NO133657B - - Google Patents

Description

Koblingsanordning med flere parallellkoblede tørrlikeretterelementer.

Oppfinnelsen angår koblingsanordnin-ger med flere parallellkoblede tørrlikeret-tere og dermed seriekoblede formagnetiserte metningskvelespoler. Koblingsanord-ningen ifølge oppfinnelsen er karakterisert

ved at der i anlegg for store strømstyrker

og med én-krystallinske halvleder-likerettere med høy strømtetthet, særlig silisium-celler, er seriekoblet med hvert enkelt likeretterelement en metningskvelespole hvis

likestrømformagnetisering er stilt inn på

en slik verdi at kvelespolen ved verdier av

driftstrømmen stigende fra null, til å begynne med forblir i mettet tilstand og først

ved overskridelse av en på forhånd gitt

maksimalverdi av strømmen mister sin

metning.

Ved parallellkobling av tørrlikeretter-elementer fås av forskjellige grunner en

ujevn strømbelastning på de enkelte elementer. Denne forskjellige belastning kan

f. eks. fremkalles av forskjeller i strøm-spennings-karakteristikkene. Særlig ved de

halvleder-likeretterelementer, eksempelvis

silisium-celler, som er kommet til anvendelse i større utstrekning i den senere tid,

gjør der seg bemerket en forskjell i belastning også på grunn av strømfortreng-ning, da det her er mulig å benytte en

særlig sammentrengt konstruksjon på

grunn av den lille romutstrekning og den

høye strømtetthet. Dessuten er disse likerettere ømfindtlige for overbelastninger.

Det fører til at man ikke kan utnytte

samtlige likeretter-elementer i parallellkoblingen opp til nominell strøm, da en del

av dem isåfall kunne bli overbelastet, slik

at elementene ble ødelagt.

Fig. la viser f. eks. det forløp strøm-men i to elementer antar som funksjon av tiden under strømfortrengningens innfly-delse. Omkring flere strømførende ledere og likeretterelementer som er koblet parallelt og også ligger parallelt i rommet, danner der seg et felles magnetfelt hvis .styrke tiltar innenfra og utover svarende til an-tallet av de omsluttede strømførende ledere. De ytre elementer ligger derfor i et sterkere magnetfelt enn de indre, noe som fører til fenomenet strømfortrengning (Skineffekt). Det viste utsnitt svarer ved tre-faset anordning omtrent til. 120 elektriske grader. Ved begynnelsen av dette tidsrom overtar de likeretterelementer som ligger i det sterkere magnetfelt (index 1), strømmen raskere, og mot slutten avgir de ( strømmen raskere enn de andre «index 2). Foråt nu de elementer som påkjennes med strømspisser, skal skånes for ødeleggelse, blir vanligvis parallellkoblingens totale strøm nedsatt tilsvarende. Fig. lb viser som funksjon av tiden for-løpet av strømmen i to elementer med. forskjellige strøm-spinnings-karakteristikker, hvorved der likeledes oppstår forskjellig påkjenning.

De beskrevne ulemper blir ryddet av

veien ved hjelp av oppfinnelsen.

Formagnetiseringen av de kvelespoler som innkobles foran de enkelte elementer, blir fortrinnsvis innstilt på en slik verdi at de avmetter seg ved likeretterc.ellenes nominelle strømverdi. Man kan også.anordne en automatisk styreinnretning, ,ved h<y>is hjelp styrken av kvelespolenes formagne.-tiseringsstrøm forandres i avhengighet av styrken av likerettercellenes belastnings-strøm, f. eks. idet kvelespolenes formagne-tiseringsstrøm uttas fra likeretter-parallellkoblingens hovedledninger over strøm-transformatorer og hjelpe-likerettere.

Fig. 2 viser karakteristikken for en slik kvelespole, som er koblet i serie med likeretter-elementet (induksjon B i avhengighet av feltstyrken H resp. strømmen J). Kvelespolen antas f. eks. å være formagnetisert til en verdi av formagnetiser-ingsstrømmen Jv, som skal svare til like-retterelementets nominelle strøm J„. Blir nu den nominelle strømverdi nådd ved strømovertagelsen, så avmetter kvelespolen seg og forhindrer derved en videre stigning av strømmen. Dette betyr altså f. eks. at strømmen J, i det i det sterkere magnetfelt liggende likeretterelement på fig. la blir begrenset til den punktert inntegnede nominelle strømstyrke Jn. Dette fører igjen til at de øvrige likeretterelementer overtar strømmen raskere, hvorved strømmen i de likeretter-elementer som ligger i det sva-kere magnetfelt, antar et lignende forløp som strømmen i elementene i de sterkere magnetfelt. Ved strømavgivelsen sinker kvelespolen ved elementet i det sterkere magnetfelt også den raskere forsvinnen av strømmen. Kurvene på fig. la for forløp av strømmen i avhengighet av tiden, blir altså forandret i retning av en innbyrdes tilnærmelse. Det samme gjelder også for det tilfelle som er anskueliggjort på fig. lb. Ved hjelp av kvelespolene som er koblet i serie med de enkelte elementer, blir der således fremtvunget en jevn fordeling av strømmen på hele parallellkoblingen. Føl-gelig kan også de enkelte elementer ut-nyttes opptil nominell strømstyrke.

På fig. 1 er vist et utførelseseksempel på en slik koblingsanordning. Hele likeret-teranordningen mates over en trefase-transformator 2. Likerettersettet består f. eks. av 30 likeretter-elementer 3, hvorav fem og fem i parallellkobling danner gre-ner 4 av trefase-brokoblingen. Anordningen i rommet vil i de fleste tilfeller svare til koblingsbilledet eller ha et lignende ut-seende, så de ovennevnte ulemper opptrer, nemlig forskjellig belastning av de enkelte likeretterelementer på grunn av strømfor-trengningen. En avhjelp ved rent konstruktive forholdsregler fører ofte til andre ulemper, f. eks. til at anlegget blir uheldig stort.

Den løsning av problemet som oppfinnelsen går ut på, innebærer derfor ingen endring av den konstruktive oppbygning av anordningen, men der blir i serie med hvert enkelt likeretter-element 3 koblet en formagnetisert kvelespole 5. Denne forhindrer på den ovenfor beskrevne måte en stigning av strømmen utover en verdi som er bestemt ved formagnetiseringen, og fø-rer dermed til en jevn fordeling av strøm-men på de enkelte elementer i parallellkoblingen.

De formagnetiserte kvelespoler kan ved delbelastning av likeretteranlegget væ-re formagnetisert til en lavere verdi enn den nominelle strømstyrke for det tilhø-rende likeretterelement. Således frem-kommer der også i dette tilfelle en jevn strømfordeling og i tillegg en nedsettelse av tapseffekten i hovedstrømkretsene og i formagnetiseringskretsen.

I utførelseseksemplet på fig. 1 er det derfor antatt at kvelespolenes formagneti-seringsstrøm skal svare til likeretterele-mentenes belastningsstrøm. Følgelig blir den uttatt fra likeretteranleggets tilførsels-ledninger 7 over strømtransformatorer 6 og tilført kvelespolene over likerettere 8. I det viste eksempel er likeretterne 8 koblet i trefaset brokobling. Formagnetiseringskretsen inneholder kvelespolene 9, som glatter formagnetiseringsstrømmen.

I mange tilfeller kan det også være hensiktsmessig å ta formagnetiserings-strømmen til kvelespolene fra en egen like-strømkilde.

Anordningen ifølge oppfinnelsen kan utføres meget økonomisk, da kvelespolene bare for meget kort tid (ca. 1 ms) får å oppta den ved feltendringen betingede spenning og denne i seg selv er meget liten. Ved en parallellkobling av 16 likerettere 3 pr. gren 4 av brokoblingen, f. eks. for et elektrolyseanlegg, kan man ved en nominell strøm av 350 Aeff regne med en ved feltendringen betinget spenning på 0,1-— 0,15 volt pr. element. Hvis man utfører kvelespolene som enleder-kvelespoler og anbringer dem på strømskinnene, er det f. eks. ved anvendelse av normalt trans-formatorblikk nok med et tverrsnitt på 0,4 —0,6 cm- og en likestrøm-formagnetisering på 600 amperevindinger, f. eks. 40 vin-dinger med 15 A. For det samlede likeret-teranlegg fås dermed en likestrømeffekt for kvelespolenes formagnetisering på 750 —1 000 watt. Dette blir helt betydningsløst ved en total effekt av anlegget på omkring 3 MW. Også virkningen på likeretteranleggets spenningsfall og cos cp er praktisk talt lik null. Man kan altså nesten uten tap oppnå en jevn strømfordeling uten å være bundet i konstruktiv henseende.

For det tilfelle at forskjeller i strøm-spennings-karakteristikkene skal utlignes, må de enkelte kvelespoler være dimensjo-nert for hele den tid da likerettercellen

fører strømmen. I det ovenfor anførte eksempel ville der for en strømføringstid av

ca. 6 ms (svarende til 120 elektriske grader)

behøves kvelespoler med et jerntverrsnitt

på ca. 3 cm2.

Skjønt det ved de elementer av en parallellkobling hvor den seriekoblede utjev-ningskvelespole kan falle bort på grunn av

elementenes anordning i rommet eller fordi

man som følge av hensiktsmessig utvalg,

avpasset efter karakteristikkens forløp,

ikke behøver å frykte for noen overbelast-ning, vil det ofte allikevel. være å fore-trekke å utruste samtlige elementer med

utjevningskvelespoler på ensartet måte,

fordi det derved blir mulig å bytte ut elementene på vilkårlig måte med hverandre

og med erstatningselementer.

Claims (4)

1. Koblingsanordning med flere parallellkoblede tørrlikerettere og med dermed

seriekoblede formagnetiserte metningskvelespoler, karakterisert ved at der i anlegg for store strømstyrker og med én-krystal- linske halvleder-likerettere med høy strømtetthet, særlig silisium-celler, er seriekoblet med hvert enkelt likeretterelement en metningskvelespole hvis likestrøm-formagnetisering er innstilt på en slik verdi at kvelespolen ved verdier av drifts-strømmen stigende fra null, til å begynne med holder seg i det mettede område og først ved overskridelse av en fastsatt maksimalverdi av strømmen blir avmettet.

2. Koblingsanordning som angitt i påstand 1, karakterisert ved at kvelespolens formagnetisering er innstilt på en slik verdi at den avmettes ved likeretter-cellens nominelle strømstyrke.

3. Koblingsanordning som angitt i påstand 1, karakterisert ved at kvelespolenes formagnetiseringsstrøm tas fra likeretter-parallellkoblingens hovedledninger over strømtransformatorer og hjelpe-likerettere.

4. Anordning som angitt i påstand 1, karakterisert ved at de formagnetiserte kvelespoler er utført som en-leder-kvelespoler og innrettet til å påstikkes strøm-skinnene. i