CH427951A - Leiteranordnung für Hochstromanlagen zum Anschluss von Einzelstromquellen an eine Lastspule - Google Patents

Description

  Leiteranordnung     für        Hochstromanlagen    zum     Anschluss     von     Einzelstromquellen    an     eine    Lastspule    Die Erfindung betrifft eine Leiteranordnung für       Hochstromanlagen    zum     Anschluss        einer    Vielzahl von       Einzelstromquellen    mittels     Koaxialkabel    und zur     in-          duktionsarmen    Weiterleitung der gesammelten Einzel  ströme an das mit     Anschlussfahnen    versehene Haupt  sammelschienenpaar einer Lastspule,

   mit Spannvorrich  tungen zur     Abfangung    der Stromkräfte.  



       In    bestimmten elektrischen Anlagen, beispielsweise       für    das Gebiet der     Plasmaphysik,        kommen    extrem ho  he Stromstärken zur     Anwendung.    Diese Ströme werden  aus Energiespeichern, beispielsweise Kondensatoren,  stossweise entnommen und einer Last     zugeführt,    die vor  wiegend aus einer     einwindigen    Spule besteht.

   Um ex  trem hohe     Stromscheitelwerte        im    Moment der Einschal  tung zu erreichen, ist es erforderlich, die     allein        massge-          benden    induktiven     Widerstände    der Hochstromleitun  gen und     Sammelschienen    äusserst     gering    zu halten. Es  ist bekannt, derartige Leitungen dadurch niederinduktiv  zu machen, dass sie als     Koaxialkabel    ausgeführt wer  den.

   Da die Stromquelle     üblicherweise    aus einer Viel  zahl von Kondensatoren bzw.     Kondensatorbatterien    be  steht, werden Koaxialkabel bereits weitgehend als Ver  bindungsleitungen zwischen diesen     zahlreichen        Einzel-          stromquellen    zur Last bzw.     einer        Sammeleinrichtung    be  nutzt.

   Eine     Sammeleinrichtung    oder Kollektor ist not  wendig, da es     im    Hinblick auf die relativ geringe räum  liche Abmessung der Lastspule     unmöglich    ist, die zahl  reichen     Einzelkabel    der Batterien unmittelbar an die  Lastspule     anzuschliessen.    Es ist erforderlich, ein Bau  element 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 Energiefluss     eine        ausserge-          wöhnliche    Steigerung der Energiedichte erfährt.  



  Bei der Konstruktion eines derartigen Schaltungs-         bauelementes,    das gemäss     seiner    Aufgabe als Kollektor  bezeichnet wird, muss in erster Linie die bereits er  wähnte Forderung einer extrem kleinen     Eigeninduk-          tivität    beachtet werden.

   Weiterhin     sind    gewisse Forde  rungen bezüglich der mechanischen Festigkeit zu be  achten, denn infolge der     ungewöhnlich    hohen Strom  stärken     wirken        beträchtliche    mechanische     Kräfte    auf die       einzelnen        Leiterteile    ein, die unter Umständen zu     einer     Explosion des Bauelementes führen können.

   Bei dem  Bau derartiger Zwischenbauelemente, die zwischen der  vorwiegend induktiven Last und der     kapazitiven    Ener  giespeicher die Energieleitung vermitteln, ist     ferner    zu  beachten, dass hier     ein    schwingungsfähiges     Gebilde    vor  liegt. Nach     Auslösung    der Entladung tritt eine ge  dämpfte Schwingung mit einer Frequenz von mehreren  Tausend Hertz     auf.    Diese relativ hohe Frequenz hat     in     Verbindung mit den extrem hohen Strömen zur Folge,  dass sich ein beträchtlicher Hauteffekt ausbildet.

   Die  massiv ausgebildeten Leiterteile führen somit     in        einer     relativ dünnen Oberflächenschicht nahezu den vollen  Strom. Bei     Änderung    der     räumlichen        Stromflussrich-          tung,    wie sie insbesondere an den     Anschlusstellen    in  folge der notwendigen     Verkröpfungen    bzw.

       Verschrän-          kungen    auftreten ergeben sich auf     Grund    des Hautef  fektes an den     übergangsstellen        punktförmige    Bereiche,  in denen     ungewöhnlich    hohe Stromdichten auftreten.  Diese     räumlich    eng begrenzten Bereiche werden stark  erwärmt und zeigen deshalb häufig Schmelzerscheinun  gen besonders an Verbindungsstellen.  



  Ein schematisches Beispiel     einer    Leiteranordnung  für Höchstströme,     insbesondere    in Forschungsanlagen  der Plasmaphysik, ist aus     Fig.    1 ersichtlich. Von     einer     nicht dargestellten     Kondensatorbatterie    wird über eben  falls nicht dargestellte     getriggerte    Schaltfunkenstrecken  die Lastspule 1 gespeist. Die Länge dieser Spule ist  relativ begrenzt.

   Zum     Anschluss    der zahlreichen Kon-           densatoren    ist ein     Vielfaches    von     Koaxialkabeln    2 vor  gesehen, die über einen     Zwischenkollektor    3 an das       Hauptsammelschienenpaar    bzw. an den Hauptkollektor  4 angeschlossen sind.  



  Es     liegt    nun die Aufgabe vor,     die    an     den_Haupt-          sammelschienen        und    an. der Lastspule auftretenden  Kräfte abzufangen, wobei einige Nebenbedingungen zu       erfüllen    sind. Die Vorrichtung ist so auszubilden, dass  eine     Längsunterteilung    der gesamten Leiteranordnung  und der Lastspule     in    austauschbare     Baueinheiten    mit  unter sich gleichen Eigenschaften möglich ist.

   Der  Raum auf der einen Seite der Lastspule ist. aus bedie  nungstechnischen     Gründen        für        derartige        Verspannvor-          richtungen    nur     beschränkt    verfügbar.     Grundsätzlich    darf  die Spannvorrichtung keine Mittel enthalten, die auf  eine Schwächung von elektrisch oder mechanisch hoch  beanspruchten Querschnitten hinauslaufen. Auf geringe       Eigeninduktivität    und leichte     Herstellbarkeit    derartiger  Spannvorrichtungen ist besonders zu achten.  



  Die Erfindung besteht     darin,    dass die Spannvorrich  tung als     U-förmige        Klammer    ausgebildet ist, welche die       Anschlussfahnen    und Teile der Sammelschienen kraft  schlüssig     umfasst    sowie abschnittsweise die Strom  führung der gesammelten Einzelströme     übernimmt    und  dass die     Klammer        zusammen        mit    den     Anschlussfahnen     und mit Teilen der     Sammelschienen        eine    austauschbare  Baueinheit bildet.  



       In    den     Fig.    2 bis 4     sind.        Ausführungsbeispiele    der       Erfindung    dargestellt..  



  In     Fig.    2 sind die beiden     Hauptsammelschienen    4  andeutungsweise wiedergegeben. Die     Stromzuführung     zu der einen     Sammelschiene    erfolgt durch das mit die  ser verbundene Leiterelement 5, das verkröpft ist und  auf der     Anschlusseite    für die     Koaxialkabel    2 eine     fah-          nenähnliche    Verbreiterung aufweist. Die andere der Sam  melschienen ist mit dem einen Schenkel der U-förmi  gen     Klammer    6 verbunden, die gleichzeitig als Leiter  element für die Stromzuführung und als Anschlusskör  per für die     Koaxialkabel    2 dient.  



  Das Besondere an der     Klammer    für die     Abfangung     der     Stromkräfte    ist, dass die Richtungen des Kraft  schlusses und des Stromes parallel sind,     im    Gegensatz  zu     Einrichtungen,    bei denen die     Verklammerung    quer  zur     Stromrichtung    erfolgt. Aus dieser Abweichung er  geben sich im     Hinblick    auf     erforderliche    niedere     In-          duktivität    besondere Vorteile.

   Durch -die     Fahnenbildung     und durch die gleichzeitige Verwendung der Klammer  für die     Stromzufuhr    wird vor     allem    ein     wesentlich        ver-          grösserter    Raum     für    den Anschluss der zahlreichen Ko  axialkabel gewonnen. Die enge Schichtung der     Spann-          klammer    und der dazu parallel geführten Anschlussfah  nen bewirkt eine weitgehende     Unterdrückung    uner  wünschter Magnetfelder und damit eine niedrige Eigen  induktivität.

   Diese Vorteile ergeben sich aus der     Ver-          kröpfung    der Leiterelemente 5, die     eine    Verbreiterung  der     Anschlussorgane    quer zur     Spulenachse    ermögli  chen. Quer zur Spule steht aber genügend Raum zur       Verfügung.    Die     in.        Fig.    2 dargestellte     Baueinheit    ist     für     die volle Kraft einer     Baueinheit    bemessen, die sich  längs der     ganzen    Lastspule gleichmässig wiederholt.

    Durch die     Unterteilung        in    sich abgeschlossener Bau  einheitere ist es     möglich,    durch     Aneinanderreihen    der  artiger     Baueinheiten-    eine     beliebige        Erweiterung    der An  lage vorzunehmen. Dies gilt besonders dann,     wenn    auch  die Lastspule 1     gleichermassen    in     Teilabschnitte    unter  teilt ist.  



       In        Fig.    3 ist eine     Abwandlung    der     Erfindung    dar-    gestellt. Hier     sind    in jedem     Unterteilungsabschnitt    der       Sammelschienen    4 zwei     Anschlussfahnen    8 vorgesehen,  die zum Abfangen der mechanischen     Kräfte    von ei  ner     Klammer    9 oder zwei mit     ihren    freien     Schenkeln          aneinander        anstossenden    Klammern 9, 9'     umfasst    wer  den.

   Die zum     Anklemmen    der     Koaxialkabel    erforderli  chen     Anschlussfahnen    8 entsprechen dem Leiterelement  5 und dem Mittelstück der     Klammer    6     in    der Anord  nung nach     Fig.    2.

   Die     Klammern    9, 9' können durch  Zwischenlagen gegenüber der     einen    der Anschlussfah  nen 8     isoliert        sein.    Hierbei kann     allerdings    berücksich  tigt werden, dass infolge des     Skire-    oder Hauteffektes  nur die einander benachbarten Flächen der     Anschluss-          fahnen    8 Strom führen, so dass     die    äusseren an den  Klammern 9, 9'     anliegenden    Flächen der     Anschluss-          fahnen    nicht isoliert werden brauchen.

   Infolge der Ver  drängung des Stromes aus den Achsen an die benach  barten     Oberflächen    der beiden     Anschlussfahnen    8 wür  de daher ein     Kurzschluss    des     Spulenstromes    über die       Klammern    9, 9' nicht auftreten.     Allerdings    müssen da  bei die     Stirnflächen    der     Anschlussfahnen    8 einen ge  nügend grossen Abstand von den     Klammern    9, 9' ha  ben' damit die stromführenden Grenzschichten     nicht     bis zu den     Klammern    heranreichen.  



  Eine weitere -Variante der     grundsätzlichen    Anord  nung gemäss der     Erfindung    ist     in        Fig.    4 wiederge  geben. Die dort gezeigte Anordnung stellt     eine    Kom  bination der     Anordnung    gemäss     Fig.    2 und     Fig.    3 dar.  Die     U-förmigen        Klammern    sind hier zu einem einzigen  Bauteil 10 vereinigt, das je Bauabschnitt der Leiter  anordnung an die Sammelschiene mit den zugehörigen       Anschlussfahnen    aufgeschoben wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Leiteranordnung für Hochstromanlagen zum An schluss einer Vielzahl von Einzelstromquellen mittels Koaxialkabel und zur induktionsarmen Weiterleitung der gesammelten Einzelströme an das mit Anschlussfah- nen versehene Hauptsammelschienenpaar einer Last spule, mit Spannvorrichtungen zum Abfangen der Strom- kräfte, dadurch gekennzeichnet,

   dass die Spannvorrich tung als U-förmige Klammer ausgebildet ist, welche die Anschlussfahnen und Teile der Sammelschienen kraft schlüssig umfasst sowie abschnittsweise die Stromfüh- rung der gesammelten Einzelströme übernimmt und dass die Klammer zusammen mit den Anschlussfah- nen und mit Teilen der <RTI

   ID="0002.0177"> Sammelschienen eine aus tauschbare Baueinheit bildet. UNTERANSPRÜCHE 1. Leiteranordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die der Lastspule abgewandte Bau seite der U-förmigen Klammer als Anschlussorgan für die Koaxialkabel und ein Schenkel der Klammern als Stromzuführung für die Lastspule dient. 2.

   Leiteranordnung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet; dass für den Anschluss der nicht an die Klammer geführten Pole der Koaxialkabel ein um einen rechten Winkel gekröpfte Anschlussfahne vorgesehen ist, deren verbreitertes Anschlussende parallel und im ge ringen Abstand zu den Seitenflächen der Klammerkör- per angeordnet ist. - 3.

   Leiteranordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Klammerkörper die Sammel schienen umfasst und seitliche Fortsetzungen des Klam merkörpers Anschlussfahnen der Sammelschienen um fassen. 4. Leiteranordnung nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet dass Anschlussfahnen der Sammelschie nen beidseitig von U-förmigen Klammerkörpern um- fasst werden. 5.

   Leiteranordnung nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1-4., dadurch gekennzeichnet, dass die äusseren, nicht stromführenden Flächen der benach barten Anschlussfahnen der Sammelschienen mit den U-förmigen Klammerkörpern ohne Isolierzwischenlagen kraftschlüssig verbunden sind.