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Hochspannungsgleichrichtersäule mit mehreren elektrisch in Reihe geschalteten
Siliziumgleichrichterzellen Ein Halbleitergleichrichter, dessen höchste zulässige
Sperrspannung ein Vielfaches der höchsten zulässigen Sperrspannung einer Halbleiterzelle
beträgt, weist eine Anordnung von Halbleiterzellen auf, bei der die Halbleiterzellen
derart in Reihe geschaltet sind, daß der eine der beiden Pole einer Halbleiterzelle
mit dem zu ihm entgegengesetzten Pol der vorhergehenden Halbleiterzelle und der
andere der beiden Pole der Halbleiterzelle mit dem zu ihm entgegengesetzten Pol
der nachfolgenden Halbleiterzelle verbunden ist und daß der Pol der ersten Halbleiterzelle
der Halbleiterzellenreihe, der nicht mit dem Pol einer anderen Halbleiterzelle verbunden
ist, der eine Pol des Halbleitergleichrichters und der Pol der letzten Halbleiterzelle
der Halbleiterzellenreihe, der nicht mit dem Pol einer anderen Halbleiterzelle verbunden
ist, der entgegengesetzte Pol des Halbleitergleichrichters ist.
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So ist eine Hochspannungsgleichrichtersäule mit mehreren elektrisch
in Reihe geschalteten Siliziumgleichrichterzellen bekannt, bei der die Gleichrichterzellen
in mehreren aufeinandergestapelten zylindrischen, flachen Kammern untergebracht
sind. Die äußere zylindrische Wand der Kammern besteht aus Isoliermaterial. Sie
sind an beiden Stirnseiten durch Metallteller verschlossen.
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Auf eine derartige Hochspannungsgleichrichtersäule bezieht sich die
Erfindung, die darin besteht, daß die äußere zylindrische Wand jeder Kammer über
einen den Kammerraum in zwei zur Zylinderachse symmetrische Hälften teilenden Isoliersteg
mit einer einen weiteren Hohlraum umschließenden vierkantigen Innenwand verbunden
ist, daß die Metallteller lediglich den von den beiden Wänden der Kammer begrenzten
ringförmigen Hohlraum abschließen und an der Kammerinnenseite mit Isolierfolien
abgedeckt sind und daß die einzelnen Kammern mit dazwischen angeordneten ringförmigen
metallischen Abstandsscheiben auf einem vierkantigen, dem Querschnitt des von der
Innenwand der Kammern eingeschlossenen Hohlraums angepaßten Isolierstab aufgereiht
und durch an den beiden Enden der Säule vorgesehene Federn zusammengedrückt sind.
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In jeder Kammerhälfte ist eine mit RC-Gliedern beschaltete und durch
die elektrischen Verbindungsleitungen gehalterte Siliziumzelle angeordnet, die mit
der mit RC-Gliedern beschalteten Siliziumzelle der anderen Kammerhälfte in Reihe
geschaltet ist. Der eine Pol der Siliziumzelle in der einen Kammerhälfte ist mit
dem einen Metallteller und der entgegengesetzte Pol der Siliziumzelle in der anderen
Kammerhälfte mit dem anderen Metallteller elektrisch leitend verbunden. Die Verwendung
von Metalltellern zum Abschluß der einzelnen einen Abstand voneinander aufweisenden
Kammern ermöglicht eine gleichmäßige Potentialverteilung längs' der Hochspannungssäule
und eine gute Ableitung der im Betrieb in den Siliziumzellen und den RC-Gliedern
entstehenden Wärme.
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Die Hochspannungssäule hat zweckmäßig an jedem Ende eine die elektrische
Potentialverteilung am Säulenende begünstigende und in elektrischem Kontakt mit
dem Metallteller der benachbarten Kammer stehende Metallkappe.
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Ein Vorteil der Anordnung gemäß der Erfindung besteht darin, daß die
Vierkantausführung des Isolierstabes und der zentralen Kammerwand der Kammern eine
Drehung der Kammern um die Achse der Hochspannungssäule verhindert.
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Zweckmäßig kann die periphere Kammerwand jeder Kammer mit Durchbrüchen
versehen sein. Diese Ausführung der Kammern ermöglicht eine Steigerung der Wärmeabführung
und ist beispielsweise von Vorteil für einen Einbau der Hochspannungssäulen in einen
mit Öl, Clophen od. dgl. gefüllten Kessel..
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Durch die Ausführung der Kammern ohne Durchbrüche in der peripheren
Kammerwand wird eine staubdichte Kapselung der Siliziumzellen und RC-Glieder erhalten.
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Ein vorteilhafter Zusammenbau von mehreren Hochspannungssäulen gemäß
der Erfindung besteht darin, daß die Hochspannungssäulen an zwei etwa eine Säulenlänge
Abstand voneinander entfernten und
mit ihren Hauptflächen zueinander
parallel angeordneten Isolierstoffstegen mittels auf den Hauptflächen angebrachten,
der elektrischen Serienschaltung der Gleichrichtersäulen dienenden leitenden Schienen
gegeneinander versetzt abwechselnd auf der einen und auf der anderen Seite der Isolierstoffstege
befestigt sind. Hierzu sind auf jedem Isolierstoffsteg die Schienen so angebracht,
daß ihre Enden über die Kanten der Isolierstoffstege überstehen. Das eine Ende einer
Hochspannungssäule ist mit dem einen Ende einer auf dem einen Isolierstoffsteg angebrachten
Halteschiene verbunden, das andere Ende dieser Hochspannungssäule ist mit dem einen
Ende einer auf dem anderen Isolierstoffsteg angebrachten Halteschiene verbunden.
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Die Halteschiene, die an ihrem einen Ende mit dem Ende der einen Polarität
der sich auf einer Seite der beiden Isolierstoffstege befindenden Hochspannungssäule
verbunden. ist, ist an ihrem anderen Ende mit dem Ende der 'entgegengesetzten Polarität
der einen der beiden benachbarten, sich auf der anderen Seite der beiden Isolierstoffstege
befindenden Hochspannungssäulen verbunden. Die Halteschiene, die an ihrem einen
Ende mit dem Ende der entgegengesetzten Polarität der sich auf der einen Seite der
beiden Isolierstoffstege befindenden Hochspannungssäule verbunden ist, ist an ihrem
anderen Ende mit dem Ende der einen Polarität der anderen der beiden benachbarten,
sich auf der anderen Seite der beiden Isolierstoffstege befindenden Hochspannungssäulen
verbunden.
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Der Siliziumgleichrichteraufbau von der Form einer Hochspannungssäule
gemäß der Erfindung sowie ein besonders vorteilhafter Zusammenbau von mehreren solchen
Hochspannungssäulen wird an Hand der F i g. 1 bis 5 in bevorzugten Ausführungsbeispielen
erläutert.
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F i g.1 zeigt in zum Teil schematischer Darstellung eine Hochspannungssäule
in Ansicht und Teile von ihr im Schnitt; in F i g. 2 ist in zum Teil schematischer
Darstellung eine Kammer in einem Schnitt senkrecht zur Säulenachse gezeichnet.
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Die Lage des Schnittes ist in F i g.1 durch die strichpunktierte Linie
und die Pfeile A angedeutet. Die zylindrischen, flachen Kammern 1 enthalten jeweils
zwei Siliziumzellen 2. Jede Kammer 1 besteht aus einem Isolierstück, das einen kreiszylindrischen,
die periphere Kammerwand bildenden Teil 3, einen koaxialen vierkantigen, die zentrale
Kammerwand bildenden Teil 4 und einen die Kammerwände 3 und 4 verbindenden Isoliersteg
5 in einer Ebene durch die Kammerachse 6 aufweist, und zwei Metalltellern 7. Die
Metallteller 7 sind an ihrem äußeren Rand 8 über die kreiszylindrische Kammerwand
3 umgebördelt und liegen an ihrem inneren Rand 9 auf der vierkantigen Kammerwand
4 auf. Auf ihrer Kammerinnenseite sind die Metallteller 7 mit Isolierfolie 10 abgedeckt.
Die beiden Metallteller 7 verschließen als Seitenflächen senkrecht zur Kammerachse
6 die Kammer. Der Isoliersteg 5 teilt den Kammerraum in zwei Hälften auf.
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In jeder Kammerhälfte ist eine mit RC-Gliedern 11 beschaltete Siliziumzelle
2 angeordnet, die mit der mit RC-Gliedern beschalteten Siliziumzelle 2 der anderen
Hälfte in Reihe. geschaltet ist. Der eine Pol der Siliziumzelle 2 in der einen Kammerhälfte
ist elektrisch leitend mit dem einen Metallteller der Kammer verbunden und der entgegengesetzte
Pol der Siliziumzelle 2 in der anderen Kammerhälfte mit dem anderen Metallteller
der Kammer.
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Auf einem vierkantigen Isolierstab 12, der einen kleineren, aber mit
dem Querschnitt der von der vierkantigen Kammerwand 4 gebildeten vierkantigen Kammerdurchführung
senkrecht zur Kammerachse angenähert gleichen Querschnitt senkrecht zur Isolierstabachse
6 aufweist, sind die zylindrischen, flachen, Siliziumzellen und RC-Glieder enthaltenden
Kammern 1 und ringförmige, metallische Abstandsscheiben 13 aufgereiht, und zwar
so, daß zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Kammern 1 sich eine Abstandsscheibe
13 befindet und jeweils die Seitenfläche der einen Polarität einer Kammer 1 der
Seitenfläche der entgegengesetzten Polartität der benachbarten Kammer 1 zugewandt
ist. Je eine Feder 14 an den Enden des Isolierstabes 12 drückt die Kammern 1 und
Abstandsscheiben 13 aneinander. Eine auf ein metallisches Gewindestück 12 a an jedem
Ende des Isolierstabes 12 aufgeschraubte Scheibe 15 bildet für die Federn 14 das
Widerlager. An jedem Ende der Hochspannungssäule ist eine die Potentialverteilung
begünstigende und über die Feder 14 in elektrischem Kontakt mit dem Metallteller
der benachbarten Kammer 1 stehende Metallkappe 16 auf das metallische Gewindestück
12 a des Isolierstabes 12 aufgesetzt.
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F i g. 3 zeigt in zum Teil schematischer Darstellung einen Teil einer
Hochspannungssäule gemäß der Erfindung in Ansicht. Diese Hochspannungssäule ist
aus Siliziumzellen und gegebenenfalls RC-Glieder enthaltenden Kammern 1 aufgebaut,
deren periphere Kammerwand mit Durchbrüchen 17 versehen ist, während die
übrigen Teile beispielsweise mit den Teilen der an Hand der F i g. 1 und 2 beschriebenen
Hochspannungssäule übereinstimmen.
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Ein vorteilhafter Zusammenbau von mehreren Hochspannungssäulen wird
an Hand der F i g. 4 und 5 erläutert, die Ansichten eines solchen Zusammenbaues
in zwei zueinander senkrechten Blickrichtungen zeigen.
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Die Hochspannungssäulen 18 sind an zwei etwa eine Säulenlänge Abstand
voneinander entfernten und mit ihren Hauptflächen zueinander parallel angeordneten
Isolierstoffstegen 19 und 20 mittels elektrisch leitenden Schienen 21 befestigt.
Auf den Isolierstoffstegen 19 und 20 sind die Schienen 21 so angebracht, daß sie
mit ihren Enden 21 über die Kanten 23 und 24 der Isolierstoffstege 19 und 20 überstehen.
Das Ende 25 der einen Polarität einer Hochspannungssäule 181, die sich auf der Seite
der Kanten 23 der Isolierstoffstege 19 und 20 befindet, ist mit dem Ende 26 einer
auf dem Isolierstoffsteg 19 angebrachten Halteschiene 211 verbunden. Das Ende 27
der entgegengesetzten Polarität dieser sich auf der Seite der Kante 23 der Isolierstoffstege
19 und 20 befindenden Hochspannungssäule 181 ist mit . dem Ende 28 einer auf dem
Isolierstoffsteg 20 angebrachten Halteschiene 212 verbunden.
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Die Halteschiene 211, die an ihrem Ende 26 mit dem Ende 25 der einen
Polarität der sich auf der Seite der Kanten 23 der Isolierstoffstege 19 und 20 befindenden
Hochspannungssäule 181 verbunden ist, ist an ihrem anderen Ende 29 mit dem Ende
30 der entgegengesetzten Polarität der benachbarten, sich auf der Seite der Kanten
24 der Isolierstoffstege 19 und 20 befindenden Hochspannungssäule
182 verbunden. Die Halteschiene 212, die -an ihrem Ende
28
mit dem Ende 27 der entgegengesetzten Polarität der sich auf der Seite der Kanten
23 der Isolierstoffstege 19 und 20 befindenden Hochspannungssäule 181 verbunden
ist, ist an ihrem Ende 31 mit dem Ende 32 der einen Polarität der benachbarten,
sich auf der Seite der Kanten 24 der Isolierstoffstege 19 und 20 befindenden Hochspannungssäule
183 verbunden.