Kurze Zusammenfassung
Der kapazitive Transformator ist ein neues Bauteil in der Elektronik, das
die Stromverteilung durch Kapazitäten erleichtert.
Der kapazitiven Transformator der durch eine Wechselspannung am
Eingang, das den gesamten Eingangsstrom auf einen definierten
Ausgangstrom der sekundären Seite verteilt
Die Erfindung besitzt den Vorteil, dass der induktive Blindstrom durch den
kapazitiven Bindstrom kompensiert wird.
Die Erfindung betrifft ausserdem einen zusätzlichen Austauschbehälter für
das Dielektrika, dass durch eine Elektrolytpumpe für die Kühlung an einen
externen Kühlkörper geführt wird.
Im kapazitiven Transformator ist ein Elektrolytpapier das Sinusförmig
geformt ist. Dadurch wird dieses vom Elektrolyt durchströmt.
Das Dielektrikum kühlt die Platten des kapazitiven Transformators.
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Die Beschreibung des kapazitiven Transformators
Titel: Der kapazitive Transformator
Beschreibung:
Mit einem kapazitiven Transformator wird der Strom der fliessen soll,
durch die Grösse der Fläche der sekundären Platten ( 3.) 9.) 8.) 10.) )
definiert. Der kapazitive Transformator bezweckt, dass der den elektrische
Blindstrom von einer primären Seite auf eine sekundäre Seite
umgewandelt wird. Die Wechselspannung bleibt auf der sekundären Seite
gleich wie an der primären Seite. Die Wechselspannung wird mit sehr
geringem Verlust übertragen.
Mit der Erfindung wird ein Signal von der einzelnen primären Seite auf die
Mehrzahl der sekundären Seiten übertragen und galvanisch getrennt.
Eine sehr interessante Anwendung ist, wenn das Bauteil in einem
Resonanzschwingkreis mit Spulen verwendet wird.
Das elektrische feld zwischen den Kondensatorenplatten soll dem magnetischen Feld welche die Kondensatorenplatten umwickelt entgegen gekopelt sein.
Man erhält somit eine elektrische schwingung zwischen den Feldplatten und eine magnetische schwingung an den Kupferwicklungen. Die Kapazität der Platten soll umgekehr porportional dem Blindwiderstand der Spulen sein. Dies ergibt die Schwingkreisformel welche beim PLC oder VOC Osszilator zu berechnen ist. Um das Freischwingende Bauteil genauer zu definieren; wickle einen Kupferdraht um einen Kondensator, und lass durch die Kupferspule eine Wechselspannung. Am Kondensator(sollte dipolar sein) misst du eine Wechselspannung. Dies ist der Maxwell erhaltungsatz 2. Jedes elektrische Feld erzeugt ein gegengeladenes magnetisches Feld. Der Magnetische Fluss eines Rinkerntrafos wirkt zwischen den Trafoplatten eine Kapazität. Die Kapazität der Platten sollten nun einer natürlichen Frequenz von 14 Herz oder 28 Herz oder 7 Herz engegegengekoppelt dem Magnetischen Flusses der Spule in resonanz gebaut werden.
2. Nun wähle die Induktivität der Spule so dass sie der Resonanzfrequenz deines Osszilators entspricht. schalte die Spule welche du um einen Kondensator gewickelt hast paralell oder seriell zum Kondensator, du kanst durch die polarität eine Mitkopplung oder eine gegenkopplung verursachen. Die Resonanzfrequenz ist einfach f =2 pi wurzel (L *C). Nun wird das Bauteil in beliebiger grösse gebaut. Viel spass
Selbstschwingende
Systene erhalten somit einen sehr Wertvolle erweiterung. Somit ist die
kapazitive Kopplung gegeben. Somit lassen sich nicht nur Induktiv
gekoppelte sondern eben auch kapazitiv gekoppelte Schwingkreise bauen.
Die einzelnen Platten sind Gleichstrommässig voneinander getrennt. Dies
wird bei der Signalübertragung auf Transistoren und andere Halbleiter
verlangt. Die verschiedenen Lasten an der sekundären Seite sind
voneinander Gleichpannungsmässig getrennt.
Der sekundäre Ausgang wird mit einer induktiven Last z.B. ein Motor
belastet. Durch die Last fliesst der maximale Strom welcher durch I = U/R
definiert wird. Der induktive Blindstrom wird durch den kapazitiven
Blinstrom kompensiert. Die Blindleistung ist nahezu Null. Die Ladung Q
welche wird durch U * C = I * t definiert. Der Ausgangsstrom wird von
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dieser gegebenheit beeinflusst. An den primären Platten wird durch das
Anlegen einer Spannung ein elektrisches Feld aufgebaut. Das elektrische
Feld ist somit durch den Isolator (1.), 5.) abgeschirmt.
Durch Influenz, also die Verschiebung von Ladung im Dielektrika, werden
die Ladungsträger von der primären Platte auf die sekundäre Platte
verschoben. Die Ladung befindet sich auf der Oberfläche der Platten. Das
innere Material der Platte ist frei von elektrischen Feldern. Mit dem
kapazitiven Transformator wird der Strom auf verschiedene Lasten so
verteilt, wie die Last für den Strom ausgelegt ist.
Die Anpassung des Innenwiderstandes der Spannungsquelle lässt sich
durch eine Leistungsanpassung optimieren, indem der Induktive
Blindstromanteil durch die Kapazität um 90° Transformiert wird.
Durch die Ladung wird ein maximaler Strom fliessen, welcher nicht
überschritten werden kann.
Bei einem möglichen Kurzschluss verursacht durch die Last, wird der
Strom begrenzt. Durch einen hohen Stromfluss wird dass Elektrolyt (12.)
erhitzt und verdampft. Im schlimmsten Fall führt dies zu einer Explosion.
Abhilfe verschafft dabei das schnelle Austauschen von den Dielektrika
durch die Elektrolytpumpe. Je nach Elektrolyt wird der Innenwiederstand
und das Frequenzverhalten verändert.
In Figur 4 wird das Elektrolytpapier(3.), (7.) gezeigt. Durch das
Elektrolytpapier welches sinusförmig geformt ist, fliesst dass flüssige
Dielektrika (12) zwischen diesen Rillen von unten nach oben. Somit wird
das heisse Dielektrikum über das Pumpensystem (14.) in einen externen
Kühlkörper (11.) geführt und kann dort auskühlen.
In Figur1 wird der Schematische Aufbau gezeigt. Durch die
Rohranschlüsse (15.) wird dass Dielektrika vom kapazitiven Transformator
durch eine Pumpe (14.) in ein Flüssigkeitsbehälter (11.) geführt, wo Das
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Dielektrika (12.) auskühlen kann. Das kühle Dielektrika wird wieder in den
kapazitiven Transformator zurück gepumpt. Das Dielektrika fliesst in
einem Kreislauf.
Der innere Aufbau des kapazitiven Transformators ist in Figur 3
dargestellt. Die länge und die Fläch der Schichten wird mit der
Kapazitätsformel C = Eo * Er * (A / l) berechnet und dimensioniert. Der
innere Aufbau des kapazitiven Transformators besteht aus Schichten die in
der Reihenfolge nach Figur 3 aufeinander gelegt sind. Diese werden dann
wie in Figur 2 aufgerollt. Die Schichten sind wie folgt aufeinander
Aufgebaut:
Auf den Isolator (1.) wird ein Metallstreifen, die primäre Platte (2) gelegt.
Darauf wird das Elektrolytpapier (3) gelegt. Auf dieses wird die
gewünschte Anzahl sekundärer Platten (4.) , (9) gelegt. Darauf wird ein
weiterer Isolator (5.) gelegt. Darauf wird die positive primäre (6.) Platte
gelegt. Darauf wird ein zweites Elektrolytpapier (7.) gelegt. Darauf wird
die sekundäre negative Platte gelegt (8.), (10.). Diese Schichten werden
den der Länge nach wie in Figur 2 aufgerollt. Diese Rolle wird in einen
runden Röhreförmigen Aluminiumbecher (13.) geführt. Die
Isolationsschicht (1.) wird entlang der äussersten Schicht geführt. Dabei
kann keine leitende Schicht und kein Dielektrika den Aluminium Becher
berühren.
Oben und unten wird der mit einem runden Gummi oder Polymer der
Kapazitive Transformator abgedeckt. Dieser Gummi ist in Figur 6 als
Dichtung beschrieben. Die Anschussdrähte (16, 17, 18, 19) sowie die
Anschlüsse für die Elektrolytleitungen (15) werden aus der Dichtung
herausgeführt.(Figur 6).
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Das technische Gebiet für den kapazitiven Transformator ist die
Schwingkreistechnik um kapazitiv gekoppelte Schwinkreise zu bauen. Wird
um das Bauteil eine Spule gebaut erhält man nach Maxwell den 2.
Erhaltungssatz um neben dem Magnetfeld auch das Elektrische feld beim
Trafobau zu verwenden. Die Anwendung des kapazitiven Transformators
und deren Blindleistungskompensation wird bei der Signalübertragung
verwendet.
Darstellung der Erfindung
Die Erfindung löst das Problem der Stromverteilung an gleichohmigen
induktiven Lasten. Durch diese Erfindung ist es möglich die Lasten vom
Gleichstrom zu trennen. Die Last wird nur von dem Wechselstrom
durchflossen. Bei induktiven Lasten, wie bei Motoren führt der Motor zu
einem induktiven Blindstrom. Der kapazitive Transformator soll dem
induktiven Blindstrom durch den kapazitiven Blindstrom entgegenwirken.
Die Erfindung des wellenförmigen Elektrolytpapiers löst das Problem der
Hitzeabführung und fördert den Fluss des Dielektrika. Die Erfindung der
der Dielektrikapumpe ist für das fliessen des Dielektrika verantwortlich.
Die Erfindung lösst das Problem der Kopplung von Schwinkreisen. Somit
kann auch ein kapazitiver gekoppelter Schwinkreis gebaut werden und
nicht nur ein Induktiver.
Die Erfindung dient zum fangen von Elektrischen Felder in einem
induktiven Trafo. Maxwel beschreibt das Elektrische feld und das
kapazitive Feld um 90°verschoben. In einem induktiven Trafo kann das
Trafoblech mit den den Platten ersetz werden.
Die Ausführung der Erfindung
Der kapazitive Transformator kann als Gegenstück zum
Spulenkondensator in einem Resonanzschwingkreis verwendet werden.
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Praktisch ist dies für selbstschwingende Bautgruppen, welche in einem LC
Resonanzschwingkreis verwendet werden. Der Induktive Anteil erzeugt ein
Elektrisches feld welches in den Platten eine Polarität der Ladung
hervorruft. Das Bauteil kann in einem Spulentrafo als Kern verwendet
werden und das elektrische Feld „Einfangen". Somit lässt sich die
Permabilität des konventionellen Trafos verändern.
Wenn grosse Ströme verteilt werden müssen, ist es von Vorteil die
Frequenz der Wechselspannung zu erhöhen um damit einen kleineren
Innenwiderstand herzustellen.
In der Übertragungstechnik der Verstärkertechnik ist es von Vorteil, das
Trägersignal von Gleichspannung zu trennen. Um dieses Signal
gleichzeitig, parallel auf verschiedene Stufen, zu übertragen, ist der
Einsatz vom kapazitiven Transformator von Vorteil. Es ist möglich eine
Brückenschaltung anzusteuern.
Um den induktiven Blindstrom von Spulen zu kompensieren, wird in der
Praxis ein Kondensator zur Spule geschalten. Der kapazitive
Transformator reduziert den induktiven Blindstrom. Figur 6 zeigt ein
Anwendungbeispiel.
Berechnungen für den Stromfluss leitet man aus der Berechnung des
Kondensators ab. Das Produkt aus der Permittivität und der Fläche über
der Länge der sekundären Platten definieren die Kapazität. (C = Eo * Er *
(A/l)). Der Ausgangsstrom wird definiert aus dem Produkt von Kapazität
und der anliegenden Spannung durch die Lade und entlade Zeit.
( I = (C * U) / t). Der Innenwiderstand des kapazitive Transformator wirkt
wie ein Frequenzabhängiger Widerstand dieser Innenwiderstand der
Quelle lasst sich aus der Formel Xc = (2 * ∏ * f * C) - definieren.
Der Vorteil des Kapazitiven Trafos:
Es wird kein Kupfer für einen übertrager benötigt
Der Strom wird verlustarm übertragen
hoher Wirkungsgrad.
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Der Innenwiderstand der Quelle lasst sich mit Änderung der Frequenz
beeinflussen.
Patentansprüche
Keine, jeder darf diesen Bauen und anwenden.