Leiteranordnung für Hochstromanlagen Die Erfindung betrifft eine Leiteranordnung für Hochstromanlagen zum Anschluss einer Vielzahl von Einzelstromquellen mittels Koaxialkabel oder Dop pelbandleitungen und zur induktionsarmen Weiterlei tung der gesammelten Einzelströme an das Haupt sammelschienenpaar der Lastspule, mit Spannvor richtungen zum Abfangen der Stromkräfte.
In bestimmten elektrischen Anlagen, beispiels weise für das Gebiet der Plasmaphysik, kommen ex trem hohe Stromstärken zur Anwendung. Diese Ströme werden aus Energiespeichern, beispielsweise Kondensatoren, stossweise entnommen und einer Last zugeführt, die vorwiegend aus einer einwindigen Spule besteht. Um extrem hohe Stromscheitelwerte im Moment der Einschaltung zu erreichen, ist es er forderlich, die allein massgebenden induktiven Wi derstände der Hochstromleitungen und Sammelschie nen äusserst gering zu halten. Es ist bekannt, derarti ge Leitungen dadurch niederinduktiv zu machen, dass sie als Koaxialkabel ausgeführt werden.
Da die Stromquelle üblicherweise aus einer Vielzahl von Kondensatoren bzw. Kondensatorbatterien besteht, werden Koaxialkabel bereits weitgehend als Verbin dungsleitungen zwischen diesen zahlreichen Einzel stromquellen zur Last bzw. einer Sammeleinrichtung benutzt.
Eine Sammeleinrichtung oder Kollektor ist notwendig, da es im Hinblick auf die relativ geringe räumliche Abmessung der Lastspule unmöglich ist, die zahlreichen Einzelkabel der Batterien unmittelbar an die Lastspule anzuschliessen. Es ist erforderlich, ein Bauelement zu schaffen, das einerseits genügend Raum zum Anschluss der zahlreichen Einzelkabel bietet und andererseits den Hochstrom auf einem niederinduktiven Weg der beschränkt bemessenen Lastspule zuführt. Es ist klar, dass dabei der Ener- giefluss eine aussergewöhnliche Steigerung der Ener giedichte erfährt.
Bei der Konstruktion eines derartigen Schal tungsbauelementes, das gemäss. seiner Aufgabe als Kollektor bezeichnet wird, muss in erster Linie die bereits erwähnte Forderung einer extrem kleinen Ei geninduktivität beachtet werden. Weiterhin sind ge wisse Forderungen bezüglich der mechanischen Fe stigkeit zu beachten, denn infolge der ungewöhnlich hohen Stromstärken wirken beträchtliche mechani sche Kräfte auf die einzelnen Leiterteile ein, die unter Umständen zu einer Explosion des Bauelementes führen können.
Bei dem Bau derartiger Zwischen bauelemente, die zwischen der vorwiegend indukti ven Last und der kapazitiven Energiespeicher die Energieleitung vermitteln, ist ferner zu beachten, dass hier ein schwingungsfähiges Gebilde vorliegt. Nach Auslösung der Entladung tritt eine gedämpfte Schwingung mit einer Frequenz von mehreren tau send Hertz auf. Diese relativ hohe Frequenz hat in Verbindung mit den extrem hohen Strömen zur Folge, dass sich ein beträchtlicher Hauteffekt ausbil det.
Die massiv ausgebildeten Leiterteile führen somit in einer relativ dünnen Oberflächenschicht nahezu den vollen Strom. Bei Änderung der räumlichen Stromflussrichtung, wie sie insbesondere an den Anschlusstellen infolge der notwendigen Ver- kröpfungen bzw. Verschränkungen auftreten, ergeben sich aufgrund des Hauteffektes an den Übergangs stellen punktförmige Bereiche, in denen unge wöhnlich hohe Stromdichten auftreten.
Diese räum lich eng begrenzten Bereiche werden stark erwärmt und zeigen deshalb häufig Schmelzerscheinungen be sonders an Verbindungsstellen.
Ein schematisches Beispiel einer bekannten Lei- teranordnung für Höchstströme, insbesondere in For schungsanlagen der Plasmaphysik, ist auf Fig. 1 er sichtlich. Von einer nicht dargestellten Kondensator batterie wird über ebenfalls nicht dargestellte getrig- gerte Schaltfunkenstrecken die Lastspule 1 gespeist. Die Länge dieser Spule ist relativ begrenzt.
Zum Anschluss der zahlreichen Kondensatoren ist ein Vielfaches von Koaxialkabeln 2 vorgesehen, die über einen Zwischenkollektor 3 an das Hauptsammel- schienenpaar bzw. an den Hauptkollektor 4 ange schlossen sind.
Es ist Aufgabe der Erfindung, den engen und im Hinblick auf die Druckentlastung der Isolierfolien genau definierten Abstand der beiden Hauptsammel- schienen 5 und 6 zu gewährleisten. Zum Abfangen der ungewöhnlich hohen, auf die Sammelschienen einwirkenden Stromkräfte ist beim Ausführungsbei spiel der Erfindung gemäss Fig.2 ein Klammer körper 7 vorgesehen, der unter der Einwirkung der Stromkräfte gewisse mechanische Schwingungen vollführt. Diese Schwingungen müssen derart be grenzt werden, dass der Minimalabstand der beiden Stromschienen gleich oder etwas grösser als die Dicke der Isolierfolie ist.
Die Erreichung dieses Zie les wird dadurch erschwert, dass die Vielzahl der ein zelnen Klammerkörper gewisse Masstoleranzen auf weisen und demnach die aus einem massiven Stück bestehenden Sammelschienen nicht an allen Innen flächen des Klammerkörpers kraftschlüssig anliegt. Es muss weiterhin die Möglichkeit geschaffen wer den, den erwähnten kritischen Abstand der Sammel schienen so einzustellen, dass unter allen Umständen eine Druckwirkung auf die dazwischenliegende Iso lierfolie ausgeschlossen ist.
Die Erfindung besteht darin, dass eine Spreizvor richtung vorgesehen ist, die die beiden Sammelschie nen gegen einen Klammerkörper drückt.
Das Ausführungsbeispiel der Erfindung in der Fig. 2 beruht auf der entscheidenden Massnahme, mit Hilfe eines Spreizkörpers 8 die beiden Sammelschie nen 5 und 6 gegen die Klammerkörper 7 mit einer einstellbaren Vorspannung zu drücken. Der Spreiz- körper 8 umhüllt die Lastspule 1 unmittelbar, so dass Bedienungsvorgänge kaum behindert sind. Mit Hilfe von Keilverbindungen 9, 10 wird auf die beiden Sammelschienen 5 und 6 eine einstellbare Kraft in Richtung auf die Klammerkörper 7 ausgeübt.
Die Sammelschiene 6 ist ihrerseits unmittelbar über die Doppelkeile 11, 12 sowohl mechanisch wie auch elektrisch mit den Klammerkörpern 7 verbunden, die gleichzeitig als Stromzuführung für die Sammelschie ne dienen.
Die andere Sammelschiene 5 ist durch eine Iso- lierzwischenlage 13 gegen den Klammerkörper 7 iso liert. Da der Klammerkörper aus vielen lamellenartig geschichteten Teilelementen besteht und diese infolge der unvermeidlichen Fertigungs- und Montagetole ranzen nicht genau in einer Flucht liegen können, würde diese Isolierfolie stellenweise gedrückt bzw. entlastet sein. Die ungleiche Krafteinwirkung beein trächtigt die elektrische Spannungsfestigkeit und hat Durchbiegungen der Sammelschiene zur Folge.
Um die ungleichen Abstände zu egalisieren und eine gleichbleibende Druckbeanspruchung der Isolierfolie sicher zu stellen, ist eine weitere einstellbare Keilver bindung 14, 15 vorgesehen. Die Breite der Keile 14 entspricht genau der Breite einer Klammer körperlamelle. Der Keil 15 erstreckt sich dagegen über eine grössere Anzahl von Einzellamellen.
Durch Verschiebung der Einzelkeile 14 lässt sich für jede Klammerkörperlamelle eine kraftschlüssige Verbin dung mit der Sammelschiene einjustieren. Weiterhin dient die justierbare Keilvorrichtung 14, 15 dazu, den Spaltabstand zwischen den beiden Sammelschienen 5, 6 so einzustellen, dass bei auftretenden mechani schen Schwingungen des Klammerkörpers 7 infolge der Beanspruchung während der Stromstösse die Iso- lierfolie 16 auch bei dem Minimalabstand der beiden Sammelschienen gerade nicht gedrückt wird. Das ge schieht dadurch,
dass der durch Nuten oder ähnli- che Mittel im Klammerkörper 7 gehaltene Keil 15 durch variable Zwischenlagen 17, 18 in bezug auf den Spalt justiert wird. Es ist also sichergestellt, dass diese Isolierfolie auf jeden Fall druckentlastet bleibt. Durch die vom Spreizkörper 8 auf die Sammelschie nen ausgeübten Drücke wird weiterhin eine Begren zung der Schwingungsamplituden herbeigeführt. Die Funktion des Spreizkörpers 8 kann durch die ver stärkt ausgeführte Lastspule allein übernommen wer den.
Die Klammerkörper 7 dienen als Stromzuführung für die Sammelschiene 6. Für die Sammelschiene 5 sind gesonderte Leiterelemente zur Stromzuführung vorgesehen. Es ist zu beachten, dass der mit der Sammelschiene 6 unmittelbar verbundene Spreiz- körper 8 nicht gegen die andere Sammelschiene 5 isoliert ist. Der die Lastspule umgreifende Spreiz- körper besitzt infolge seines grösseren Umfanges eine erheblich grössere Induktivität als die Lastspule, so dass der Stosstrom fast ausschliesslich über die Last spule fliesst.
Ausserdem bilden sich die stromführen den Grenzschichten infolge des Hauteffektes an den einander gegenüberliegenden Stellen der Stromschie nen aus, so dass der Spreizkörper ausserhalb dieser Grenzschichten liegt.
Die gezeigte Leiteranordnung besitzt besondere Vorteile hinsichtlich der Montage und hinsichtlich baulicher Eingriffe, da eine Lösung der einzelnen Teile mit wenigen Handgriffen möglich ist.