NO143616B - Flytekonstruksjon. - Google Patents

Abstract

Flytekonstruksjon.

Description

Halvlederanordning.

Det er kjent at der ved halvleder-likerettere, særlig for større effekt, opp-trer overspenninger som følge av den så-kalte hull-lagrings-effekt ved sperringen av strømmen når halvbølgene skifter ret-ning. For å beherske denne vanskelighet har man koblet f. eks. kapasiteter parallelt med likerettercellene.

Når flere halvlederceller kobles i serie med hverandre, f. eks. av hensyn til de spenninger som skal beherskes, viser det seg undertiden også at spenningen blir temmelig ujevnt fordelt på de enkelte celler. For å gjøre spenningsfordelingen jev-nere har man likeledes parallelt med de enkelte celler koblet kondensatorer, som nu ligger i serie seg imellom likedan som likerettercellene. Slike kondensatorer tjener altså i dette tilfelle til å fylle begge de nevnte oppgaver.

Ved slike anordninger kan der ifølge oppfinnelsen oppnås en verdifull bedring ved at der mellem forbindelsespunktet mellem de to seriekoblede ventilceller og forbindelsespunktet mellem de to seriekoblede parallellkondensatorer likeledes anbringes en kondensator.

Et utførelseseksempel på en slik anordning er vist på tegningens fig. 1. For enkelhets skyld er der her lagt et enfaset anlegg til grunn. 1 betegner en vekselstrømledning som over en gruppe 2 av halvlederventiler ma-ter en likestrømskinne 4. Gruppen 2 er bestemt for halvbølger med den ene polaritet og utgjør altså en gren av en Graetz-bro. I hver gruppe kan der samtidig være anordnet flere parallelle veier som ikke er vist her, og som hver består av to seriekoblede ventilceller 6 og 7 samt dermed seriekoblede sikringer 8 og 9. 10 og 11 betegner parallellkondensatorer for hver sin av ventilcellene henholdsvis 6 og 7. 12 betegner en ekstrakondensator som danner bro mellem forbindelsespunktet mellom de to celler og forbindelsespunktet mellem de to kondensatorer 10 og 11.

Når en av halvlederventilene i et slikt anlegg blir skadet, vil den i regelen være godt ledende i begge strømretninger, så hele sperrespenningen må opptas av den annen ventil som ligger i serie med den. På grunn av anordningen av tilleggskon-densatoren — som fortrinsvis har samme kapasitet — er det imidlertid her oppnådd at den spenning som faller på de enkelte parallellkondensatorer, ikke blir den fulle sperrespenning, men bare en delspenning som stiller seg inn som følge av seriekoblingen av den kondensator som ligger parallelt med den stadig friske celle, med forbindelseskondensatoren.

Dermed er der også skaffet mulighet for å dimensjonere kondensatorene langt mindre enn det ville være nødvendig der-som den samlede sperrespenning bare måtte beherskes av én kondensator. Dermed oppnås en betydelig besparelse i omkostningene til kondensatorene, så meget mer som disse ved en slik driftsmåte har særlig lang levetid selv ved knapp dimensjonering.

Anlegget får på denne måte også øket driftssikkerhet. Halvlederlikeretterne, og særlig slike på silisium-basis, viser nemlig meget ofte en ganske betydelig spredning i den forstand at et stort antall av cellene tåler betraktelig høyere spenning enn den de er beregnet for, og som er fastlagt i anlegget. Av den grunn kan driften meget ofte, når den ene av to seriekoblede celler faller ut, fortsatt opprettholdes ved hjelp av den annen seriekoblede celle. I slike tilfeller fører forbedringen ifølge oppfinnelsen til at fortsatt drift stadig er mulig selv om de enkelte kondensatorer ikke har en lignende overbelastningsevne som ventilcellene.

I mange tilfeller kan det være hensiktsmessig ved anlegg med to og to seriekoblede ventilceller å velge ut disse slik at en enkelt celle akkurat såvidt strekker til for å beherske den fulle spenning.

Den nye forbedring kan også anvendes ved anlegg med flere ventilceller i serie samt en parallellvei bestående av et tilsvarende antall kondensatorer.

På den angitte måte blir det mulig, selv om det må regnes med varierende spenningspåkjenninger, for å unngå et stort antall driftsforstyrrelser, noe som er av stor økonomisk betydning, særlig ved anlegg f. eks. for elektrokjemiske formål, hvor enhver avbrytelse medfører be-traktelige vrakningstap.

En ytterligere bedring kan ennvidere oppnås ved at der parallelt med tverrkon-densatoren dessuten plaseres et indika-sjonsinstrument med meget lite strømfor-bruk. Til dette formål kan f. eks. en glimlampe eller også en elektronisk kobling med høy omsk motstand i inngangen være fordelaktig.

Et utførelseseksempel på en slik vi-dere utformning av oppfinnelsen er vist på fig. 2. Her ligger det parallelt med kondensatoren 12 en glimlampe 14.

Forsåvidt fordelingen av spenningen, spesielt også sperrespenningen, på de seriekoblede celler ved en slik anordning er god takket være virkningen av spen-ningsdeleren 10, 11, ligger der på kondensatoren 12 ingen spenning. Er anlegget derimot forstyrret, enten nu en av cellene eller ett av koblingselementene 10 eller 11 er skadet, kommer en spenning til virk-ning på kondensatoren 12, hvorved glim-lampen reagerer og dermed varsler feilen. På denne måte blir man gjort oppmerk-som på forstyrrelsen, så betjeningen kan avgjøre om driften med de resterende in-takte elementer i betraktning av den akkurat forlangte effekt ennu kan opprettholdes inntil den neste driftsavbrytelse som allikevel er nødvendig, eller der kre-ves en øyeblikkelig kortvarig avbrytelse for å rydde feilen av veien.

På denne måte kan der sikres dels en mest mulig utnyttelse av anlegget og dels en god levetid av de enkelte elementer.

Indikasjonsinstrumentet kan særlig ved anordninger med målekoblinger for-bindes med en fjernvarslingsinnretning, så der fås en fjernmelding av forstyrrelsen, f. eks. i anlegg som ikke stadig er beman-net med betjeningspersonale. Her kan varslingsinnretningen også kombineres med et telleapparat, så ikke bare forstyrrelsen, men også antallet av forstyrrelser blir meldt.

I visse tilfeller kan det være fordelaktig å anvende nullpunkt-visere, altså indikasjonsinnretninger som reagerer ved spenningsverdien null eller ved en synk-ning til lavere spenninger, for dermed å overvåke spenningen på parallellkonden-satorene.

På denne måte blir det meldt at der i grenen er falt ut en celle som ligger i serie med andre. Driften kan da i regelen fortsette og cellen erstattes i en etter-følgende driftspause som allikevel er nød-vendig, så man unngår et særskilt drifts-avbrudd.

Ved anlegg hvor der forekommer flere paralleltarbeidende grener, hver bestående av to eller flere seriekoblede ventilceller, kan dessuten en ytterligere bedring oppnås ved at der parallelt med disse paral-leltliggende grener kobles en felles gren bestående av et tilsvarende antall seriekoblede kondensatorer, dog slik at de av ventilcellene sammensatte grener får hver sin tverrforbindelse til kondensatorgrenen, og det igjen over en egen tverrkondensa-tor. På denne måte kan omkostningene til kondensatorer bringes ytterligere ned, da en større kondensator for en bestemt effekt både tar mindre plass og er billigere enn flere mindre kondensatorer med samme samlede kapasitet.

Ved anordninger av denne art kan det være hensiktsmessig også å innkoble ohm-ske motstander i serie eller parallelt i kondensator-parallellgrenen for å unngå resonansfenomener resp. svingninger som eventuelt fremkalles av kondensatorene og de f. eks. i nettet inneholdte induktiviteter. Dette er særlig fordelaktig ved anordninger som arbeider med partiell utstyring, altså hvor spenningen ofte setter inn med øket steilhet.

Et utførelseseksempel på en slik anordning er vist på fig. 3. Her forekommer der fire parallelle delgrener 21 til 24, hver

inneholdende en seriekobling av to likeret-terelementer 61, 71, resp. 62, 72, resp. 63, 73,

resp. 64, 74. 25 betegner en kondensator-gren bestående av to seriekoblede kondensatorer 10 og 11. Dessuten inneholder hver

halv del av denne gren en seriemotstand

53 resp. 54.

Mellem hver enkelt delgren og kondensatorgrenen er der anordnet en tverrforbindelse inneholdende en kondensator

14, 24, 34 resp. 44.

Ved et slikt anlegg, hvor der som halv-lederelement, f. eks. anvendes silisium-celler med en nominell strøm av 200 am-pere, har det vist seg hensiktsmessig å

velge en dimensjonering hvor f. eks. kondensatorene i de parallelle grener er på 2

[ iF hver, kondensatorene i tverrforbindelsene på 0,5 ^iF hver, seriemotstandene på 10 Q hver og shuntmotstandene på 50

k Q hver.

Kondensatorene i tverrforbindelsene

kan benyttes til parallellkobling av indi-keringsinstrumenter, særlig store motstander, f. eks. i form av glimlamper, som in-dikerer defekt av en komponent i anlegget.

De angitte forbedringer kan ikke bare

anvendes ved en-fasede anlegg som i ut-førelseseksemplene, men også ved flerfa-sede, særlig tre-fasede anlegg.

Claims (10)

1. Halvlederanordning, særlig likeret-teranordning, hvor der i en gren er koblet flere ventiler i serie og grenen er forsynt med en av seriekoblede kondensatorer sammensatt parallellgren med tverrforbindelse, karakterisert ved at der i tverrforbindelsen likeledes er anordnet en kondensator.

2. Halvlederanordning som angitt i påstand 1, karakterisert ved at de enkelte kondensatorer bare er dimensjo-nert for en spenning som lite overstiger den delspenning som faller på de enkelte kondensatorer i seriekoblingen.

3. Halvlederanordning som angitt i påstand 1 eller 2, karakterisert ved indikeringsinnretninger til å melde svikt av en ventil i en gren.

4. Halvlederanordning som angitt i påstand 3, karakterisert ved at indikasjonen gis i avhengighet av sam-menbrudd av spenningen på en kondensator.

5. Halvlederanordning som angitt i en av påstandene 1—4, karakterisert ved at der parallelt med den kondensator som danner tverrforbindelsen, er koblet et indikeringsinstrument med meget lite strømforbruk.

6. Halvlederanordning som angitt i påstand 5, karakterisert ved at der som indikeringsinstrument tjener en glimlampe.

7. Halvlederanordning som angitt i påstand 6, karakterisert ved at der som indikeringsinstrument tjener et elektronisk element med stor ohmsk inn-gangsmotstand.

8. Halvlederanordning som angitt i påstand 5 og 7, karakterisert ved at indikeringsinstrumentet inneholder et telleapparat hvor forstyrrelsenes antall blir indikert.

9. Halvlederanordning som angitt i en av påstandene 5—8, karakterisert ved at indikeringsinstrumentet arbeider på en fjernmeldingsinnretning.

10. Halvlederanordning som angitt i en av påstandene 1—9, karakterisert ved at der er anordnet flere innbyrdes parallelle delgrener med seriekoblede ventiler, mens der med disse parallelle delgrener er parallellkoblet én felles gren bestående av et tilsvarende antall seriekoblede kondensatorer, og hver halvledergren har en egen tverrforbindelse til kondensatorgrenen, og det igjen over en egen kondensator.