NO141479B - Mast for baering av belysningsarmatur - Google Patents

Description

Strømretteranlegg med halvlederlikeretterelementer som elektriske ventiler.

Oppfinnelsen går ut på et strømretter-anlegg med halvleder-likeretterelementer, fortrinsvis slike på basis av en halvleder av germanium eller silicium eller en inter-metallisk forbindelse eller av lignende art, hvor flere parallelle grener i hver ventilanordning hos strømretteranlegget hver inneholder et halvleder-likeretterelement eller flere halvleder-likeretterelementer i serie. Ved slike strømretteranlegg, som for hver ventilanordning inneholder flere halvleder-likeretterelementer i forskjellige parallelle grener, er det viktig for en god ut-nyttelse av mulighetene for belastning av halvleder-likeretter-elementene at den samlede strøm som går over den enkelte elektriske ventilanordning, såvidt mulig blir fordelt med like andeler på alle parallelle grener i ventilanordningen. Ved ut-førelsen av slike strømretteranlegg har det imidlertid vist seg at en slik andelsvis lik strøm over de parallelle grener ikke er ti! å oppnå uten videre. Der har derfor allerede vært foreslått hjelpemidler til å oppnå en slik jevn andelsvis oppdeling av den samlede strøm som går over den elektriske ventilanordning, på de parallelle grener. Således er det kjent til dette formål å anordne en jernkjerne på hver av ledningene i de parallelle grener eller på holder-anordningen for likeretterelementene i de parallelle grener, slik at der da i de parallelle grener virker tilsvarende induktiviteter som fremtvinger en andelsvis lik oppdeling av strømmene på de parallelle grener. Dette krever dog et tilsvarende utstyr av slike jernkjerner eller gjør det nød-vendig å velge en spesiell konstruksjon for de enkelte likeretterelementer for at de skal kunne forsynes med resp. bære tilsvarende jernkjerner.

Til grunn for oppfinnelsen ligger nu den erkjennelse at den omtalte oppgave å fordele den samlede strøm som går over den elektriske ventilanordning, med like andeler på de parallelle grener også lar seg løse uten nødvendighet for å tilføye ekstra koblingselementer i innretningen.

Man går i denne forbindelse ut fra den betraktning at en andelsvis ulik oppdeling av ventilanordningens lokale ventilstrøm på dens parallelle grener for en vesentlig an-dels vedkommende kan tilskrives de forskjellige kommuteringsinduktiviteter som ved kommuteringen av strømmen mellom de faser som følger på hverandre i strøm-føringen, fører til forskjellig strømstig-ningssteilhet i de enkelte parallelle grener. Denne forskjell mellem kommuteringsin-duktivitetene blir nu ifølge oppfinnelsen motvirket på en slik måte at de såvidt mulig får samme størrelse.

Som grunnlag for gjennemførelsen av denne forholdsregel tjener i henhold til oppfinnelsen den betraktning at de forskjellige kommuteringsinduktiviteter har sin årsak i den på forhånd givne gjensidige geometriske tilordning av de parallelle ledningsgrener, en tilordning som samtidig for den enkelte parallellgren med hensyn til de parallelle grener i de andre faser bestemmer en også flatemessig bestemt flukssammenkjedning for parallellgrenens ledning og dermed den respektive induktivitet som den realiserer i vedkommende kommuteringskrets.

For å gi en noe mer inngående prinsipi-ell belysning av dette skal man først gå inn på det på fig. 1 viste prinsippskjema for en eksempelvis trefaset stjernekobling.

Her betegner 1—3 tilslutningene til et trefasenett. Dette mater tre halvlederven-tilanordninger 4—6 som hver har to parallelle grener 7, 8, resp. 9, 10, resp. 11, 12, som inneholder hvert sitt av halvleder-likeretterelementene 13—18. 19 betegner likeretteranordningens positive samleskinne med tilslutningen 20. Anleggets negative likestrøm-samleskinne er ikke antydet særskilt. Den ville f. eks. gå ut fra stjerne-punktet på sekundærsiden av matetrans-formatoren, som heller ikke er vist, og føre til forbrukeren.

Det skal nu antas at strømmen i et betraktet øyeblikk kommuteres fra ventilanordningen 4 til ventilanordningen 5. Ved begynnelsen av denne kommuteringspro-sess går en strøm it fra punktet 1 i den ene faseledning over ventilanordningen 4 og samleskinnen 19 til anleggets positive likestrømpol 20. Under kommuteringspro-sessen bygger der seg opp en strøm i2 som går fra punktet 2 på den annen faseledning over ventilanordningen 5 og samleskinnen 19 til likestrømpolen 20. I samme grad som denne strøm i, stiger, avtar strømmen i, slik at den strøm i2n som av-gis av likeretteranordningen, forblir praktisk talt konstant. Denne kommuterings-prosess kan ifølge en hjelpeforestilling også oppfattes slik at der i kommuteringskretsen i tillegg til strømmen ij og i2n som forblir uforandret, bygger seg opp en strøm i19 som går fra punktet 2 på den annen fase-til-førselsledning over ventilanordningen 5, samleskinnen 19 og ventilanordningen 4 til punktet 1 på den første fase-tilførsels-ledning. Denne strøm i19 bygger herunder opp strømmen i2 i ventilanordningen 5, mens den i samme grad motvirker strøm-men i, i ventilanordningen 4. Kommu-teringsprosessen er avsluttet såsnart strøm-men i19 har nådd verdien av strømmen i, i motsatt retning, hvorved sumstrømmen over ventilanordningen 4 da er blitt null. Stigningssteilheten for strømmene i9 og i10 over de parallelle grener henholdsvis 9 og 10 blir i avgjørende grad bestemt av de induktiviteter som gjennem-flytes av grenstrømmer i kommuteringskretsen.

Hvis man nu med hensyn til koblings-skjemaet på fig. 1 antar at dette samtidig til en viss grad skal anskueliggjøre en gjensidig geometrisk tilordning av de forskjellige ledningsgrener, så vil det innses at der er tilordnet stigningshastigheten for strømmen i9 en mindre induktivitet enn stigningshastigheten for strømmen i1(1, for strømløpet fra 2 over 15 til 9 og så over 19 og 4 til 1 er sammenkjedet med en svakere magnetisk fluks enn strømløpet fra 2 over 16 til 10 og så videre over 19 og 4 til 1, idet det siste strømløp omslutter en større flate. Under forløpet av kommuteringstiden vil altså strømmen i9 anta en høyere verdi enn strømmen iin.

Innenfor rammen av oppgavestillingen for oppfinnelsen gjelder det nu å skaffe en innbyrdes tilnærmelse av strømmene i9 og i10, noe som efter oppfinnelsens mål-setning skjer uten ekstra koblingselementer, nemlig ved innbyrdes tilnærmelse av de induktiviteter som bestemmer strøm-stigningssteilheten resp. -hastigheten i de parallelle grener. Efter de antydede be-traktninger betyr det å skaffe en like stor bestemmende induktivitet for strømløpet over de enkelte av de respektive parallelle grener i vedkommende kommuteringskrets. Det betyr videre, ut fra rene overveielser, følgende: Når én av de parallelle grener fører en mindre andel av ventilanordningens ventilstrøm enn en annen gren, må der skaffes en større induktivitet enn tid-ligere i veien for denne større strøm i kommuteringskretsen, enn strøm som for-løper over denne gren, over den ventilanordning som skal avløses i strømføringen, og over de hinannen avløsende faser i flerfasesystemet.

I praksis blir dette realisert idet man f. eks. allerede ved fremstillingen av an-legget, på grunnlag av den normale gjensidige geometriske anordning av ledningene i de parallelle grener innenfor samme ventilanordning og med hensyn på ledningene i de øvrige ventilanordninger resp. tilbakeledningen for et enveis-likeretter-system, bestemmer disse ledningers påreg-nelige andelsvise strømovertagelse, men efter denne konstatering foretar den egent-lige definitive forlegning av tilførselsled-ningene til likeretterelementene på en slik måte at der derved nu blir skaffet slike induktiviteter i den respektive kommuteringskrets med den fase som skal avløses i strømføringen, for de enkelte grener at en andelsvis lik fordeling av den samlede strøm som går over den enkelte ventilanordning, på de enkelte grener av denne ventilanordning blir fremtvunget ved formen og arten av forløpet av ledningene hes ventilanordningens parallelle grener i rum-met.

Hva som nettopp er anført som løs-ningsvei innenfor rammen av oppfinnelsen for tilfellet av prosjekteringen av et anlegg, kan på tilsvarende måte også fore-tas ved et allerede fremstillet anlegg, idet man som et første skritt måler de enkelte strømandeler i de parallelle grener av en ventilanordning og derefter forandrer den foreliggende ledningsføring på en måte som er gunstig for oppfinnelsens øyemed, slik at den effekt som tilstrebes ifølge oppfinnelsen, og hvis art allerede er be-skrevet ovenfor, blir oppnådd med den nye ledningsføring resp. -forlegning.

Anvendelsen av forholdsregelen ifølge oppfinnelsen vil nu under henvisning til fig. 2 bli anskueliggjort nærmere med hensyn til sin praktiske anvendelse.

På denne figur er der igjen delvis vist et stjernepunkt-strømretteranlegg oppbygget av ensartede koblingselementer svarende til eksempelet på fig. 1. For de koblingselementer som allerede forekommer i koblingen på fig. 1, er også de samme henvisningstall beholdt på fig. 2.

Som det allerede fremgår av en over-fladisk betraktning av denne fig. 2, er tilslutningene for ventilanordningens enkelte parallelle grener til den positive samleskinne 19, som her er vist å bestå av tre deler 19a—19c mellem sin venstre ende og tilslutningen 20, ikke lenger alle utført på samme måte med hensyn til formen av de ledninger over hvilke de forskjellige halvleder-likeretterelementer er forbundet med denne samleskinne. Således ser man ved ventilanordningen 4 at forbindelsesled-ningen fra katoden i halvlederelementet 14 ikke lenger bare er ført direkte i rett lmje til samleskinnen 19. Istedet er denne for-bindelsesledning, som er betegnet med 21, nu forlagt slik at den omslutter en ytter-ligere flate i tillegg nedenfor samleskinnen 19, slik at også denne flate blir med-bestemmende for den magnetiske flukssammenkjedning med tilledningen fra ven-tilen 14. Da induktiviteten imidlertid er proporsjonal med kvotienten hvor

d J

<D er den med lederen sammenkjedede magnetiske fluks og J strømmen gjennem lederen, så betyr den større flate som om-sluttes av ledningsgrenen 8, at en større induktivitet nu vil være bestemmende for stigningssteilheten resp. -hastigheten av strømmen ig. Derfor blir styrken av strøm-men i8 over grenen 8 ved slutten av kommu-teringsprosessen tilnærmet den samtidige verdi av strømmen i7 over grenen 7.

Tilsvarende forholdsregler er i henhold

til fig. 2 også truffet for grenene 15 og 17 i ventilanordningene henholdsvis 5 og 6. Det er her forutsatt at parallellgrenen 9 i ventilanordningen 5 førte en større an-delsmessig strøm enn grenen 10, og på tilsvarende måte er det for ventilanordningen 6 forutsatt at parallellgrenen 11 førte en

større andel av den samlede ventilstrøm 6 enn parallellgrenen 12, som ved et trefaset vekselstrømsystem fremgår av tids-rekkefølgen 1—2—3—1 osv. av spennings-halvbølgene i fasene 1, 2, 3 ifølge den teoretiske forklaring som ble utviklet ovenfor i forbindelse med koblings-skjemaet på fig. 1 for forløpet av kommuteringen av strømmen fra fase 1 til fase 2. Ledningen fra katoden i halvleder-likeretter-elementet 15 i parallellgrenen 9 av ventilanordningen 5 til ledningen resp. samleskinnen 19 er betegnet med 22 og er forlagt slik at den omslutter en magnetisk fluksflate som er øket i forhold til den som ville være gitt ved en enkel rett-linjet ledningsforlegning i henhold til skjemaet på fig. 1. For den strømandel som går over grenen 9 og likeretterelemen-tet 15 er således stigningssteilheten resp.

-hastigheten nedsatt og dermed også sluttverdien av strømmen ved utløpet av tiden for kommuteringen av strømmen fra fase

1 til fase 2. I ventilanordningen 6 er induktiviteten av parallellgrenen 11 likeledes

øket ved hjelp av en ny forlegning av ledningen 23 og en magnetisk fluksflate som dermed er trukket med inn i tillegg, hvorved stigningssteilheten resp. -hastigheten og dermed sluttverdien av strømmen in over halvleder-likeretterventilen 17 igjen er minsket.

På fig. 3 og 4, som utgjør to til hinannen svarende riss, er der anskueliggjort et eksempel på den geometriske forlegning av forbindelsesledningene fra halvleder-likeretterelementenes katoder til den felles samleskinne 19, resp. den ene like-strømpol 20, idet de ledninger som ligger nedenfor den strekpunkter te linje L—L på fig. 2, er gjengitt i form av skinner. For å tilkjennegi sammenhengen mellem disse figurer og fig. 2 på enkel måte er der for de tilsvarende forekommende ledninger som ligger likt i koblingsmessig henseende, benyttet samme henvisningstall med til-føyelse av en merkestrek.

På fig. 3 og 4 ser man igjen skinnene 7'—12' som svarer til ledningene 7—12. Ledningsdelen 19a av samleskinnen 19 er vist som en skinne 19a' som er bøyet til U-form, og som er elektrisk ledende festet dels til skinnen 7' og dels til skinnen 10'. Delen 19b av samleskinnen 19 er likeledes vist som en U-formig bøyet skinne 19b' som er festet dels til skinnen 10' og dels til skinnen 12'. Til ledningen 21 på fig. 2 svarer på fig. 4 igjen en U-formig bøyet skinne 21', men U-en er vendt opp ned i forhold til ledningsskinnen 19a'. Herved omslutter den U-formig bøyede skinne 21' likeoverfor samleskinnedelen 19a' en flate som er bestemmende for induktiviteten av ledningsgrenen 8' i vedkommende kommuteringskrets. Det samme gjelder for den U-formig bøyede ledningsskinne 22', som svarer til ledningen 22 på fig. 2, med hensyn på parallellgrenledningen 9'. Ledningsskinnen 23', svarende til ledningen 23 på fig. 2, har på fig. 3 en U-form med nedad-vendt åk, som bestemmer induktiviteten av ledningsskinnen 11' i den respektive kommuteringskrets.

Innenfor rammen av oppfinnelsen er det nu ikke ubetinget nødvendig at den enkelte U-formig bøyede skinne på forhånd er bøyet spesielt på passende måte fra et eneste stykke. Istedet kan man også benytte et oppbygningssystem som har rettlinjede ledningsskinner i forbindelse med passende vinkelstykker, slik at det blir mulig å fremstille en mangfoldighet av hen-siktsmessige ledningsføringer ut fra et få-tall av grunnformer som bygningsele-menter.

Et eksempel på en slik utførelse er vist i de til hinannen svarende riss på fig. 5 og 6. På disse to figurer er vist forbindelsesledninger som er formet praktisk talt på samme måte som på fig. 3 og 4, bare med den forskjell at den enkelte skinne, som efter disse figurer var bøyet til U-form, nu i henhold til fig. 5 og 6 bare er sammensatt av innbyrdes forbundne rettlinjede og vinkelformede stykker som konstruksjonselementer. Således består ledningen 21' på fig. 3 og 4 nu ifølge fig. 5 og 6 av rettlinjede skinnestykker 21'A— 21'C og vinkelstykkene 21'D og 21'E. Den U-formede skinne 22 på fig. 3 og 4 består nu i henhold til fig. 5 og 6 av de rettlinjede skinner 22'A—22'E og vinkelstykkene 22'F og 22'G. Den U-formede skinne 23' ifølge fig. 3 og 4 består ifølge fig. 5 og 6 nu av de rettlinjede skinner 23'A—23'C og vinkelstykkene 23'D og 23'E. Samleskinnedelen 19a' på fig. 3 og 4 består i henhold til fig. 5 og 6 av de rettlinjede deler 19a'A

—19a'E og vinkelstykkene 19a'F og 19a'G. Samleskinnedelen 19b' består nu av de rettlinjede skinner 19b'A—19b'C og vinkelstykkene 19b'D og 19b'E. Samleskinnedelen 19c' består nu av de rettlinjede skinne-

stykker 19c'A og 19c'B samt vinkelstykket 19c'C.

På fig. 7 er det sluttelig anskueliggjort hvorledes det i forbindelse med en bestemt formgivning av forbindelsesledninger også er mulig å benytte en bestemt tverrsnittsform av en del av en forbindel-sesledning med sikte på å oppnå en bestemt induksjonsverdi i overensstemmelse med oppfinnelsen. Dette er for enkelhets skyld anskueliggjort direkte ved en ledning som svarer til ledningen 23' på fig. 3—6. Mens der på fig. 3—6 ble benyttet skinner som hadde praktisk talt ensartet tverrsnitt, er den bøyleformede forbindel-sesledning 23' i detaljskissen på fig. 7 nu oppbygget av to skinnedeler 23'F og 23'H samt en sylindrisk massiv del 23'G som er forenet med hver av de to førstnevnte skinnedeler over en skrueforbindelse. Et rundt massivt legeme har som bekjent den største egeninduktivitet blant alle mulige tverrsnittsformer for en leder. Hvis der i forbindelse med oppfinnelsen blir gjort bruk av dette trekk, kan den utbuktning av ledningens sløyfeform som ellers må til for å gi en tilstrekkelig stor omsluttet magnetisk fluksflate, derfor bringes ned på en tilsvarende lavere verdi. Det kan være viktig allerede ut fra hensynet til plass-behovet, men også med sikte på å spare materiale. Eventuelt kan den nye tverrsnittsform samtidig være av betydning ut fra synspunktet øket mekanisk stabilitet.

For den gjensidige mekaniske og elektriske forbindelse av skinnedelene kan der benyttes skrueforbindelser eller også klemmeforbindelser. Samtidig kan skinnene, stengene eller rørene være innrettet slik at de stykker som er med på å danne den samlede ledning, kan innstilles trinløst eller i små trin i forhold til hverandre. Eventuelt kan man også gjøre bruk av begge forholdsregler samtidig i visse enkelområ-der av anordningen. For å oppnå en trin-løs innstilling av ledningsdelene under

anvendelse av en skrueforbindelse kan

man f. eks. forsyne den ene skinne med

én eller flere slissformede utsparinger, så de skruer som brukes for den gjensidige mekaniske forbindelse i vedkommende sliss eller slisser, kan forskyves i løsgjort til-stand av forbindelsesskinnen. I tilfellet av at der brukes rør eller stenger, kan man også benytte klemmeforbindelser, som f. eks. er utført i likhet med konusklemmer og efter tiltrekning av en overkastmutter skaffer en vrksom klemmeforbindelse ved tilstramning av konusen. I forbindelse med oppfinnelsen kan der også brukes prefabri-

kerte vinkelformede T-formede eller kors-formede hjelpe-elementer på forbindelses-stedene for skinnene, stengene eller rørene.

Claims (5)

1. Strømretteranlegg med én eller flere

ventilanordninger, hvor hver ventilanordning inneholder flere parallellgrener med minst ett halvleder-likeretterelement hver,karakterisert ved at ledninger i de parallelle grener forløpende mellem ventilene og felles tilslutningspunkter for disse grener eller til en samleskinne som er felles for grenene, forlegges slik i rom-met under hensyntagen til de induktiviteter de danner, at der for de strømmer som går over de forskjellige parallelle grener av de enkelte ventilanordninger, virker slike nye —■ økede eller minskede — induktiviteter ved hvis hjelp der finner sted en relativ oppdeling av den enkelte ventil-anordnings samlede strøm på dens parallelle grener, i retning av en gjensidig tilnærmelse av disse strømandelers styrke.

2. Strømretteranlegg som angitt i på-stand 1, karakterisert ved at ledninger som i og for seg ut fra rent kon-struktive synspunkter blir å forlegge rett-linjet, blir lagt vinkelformet, sløyfeformet eller vindingsformet på en slik måte at der bevirkes en økning eller minskning av den av dem omsluttede magnetiske fluks flate, svarende til den tilstrebede induksjonsverdi.

3. Strømretteranlegg som angitt i på-stand 1 eller 2, karakterisert ved at ledninger som fører til eller fra likeretterelementene og forbinder disse i de parallelle grener med et felles forgrenings-punkt ved ventilanordningen eller en samleskinne, er oppbygget av rør, stenger eller skinner på en slik måte at der ved eller mellem disse, fortrinsvis trinløst, kan innstilles rør-, stang- eller skinneformede forbindelsesledninger, fortrinsvis under anvendelse av gjensidige klemmeforbindelser, inntil den ønskede jevne andelsvise fordeling av strømmen over en ventilanordning på dennes parallelle grener er fremtvunget.

4. Strømretteranlegg som angitt i på-stand 3, karakterisert ved at der i de samme og/eller forskjellige parallelle grener er benyttet ledningsstykker med av-vikende tverrsnittsformer for oppnåelse av forskjellig spesifik egeninduktivitet pr. lengde-enhet.

5. Strømretteranlegg som angitt i en av de foregående påstander, karakterisert ved at forbindelsesledninger er sammensatt av rettlinjede og vinkelformede konstruksjonselementer.