecke dar Beschreibung eine bisher übliche Buchse mit gewellter Außenseite dargestellt wurde,

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so würde eine Buchse nach der Erfindung an beiden Enden spitz auslaufen und den dargestellten Aufbau aufweisen.

Der Aufbau nach der Pig.9 kann natürlich aus konzentrische! Lagen bestehen, wie bereits beschrieben. Es wurde ferner bereits beschrieben, dass zum Anlegen von vorherbestimmten Spannungen an die elektrisch leitenden Elemente ein Spannungsteiler benutzt werden kann, und die ./ig. 10 zeigt einen inneren Spannungsteiler, der hergestellt und benutzt werden kann. Die Pig.Il zeigt ein Blatt aus einem biegsamen Isoliermaterial 72, das einen Belag 7^ aus einem elektrischen Widerstandsmaterial trägt. Dieses Blatt wird um den Leiter 20 spiralig herumgewickelt, wie in der Fig.10 dargestellt, wobei mit einander abwechselnde Lagen aus einem Isoliermaterial und aus einem elektrisch leitenden Material gebildet werden, von denen das letztgenannte Material an dem einen Ende mit dem Hochspannungsleiter 20 in Berührung steht, während das andere Ende mit der unter einer niedrigen Spannung stehenden Platte verbunden wird. Bei dieser Anordnung wirkt der Belag aus dem elektrischen Widerstandsmaterial 7k als innerer fortlaufender Spannungsteiler, so dass jeder Teil des Widerstandselementes 7^ in. bezug auf andere Teile ein anderes Potential aufweist. Auf diese Weise wird für { das Spannungsgefälle eine vorherbestimmte Kurve erhalten·

Wenn gewünscht, kann der Belag aus dem Widerstandsmaterial mit einer ungleichmäßigen Dicke hergestellt werden, wobei ein nicht normales Spannungsgefälle erzeugt wird, das einer der Kurven 30, 32 oder Jk in der Fig.2 entspricht oder einer gewünschten Zwischenkurve. Andererseits kann der Aufbau auch aus einer Anzahl von koaxialen, das Spannungsgefälle beeinflussenden Elementen bestehen, wobei benachbarte Elemente durch spiralig verlaufende Spannungsteiler der oben beschriebenen Ausführung mit einander verbunden sind.

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Wir bereits erwähnt, werden die meisten Hochspannungsfernleitungen von Masten getragen, die das .Erdpotential aufweisen. Da an den Leitungen die Hochspannung liegt, so. müssen die-se mit Hilfe von Isolatoren von den Hasten entfernt gehalten und an diesen aufgehängt werden, welche Isolatoren Widerstandsfest für die Hochspannung und das erzeugte elektrische Feld sein müssen. Das elektrische F.eld bestimmt weitgehend den inneren Aufbau der Isolatoren und das zum Herstellen benutzte Material, während die Hochspannung weitgehend die äußere Form der Isolatoren bestimmt. In den genann-

Fig. ten Fällen kann der Hängeisolator 80 nach der/12 verwendet werden.

Die untere Stange 82 dieses Isolators ist an einem Hochspannunffsleiter 8^- angebracht oder in diesen eingehängt, während die metallische obere Platte 86 des Isolators an einem (iuerarm des hastes angebracht ist. An der Platte 86 ist ein isolierender Zylinder b7 befestigt, der,einen aus Metall bestehenden Kegelstumpf 69 trägt. Der Kegelstumpf 89 ist seinerseits an einem kegeistumpfförmigen Mantel 91 aus einem keramischen Material, Epoxidharz, u^las oder aus einem anderen geeigneten Material befestigt, welcher Mantel einen Isolierkörper 93 umschließt, der aiis einem Isoliermaterial besteht. Da der Aufbau nach der Fig. 12 unter einer Zugbelastung' steht, so ist die Tragstange 82 im Innern des körpers 93 mit Hilfe eines kugelförmig ausgestalteten ündes verankert.

An der Tragstange 82 liept offenbar eine hohe Spannung, da die Stange sich in der Nähe des Hochspannungsleiters b4 befindet, während an der Abdeckplatte 86 eine niedrige Spannung li< _t'.t_f da die Platte sich in der Nähe des Mastes befindet, ü's kanu daher die d..r Spannungsgefälle beeinflussende "Anordnung, nach d«r nrf indunr vorgesehen werden.

Wie in der Fig.12 dargestellt, kann eine Hei lie von das

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Spannungsgefälle beeinflussenden Elementen 86 vorgesehen werden, die in Isolierkörper 93 mit Abstand von einander angeordnet sind. Auf diese V/eise kann das elektrische Feld so beeinflusst werden, dass ein gewünschtes Spannungsgefälle erzeugt wird. Wie bereits beschrieben, können die Elemente 88 entweder rohrfrmit ausgestaltet und konzentrisch angeordnet werden, wobei diesen Elementen die erforderlichen Spannungen über spiralig verlaufende Widerstände zugeführt werden, die einen Spannunpjsteiler bilden, oder es kann auch die spiralige Anordnung nach der Fig.9 verwendet werden·

Es wird darauf hingewiesen, dass der Aufbau 80 am unteren Ende mit knollenartigen vorstehenden Teilen 92 zwischen den Enden der Elemente 8b versehen ist, wodurch lange Leckstrompfade geschaffen werden, die die Gefahr eines örtlichen Überschlages verringern, bekanntlich sind die Lauferwellen elektrischer Generatoren häufig geerdet, während die Schleifringe mit der Hochspannungswicklung verbunden sind. Die Schleifringe drehen sich mit dem Läufer und stehen mit ortsfesten Stromabnehmerbürsten in Berührung, ua an den Schleifringen die Hochspannung liegt, so müssen diese '/.epL-ezi die geerdete Läuferwelle isoliert werden. Es bestand bisher beständig die Gefahr einer Lichtbogenbildung und einer Zerstörung der Isolation an den Schleifringen als Folge des an dieser Stelle bestehenden hohen Spannungsgefälles· Die Fig.13 zeigt eine Anordnung zum Beeinflussen des Spannungsgefälles 96, die zwischen der Läuferwelle IGG und den unter Hochspannung stehenden Schleifringen 98 vorgesehen ist, die mit der Hochspannungswicklung in Verbindung stehen, wie bereits beschrieben, sind die das Spannungsgefälle beeinflussenden Elemente 1G2 zwischen den isolierenden Lagen 104· angeordnet und atehen mit geeigneten Spannungsquellen in Verbindung, wie bereit» beschrieben.

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Beschreibung des von der Spannung beeinflussten Kondensators

Bekanntlich werden in elektrischen Schaltungen Kondensatoren weitgehend verwendet, und in der Fig.1*1- ist eine solche Schaltung dargestellt. In diesem Falle ist eine Spule 110 zu einem Kondensator 112 parallelgeschaltet und bildet mit diesem einen abgestimmten Resonanzkreis, dessen Resonanzfrequenz von der Induktivität der Spule und von der Kapazität des Kondensators bestimmt wird. Ist eine Resonanz bei einer einzelnen feststehenden Frequenz erwünscht, so stehen auch die Kapazitäts- und Induktivitätswerte fest. Ist jedoch eine Resonanz innerhalb eines Bereiches von Frequenzen erwünscht, so muss entweder der Kapazitätswert oder der Induktivitätswert verändert werden können. Als Beispiele für einen, solchen Verwendungszweck seien Oszillatoren mit einer veränderbaren Frequenz, selbsttätige Frequenzsteuerkreise für FM-Radiogeräte usw. angeführt.

Die Fig.15 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform der Erfindung, die als ein elektronisches Bauelement verwendet werden kann· In diesem Falle die ein Stück Kabel 114 gleich dem in Verbindung mit der Fig.4 beschriebenen Kabel, das jedoch nur einen Zwischenleiter 26E aufweist, als Kondensator in einem abgestimmten Kreis. Der leiter 26E steht mit einer Klemme 116 in Verbindung, die ihrerseits an eine Quelle einer Steuerspannung angeschlossen ist, während der Leiter 20 und die Abschirmung 22 als kapazitive Leiter eines abgestimmten Kreises zusammengeschaltet sind. Wird an die Klemme 116 keine Spannung angelegt, so hängt der Kapazitätswert des Kondensators 114 von deasen körperlicher Größe, von dem Abstand und der Ausgestaltung des inneren Leiters und der äußeren Abschirmung ab sowie von den elektrischen Merkmalen des

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Isoliermaterials und von der Länge des Kabels. Der Ruhewert des kabelkondensators ll*l· kann daher aus einem gewünschten Wert bestehen.

Zum Verändern der Resonanzfrequenz wird an die Klemme eine Steuerspannung angelegt, wobei der Scheinwert der Kapazität verändert wird. Als Folge dieser iinderung schwingt der Kreis nunmehr bei einer anderen Resonanzfrequenz. Die Steuerspannung kann aus einer Abweichungsspannungsquelle, einem Phasendiskriminator, einem Flip-flop-Kreis oder aus einer anderen geeigneten Schaltung erhalten werden, wobei die geänderte Resonanz zum Steuern eines Cszillators, des Empfanges eines FM-üadiogerätes oder dergleichen benutzt werden kann. Auf diese Weise kann die beschriebene Ausführungsform der Erfindung in elektronischen Schaltungen als spannunssgesteuerter Kondensator benutzt.werden.

Wie bereits beschrieben, weist ein Kabel gleich dem in der Fig.15 dargestellten ein konvertierendes elektrisches r'eld auf, und die Steuerspannung wirkt nicht linear. Damit die Steuerspannung linear wirken kann, wird die Elockanordnung nach der Fig.l6 benutzt. In diesem Falle besteht der Blockkondensator aus einer Letallplatte 22ä, einem Isolator 28D, einer hetallschicht 26F, einem Isolator 28h und aus einer hetallplatte 2ÜA. Da die Ruhekapazität des Blockkondensators HB von dessen Größe, den Isolatoren, dem Abstand usw. abhängt, so kann der Blockkondensator so bemessen werden, dass er den gewünschten Ruhekapazitatswert aufweist.

Wenn gewünscht, kann der kondensator auch kugelförmig ausgestaltet werden, so dass er bei kleinstem Raumbedarf den größten Kapazitätswert aufweist.

Die Fig.17 zeigt eine Kurve 12ü für ein normales Spannungsgefälle, daa bei der Kabelanordnung nach der Fig.15 auftritt.

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Wie an sich bekannt, entspricht die Fläche unter der Kurve 120 der im Kabelkondensator 114 gespeicherten Energie. Die Pig,17 zeigt ferner die Kurve 122 für ein nicht normales Spannungsgefälle, das erzeugt wird, wenn an das Element 26E oder an das Element 26P in der Fig.16 eine Steuerspannung angelegt wird, wobei die Fläche unter der Kurve 120 der im Kabelkondensator gespeicherten Energie unter normalen Spannungsbedingungen entspricht, während die Fläche unter der Kurve 122 der im Kabelkondensator bei nicht normalen Spannungsbedingungen gespeicherten Energie entspricht. Die schraffier ten Flächen zwischen den Kurven steltendie zusätzliche Energie dar, die gespeichert und benutzt werden kann, wenn der Kabelkondensator 114 nach der Fig. 15 oder der BloöÄkondensator 118 nach der Fig. 16 als elektronisches Bauelement verwendet wird« Wird diese Energie über die Klemme 116 aus derselben Spannungsquelle zugeführt, die den Kabelkondensator 114 versorgt, so ist die gesamte kapazitive Energie, die der Spannungsquelle bei nicht normalen Spannungsbedingungen entnommen werden kann, größer als bei normalen Spannungsbedingungen· Da die Speicherkapazität eines Kondensators dem Kapazität swert proportional ist, so erscheint die erhöhte Energiespeicherung als Folge nicht normaler Spannungsbedingungen für die Spannungsquelle als eine Erhöhung der Kapazität» Wird jedoch die Energie über die Klemme 116 aus einer anderen Spannungsquelle und nicht aus der den Kondensator 114 versorgenden Spannungsquelle zugeführt, so wird die kapazitive Energieströmung in den Kondensator 114 über die Klemme 20 herabgesetzt, da die Energieströmung zur Klemme 116 erhöht wird, wobei die wirksame Kapazität des Kabelkondensators 114 herabgesetzt wird. Hieraus geht hervor, dass die wirksame Kapazität des Kondensators dadurch verändert werden kann, dass die zur Klemme

116 geleitete Energie verändert wird, ganz gleich, ob eine gemeinsame

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Spannungsquelle oder zwei gesonderte Spannungsquellen benutzt werden.

Beschreibung des Verstärkers

Die beschriebene Erfindung kann auch bei einem Verstärker angewendet werden. Die Fig.18 zeigt eine Kurve 124 für ein normales Spannungsgefälle, das bei der Verwendung eines Kabelkondensators der beschriebenen Art erzeugt wird, wobei die Form der Kurve 124 bestimmt wird von dem Durchmesser des in der Mitte gelegenen Leiters und von dessen Abstand von der Ummantelung, sowie von der Art des verwendeten Isoliermaterials. Wie bereits beschrieben, ist der Spannungsgefällekurve 126 eine Steuerspannung Vl zugeordnet. Nach den vorstehenden Ausführungen würde ein das Spannungsgefälle beeinflussendes Element in einer Entfernung R6 eine nicht normale Spannung V3 und eine normale Spannung V2 erhalten, wobei die Differenz aus der Spannung V4 besteht. Eine kleine Eingangsspannung Vl erzeugt daher eine hohe Ausgangsspannung V4, so dass die Anordnung als Spannungsverstärker wirkt.

Durch eine geeignete Anordnung der das Spannungsgefälle beeinflussenden Elemente und durch entsprechende Bemessung der Kabalparameter, kann das Ausmaß und die Art der Verstärkung bestimmt werden.

Es kann mathematisch bewiesen werden, dass eine Verstärkung von der in Verbindung mit der Fig.18 beschriebenen Art auch Änderungen des elektrischen Stromes umfasst. Das heißt, wird der gewissen Elementen zugeführte Strom geschwächt, so wird der von anderen Elementen aufgenommene Strom verstärkt· Die offenbarte Ausführungsform kann daher auch als Stromverstärker wirken, welche Tatsache in gewissen elektronischen Schaltungen im besonderen bei solchen,in denen Transistoren verwendet werden, ein besonders erwünschtes Merkmal darstellt.

ORIGINAL INSPECTED

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Beschreibung des Impedanzwandlers

Bekanntlich stellt jede Kombination von Schaltungselementen, die das Verhältair· von Spannung und Strom in einer Schaltung ändert, ganz gleich, ob eine Verstärkung erfolgt oder nicht, einen Impedanzwandler dar. Wie bereits beschrieben, kann die Erfindung zum Erhöhen der Spannung und zum Verstärken des Stromes benutzt werden, so dass'es keines Beweises bedarf, dass die Erfindung auch als Impedanzwandler verwendet werden kann»

An den beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung können von Sachkundigen Änderungen, Abwandlungen und Ersetzungen vorgenommen werden. Die Erfindung selbst wird daher nur durch die beiliegenden Patentansprüche abgegrenzt.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1) Elektrische Einrichtung mit einem ersten elektrisch leitenden Glied, mit einem vom genannten ersten Glied mit Abstand angeordneten zweiten elektrisch leitenden Glied, wobei zwischen den genannten Gliedern ein elektrisches Feld erzeugt wird, wenn an die genannten Glieder eine Spannung angelegt wird, welches elektrische Feld ein normales Spannungsgefälle aufweist, das zum Teil von der Ausgestaltung der genannten Glieder und zum Teil von deren Abstand von einander abhängt, welches Spannungsgefälle bei dem zwischen den genannten Gliedern angeordneten Isoliermaterial einen elektrischen Durchschlag zu verursachen sucht, gekennzeichnet durch eine zwischen den genannten Gliedern angeordnete, das Spannungsgefälle beeinflussende Struktur, die aus mindestens zwei Lagen des elektrischen Isoliermaterials und aus mindestens einer Lage eines elektrisch leitenden Materials besjbeht, welche Lagen mit einander abwechseln, welche elektrisch leitende Lage eine normale elektrische Spannung anzunehmen sucht, die von der räumlichen Lage der elektrisch leitenden Lage im genannten elektrischen Feld abhängt, und durch eine vom elektrischen Feld unabhängige Einrichtung, die an die genannte elektrisch leitende Lage eine vorherbestimmte elektrische Spannung anlegt, wobei das genannte Spannungsgefälle beeinflusst wird.

2) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die das Spannungsgefälle beeinflussende Einrichtung die genannte normale Spannung an der elektrisch leitenden Lage aufrechterhält.

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3) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die das Spannungsgefälle beeinflussende Einrichtung an die elektrisch leitende Lage eine nicht normale Spannung anlegt.

4) Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass mehrere elektrisch leitende Lagen in Richtung vom ersten Glied zum zweiten Glied mit mehreren elektrisch isolierenden Lagen abwechseln.

5) Einrichtung nach einem der Amsprüche 1 bis k_t dadurch gekennzeichnet, dass die mit einander abwechselnden Lagen eben sind.

6) Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis ^, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte erste Glied aus einem langgestreckten elektrisch leitenden Draht besteht, dass die mit einander abwechselnden Lagen rohrförmig ausgestaltet und zum Draht konzentrisch angeordnet sind, und dass das genannte zweite Glied die genannten Lagen konzentrisch umgibt.

7) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte erste Glied aus einem einem in der Längsrichtung verlaufenden Stab besteht und an einem Ende freiliegt, dass die mit einander abwechselnden Lagen im wesentlichen konzentrisch zum genannten Stab angeordnet sind, und dass Mittel vorgesehen sind, die die angrenzenden Enden der elektrisch leitenden Elemente umfassen und am freiliegenden Ende des genannten Stabes ein bestimmtes Spannungsgefälle erzeugen.

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8) Einrichtung nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der elektrisch leitenden Lagen aus einer Folie eines elektrisch leitenden Materials auf einem Rohr eines elektrisch isolierenden Materials besteht.

9) Einrichtung nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der elektrisch leitenden Lagen aus einer wendeiförmigen Umwicklung eines elektrisch leitenden Streifens auf einem Hohr aus einem elektrisch isolierenden Material besteht#

10) Üinrichtung nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der elektrisch leitenden Lagen aus einem Geflecht aus einem elektrisch leitenden Material auf einem Rohr des elektrisch isolierenden Materials besteht.

11) Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte, die Spannung anlegende Einrichtung aus einer Spannungserzeugungseinrichtung besteht, die zwischen das erste und das zweite Glied geschaltet ist und die genannten vorherbestimmten Spannungen erzeugt.

12) Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungserzeugungseinrichtung aus einem Spannungsteiler besteht,

13) Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannuiugserzeugungseinrichtung aus einem Transformator besteht.

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Einrichtung nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungserzeugungseinrichtung Mittel zum Verändern der genannten vorherbestimmten Spannungen aufweist, und dass zwischen das erste und das zweite Glied eine Einrichtung mit einer den Leistungsfaktor messenden Vorrichtung zum Verändern der genannten vorherbestimmten Spannungen geschaltet ist.

15) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die das Spannungsgefälle beeinflussende Struktur aus mehreren Lagen eines elektrisch isolierenden Materials und aus mehreren Lagen eines elektrisch leitenden Materials besteht, die zwischen den genannten isolierenden Elementen angeordnet sind, und dass die eine Spannung anlegende Einrichtung an die elektrisch leitenden Lagen vorherbestimmte elektrische Spannungen zum Beeinflussen des Spannungsgefälles anlegt.

16) Einrichtung nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, dass die das Spannungsgefälle beeinflussende Struktur aus einer Folie eines elektrischen isolierenden Materials besteht, die an der einen Seite mit einem Belag aus einen elektrischen Widerstandematerial versehen ist, welche Folie um eines der genannten Glieder spiralig herumgewickelt ist, so dass das eine Ende des elektrischen Widerstandsbelages mit dem einen Glied einen elektrischen Kontakt aufweist, während das andere Ende des elektrischen Widerstandsbelages mit dem anderen Glied einen elektrischen Kontakt aufweist, und dass der genannte Belag zwischen den genannten Gliedern einen Spannungsteiler bildet·

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17) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die das Spannungsgefälle beeinflussende Struktur aus mindestens zwei Lagen eines elektrisch isolierenden Materials und aus mindestens einer Lage eines elektrisch leitenden Materials besteht, die zwischen den genannten isolierenden Elementen angeordnet sind, und dass die eine Spannung anlegende Einrichtung an das elektrisch leitende Element eine Steuerspannung anlegt, die bewirkt, dass die Kombination als ein elektronisches Bauelement wirkt.

18) Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, % dass die genannte Kombination aus einem Kabelkondensator besteht.

19) Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Kombination aus einem Blockkondensator besteht·

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