DE1924011C3 - Stromrichter mit zwei parallelen, durch Abstandsstücke getrennten Schienen - Google Patents
Stromrichter mit zwei parallelen, durch Abstandsstücke getrennten SchienenInfo
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Description
W)
Die Erfindung betrifft einen Stromrichter mit zwei parallelen, durch Abstandsstücke getrennten Schienen,
von denen mindestens eine als Stromschiene dient und flüssigkeitsgekühlt ist, und mit mindestens zwei
Scheibenzellen, die zwischen zugeordneten Druckstük- ''r>
ken und nebeneinander auf der Stromschiene liegenden Sitzstellen eingespannt sind, wobei die Druckstücke mit
Kühlelementen in Kontakt stehen und ferner eine
Spanneinrichtung vorgesehen ist, die zwischen der der
Sitzstelle gegenüberliegenden Schiene und dem Druckstück liegt
Ein derartiger Stromrichter ist aus der CH-PS 4 22 975 bekannt Bei diesem Stromrichter sind sämtliche Scheibenzellen zwischen zwei in festem Abstand
voneinander verlaufenden Stromschienen eingespannt. Der erforderliche Kontaktdruck wird dabei mit Hilfe
einer Federeinrichtung eizeugt, die zwischen einer der
beiden Kontaktflächen der Scheibenzelle und einer der beiden Stromschienen liegt Das hat zur Folge, daß die
Scheibenzelle nur auf derjenigen Seite, auf der ihre Kontaktfläche unmittelbar auf der wassergekühlten
Stromschiene aufliegt, optimal gekühlt wird. Eine symmetrische Kühlung ließe sich nur dadurch erreichen,
daß die Scheibenzelle unmittelbar zwischen den beiden wassergekühlten Stromschienen eingespannt wird. Die
Verwirklichung dieses Gedankens bereitet aber in sofern Schwierigkeiten, als es kaum möglich ist, hierbei
den Kontaktdruck der nebeneinander zwischen den Stromschienen eingespannten Scheibenzellen genau zu
dosieren und hierbei auch eine gleichmäßige Flächenpressung zu gewährleisten. Nachteilig wäre ferner, daß
man zum Auswechseln einer Scheibenzelle eine der beiden massiven Stromschienen zumindest teilweise
lösen müßte; alle Scheibenzellen müssen so gehaltert
sein, daß dabei keine Scheibenzelle aus der zugewiesenen Position fallen kann. Ferner ließen sich mit diesem
Konzept auch lediglich Parallelschaltungen von Scheibenzellen aufbauen.
Ferner ist aus der Siemens-Zeitschrift, Jahrgang 1965,
Seiten 1304 bis 1306 ein flüssigkeitsgekühlter Thyristor-Baustein bekannt, bei dem ein einzelner Scheibenthyristor zwischen zwei, von einem flüssigen Kühlmedium
durchströmten baugleichen Kühlkörpern eingespannt ist Der Anpreßdruck wird hierbei durch Druckplatten
und Spannbolzen aufrechterhalten. Den Kühlkörpern wird das flüssige Kühlmedium über elastische Anschlußstücke zugeführt, die in einem Flüssigheitsumlaufsystem
liegen.
Aus dem DE-GM 19 76 270 ist es bekannt, Scheibenzellen und Kühlkörper jeweils alternierend in einer
Stapelanordnung zusammenzufügen und durch eine gemeinsame Anpreßvorrichtung aus Druckplatten und
Spannbolzen zusammenzupressen. Die eingesetzten Kühlkörper sind für eine Flüssigkeitskühlung vorgesehen. Die genannte Druckschrift enthält jedoch keine
Hinweise auf die Leitungsführung des Kühlmediums.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stromrichter der eingangs genannten Art so aufzubauen, daß sich bei Anwendung von Flüssigkeitskühlung
eine symmetrische Wärmeabfuhr von den Scheibenzellen ergibt, daß sich die Kontaktdrucke an den einzelnen
Scheibenzellen leicht und unabhängig voneinander einstellen lassen, ohne daß dabei ungleichmäßige
Flächenpressungen auftreten können, und daß schließlich eine einfache Auswechselung jeder einzelnen
Scheibenzelle möglich ist, ohne die Kontaktierung anderer Scheibenzellen zu beeinträchtigen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zweite Schiene aus Isoliermaterial besteht und
als Spannschiene dient, daß jede Scheibenzelle und das zugehörige Druckstück von einem Rahmen umgeben
ist, der jeweils ein Teilstück der Spannschiene und ein Teilstück der Stromschiene umfaßt und durch jeweils
beiderseits einer Sitzstelle angeordnete, Stromschiene und Spannschiene verbindende Bolzen vervollständigt
wird, daß jedes Druckstück mit einem elektrischen
Leiter versehen ist und daß jedes Druckstück selbst als flüssigkeitsgekühltes Kühlelement dient und zumindest
einen Kühlkanal aufweist, der über elastische Anschlußstücke
in einem Kühlmittelkreis liegt.
Damit wird aufgrund der guten Kühlung der Scheibenzellen und des gleichmäßigen Anpreßdruckes
der als Kontaktelemente dienenden Kühlelemente eine hohe Belastbarkeit des Stromrichters gewährleistet
Gleichzeitig wirH durch die Art der Einspannung eine
hohe Montage- und Wartungsfreundlichkeit gesichert Die Scheibenzellen sind nur einseitig elektrisch
verbunden. Daher läßt sich mühelos sowohl eine Parallelschaltung als auch eine Mittelpunktschaltung
durchführen.
Es ist vorteilhaft wenn sämtliche Scheibenzellen mittels einer einzigen, durchgehenden Spannschiene
zwischen Stromschiene und zugeordneten Druckstükken eingespannt sind. Damit wird eine weitere
Erhöhung der Montage- und Wartungsfreundlichkeit erreicht
Es ist günstig, wenn die Bolzen so angeordnet sind, daß jede Sitzstelle in der Mitte zwischen zwe; Bolzen
liegt Dies trägt zur Erhöhung der mechanischen Stabilität des Stromrichters bei.
In einer vorteilhaften Ausführungsform enthält die Spanneinrichtung ein sich gegen das Druckstock oder
ein Zwischenstück abstützendes, relativ zu der Spannschiene verschraubbares Spannstück. Dieses Spannstück
vermittelt gut dosierbar die Anpreßkraft zwischen Kühlelement und Scheibenzelle.
Weiterhin ist es günstig, wenn die Spannschiene federnd ausgebildet ist Damit wird der Einsatz von
zusätzlichen federnden Elementen überflüssig.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein dem
Spannstück zugeordnetes Schraubstück vorgesehen, das unverdrehbar aber senkrecht zu den Kontaktflächen
der Scheibenzellen verschiebbar in der Spannschiene gelagert ist und liegt zwischen dem Schraubstück
und der Spannschiene eine das Schraubstück und das Spannsttick gegen das Druckstück drückende
Federeinrichtung.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der F i g. 1 bis 5 erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine Draufsicht auf ein derartiges Ausführungsbeispiel,
F i g. 2 eine Seitenansicht der Anordnung nach F i g. 1 in vergrößertem Maßstab, wobei einige Teile im Schnitt
dargestellt sind,
F i g. 3 einen Schnitt entlang Linie HI-IlI in F i g. 2,
F i g. 4 einen Schnitt entlang Linie IV-IV in F i g. 2, und
F i g. 5 einen Schnitt entsprechend dem in F i g. 4 gezeigten ourch eine weitere Ausgestaltung des
Ausführungsbeispieles.
Auf einer Stromschiene 3, z. B. aus Kupfer, sind mehrere (in F i g. 1 sechs, von denen jedoch nur drei
dargestellt sind) Sitzstellen angeordnet. Die Stromschiene ist durch zwei von der Rückseite in sie eingebettete,
parallel zueinander verlaufende Kühlmittelkanäle (Fig.3, Ziffer 32), die an einem Ende über ein
Bogenstück 322 miteinander verbunden und am anderen Ende in Endstücken 321 münden, gekühlt Jeder
Sitzstelle ist eine Scheibenzelle 2 in Form eines steuerbaren oder nicht steuerbaren Gleichrichters
zugeordnet; in F i g. 1 sind nur drei solche Scheibenzellen angedeutet Da es lediglich auf die Einspannung der
einzelnen Scheibenzelle ankommt und diese für jede Scheibenzelle identisch ü „ ist in F i g. 2 lediglich eine
eezeichnet.
In einer durch Abstandsstücke 61, 62 und 63 (Fig. 2)
bestimmten Distanz von der Stromschiene 3 verläuh parallel zu ihr eine mit ihr durch Bolzen 41, 42
verbundene Spannschiene 40, die vorzugsweise aus Isoliermaterial besteht und U-förmiges Profil aufweist
Die die Spannschiene 40 mit der Stromschiene 3 verbindenden Bolzen haben voneinander den gleichen
Abstand und liegen jeweils in der Mitte zwischen je zwei nebeneinanderliegenden Sitzstelien 31. Auf der von der
ίο Stromschiene 3 abweisenden Kontaktfläche jeder
Scheibenzelle 2 liegt ein Druckstück 11, 12, 15 (Fig. 1)
auf, das jeweils zwei durchgehende Kühlkanale 13 (F i g. 3) aufweist Zwischen jedem Druckstück und einer
Platte 14 ist ein elektrischer Leiter 8 eingespannt, der vorzugsweise einen elastischen Bereich 81 aufweist
Das jeder Scheibenzelle zugeordnete Druckstück mit einem elektrischen Leiter 8 wird mit Hilfe einer
Spanneinrichtung 5, die sich einerseits gegen die Platte 14 (Fig.3) und andererseits gegen ein Teil der
Spannschiene 40 abstützt, gegen <*'■:. Scheibenzelle
gepreßt jede Spanneinrichtung 5 berteht aus einem
Spannstück 51 mit einem Gewinde und einem Schraubkopf 53 sowie einem Schraubstück 52, das auf
das Gewinde des Spannstückes 51 paßt und unveriirehbar,
aber parallel zu der Achse des Spannstückes 51 verschiebbar in der Spannschiene 40 gelagert ist Die
Verschiebbarkeit des Schraubstückes 52 ist durch einen Anschlag 54 und einen Segerring 5j begrenzt Zwischen
dem Anschlag 54 des Schraubstücke.-. 52 und der
ω Spannschiene 40 ist eine Federeinrichtung 7, bestehend
aus mehreren Tellerfedern eingespannt (F i g. 3).
Wie insbesondere F i g. 2 erkennen läßt, bildet jeweils ein Teilstück 30 der Stromschiene 3 zusammen mit
einem Teilstück der Spannschiene 40, jeweils zwei
)"> Bolzen 41, 42 und zugehörigen Abstandsstücken 61, 62
und 63 einen Rahmen, innerhalb dessen jeweils eine Scheibenzelle 2 zwischen der Sitzstelle 31 auf der
Stromschiene 3 und dem Druckstück 11 mit einem cHirch
Verdrehen des Spannstückes 51 veränderbaren Anpreß-
4Ii druck eingespannt ist. Dabei wird die Federeinrichtung
7 ZV, -sehen dem Anschlag 54 und der Spannschiene 40
gespannt und bestimmt die Anpreßkraft, die etwa 90 bis 125 kp pro cm2 betragen soll. Man kann allerdings auch
ohne Federeinrichtung 7 auskommen; das Schraubstück
4> 52 wird dann so weit nach oben gedreht, bis der
Anschlag 54 an die Spannschiene 40 anliegt und bei weiterem Anziehen des Spannstückes 51 die Spannschiene
40 elastisch verformt wird.
Die einzelnen Druckstücke sind mittels Führungsein-
Si) richtungen 9 relativ zu den Abstandsstücken 62 so
ausgerichtet, daß die Mündungen der Kühlkanäle 13 von benachbarten Druckstücken 11,12 einander zugewandt
sind, so daß sie auf kürzestem Wege durch elastische Verbindungsstücke 131, z. B. durch Schläuche aus
Isoliermaterial, miteinander verbunden werdsn können. Wenn nun die beiden Kanäle 13 des letzten Druckstükkes
15 (Fig. 1) durch einen Verbindungsbogen 132 miteinander verbunden sind und die Kanäle 13 des
ersten Druckstücke. 11 auf der Stromschiene 3 mit Hilfe
Wi von Kupplungsstücken 133 in einen Kühlkreis gelegt
sind, dann ist dadurch eine Kühlung der Druckstücke erreichbar, die der Kühlung der Stromschiene 3
entspricht Die zwischen Stromschiene 3 und den einzelnen Druckstücken liegenden Scheibenzellen wer-
i- '< den somit beidseitig gleichmäßig gekühlt.
Fig.5 zeigt eine Ausführungsform, die aus zwei
Anordnungen nach den F i g. 1 bis 4 besteht. Dabei sind die freien Breitseiten der Stromschienen 3, 301 unter
Zwischenlage einer Isolierplatte 402 gegeneinander gciegt. Anstelle der bei dem zuvor beschriebenen
Beispiel vorhandenen, jeder Stromschiene zugeordneten Bolzen 41, 42 ist hier jeweils ein durchgehender
gegen die Stromschienen isolierter Bolzen 43 vorgese- '· hen, durch den die beiden Systeme mit Hilfe von
Muttern 431, 432 gegeneinander verspannt sind. Wenn man die Scheibenzellen mit entsprechender Polung auf
die beiden Stromschienen auflegt und die der einen Stromschiene zugeordneten Druckstücke jeweils mit "
der anderen Stromschiene verbindet, erhält man eine Parallelschaltung aller auf beiden Stromschienen liegenden
Scheiben/eilen, die sich durch sehr gute Stromverteilung
auszeichnet. Eine solche Anordnung mit 2 χ 12 Scheibenzellen bestückt kann 12 000 Ampere bei 1000 '
Volt Dauerbclastung aushalten.
Durch die Art der Einspannung der einzelnen Scheibenzellen und die nur elastische Verbindung der
ninzrlnen Driirkstiioke miteinander über die Anschlußstücke
131 und wegen des nur an einem Punkt auf der ■'' Platte 14 angreifenden Spannstückes 51, das zudem an
der Auflagestelle konisch ausgebildet ist. ist eine über die gesamte Kontaktfläche der Scheibenzellen gleichmäßige
Flächenpressung gewährleistet. Es ist auch offensichtlich, daß man zum Auswechseln einer ·'
Scheibenzelle lediglich das zugeordnete Spannstück 51 etwas zu lösen braucht und daß dabei die Einspannung
der benachbarten Schcibcnzcllcri nicht beeinträchtig wird. Ferner hat die erfindungsgemäße Anordnung der
Vorteil, daß sich nicht nur eine Parallelschaltung allei
Scheibenzellen (alle Strombänder 8 mit einer weiterer Stromschiene verbunden) erzielen läßt; besonder!
einfach läßt sich vielmehr eine Mittelpunktschaltung aufbauen, wobei die Stromschiene 3 den Gleichstroman
Schluß darstellt und die Scheibenzellen auf die Wechselspannungsanschlüsse einer ein- oder mehrpha
sigen Wechselspannungsquelle aufgeteilt und mit der Klemmen dieser Wechselspannungsquelle über die
zugeordneten elektrischen Leiter 8 verbunden sind. Mii zwei mit Scheibenzellen und Druckstücken ausgerüste
ten Stromschienen 3 dieser Art läßt sich demnach eine Stromrichterbrückenschaltung aufbauen, bei der die
Stromschienen 3 die Gleichstromklemmen darsteiler und die elektrischen Leiter 8 mit den Klemmen dei
Wechselspannungsquelle zu verbinden sind. Dies' Möglichkeit ist besonders bei der Verwendung vor
Scheibenzellen für jeweils mehr als 500 Ampere vor Bedeutung, weil hier die Zahl der je Zweig parallclge
schalteter. Scheibenzellcn verhältnismäßig niedrig ist
der wirtschaftliche Vorteil der erfindungsgemäßer Aufbauform läßt sich hierbei dadurch ausschöpfen, daC
man einer einzigen Stromschiene die Scheibenzellen al
der Stromrichterzweige zuordnet, die an einen gemeinsamen Punkt (z. B. Oleichstromsarnmelschiene) führen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Stromrichter mit zwei parallelen, durch AbstandEstücke getrennten Schienen, von denen
mindestens eine als Stromschiene dient und flüssig- r>
keitsgekühJt ist, und mit mindestens zwei Scheibenzellen, die zwischen zugeordneten Druckstücken
und nebeneinander auf der Stromschiene liegenden Sitzstellen eingespannt sind, wobei die Druckstücke
mit Kühlelementen in Kontakt stehen und ferner "· eine Spanneinrichtung vorgesehen ist, die zwischen
der der Sitzstelle gegenüberliegenden Schiene und dem Druckstück liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schiene aus Isoliermaterial besteht und als Spannschiene (40) dient, daß '■
jede Scheibenzelle (2) und das zugehörige Druckstück (II, 12, 15) von einem Rahmen umgeben ist,
der jeweils ein Teilstück der Spannschiene (40) und ein Teilstück (30) der Stromschiene (3) umfaßt und
durch jeweik beiderseits einer Sitzstelie angeordnete Stromschiene (3) und Spannschiene (40) verbindende Bolzen (41,42) vervollständigt wird, daß jedes
Druckstück (11,12,15) mit einem elektrischen Leiter
versehen ist und daß jedes Druckstück (11, 12, 15) selbst als flüssigkeitsgekühltes Kühlelement dient
und zumindest einen Kühlkanal (13) aufweist, der über elastische Anschlußstücke (131) in einem
Kühlmittelkreis liegt.
2. Stromrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Scheibenzellen (2) -">
mittels einer einzigen, durchgehenden Spannschiene (40) zwischen Stromschiene (3) und zugeordneten
Druckstücken (11,12,15) eingespannt sind.
3. Stromrichter nach Anspruch t oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Boli.„-n (41, 42) so J">
angeordnet sind, daß jede Sitzstelle (31) in der Mitte zwischen zwei Bolzen liegt
4. Stromrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanneinrichtung
(5) ein sich gegen das Druckstück (11,12,15) oder ein ■">
Zwischenstück (14) abstützendes, relativ zu der Spannschiene (40) verschraubbares Spannstück (51)
enthält.
5. Stromrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannschiene (40) '">
federnd ausgebildet ist
6. Stromrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem Spannstück
(51) zugeordnetes Schraubstück (52) vorgesehen ist, das unverdrehbar, aber senkrecht zu den Kontaktflä- r»°
chen der Scheibenzellen (2) verschiebbar in der Spannschiene (40) gelagert ist, und daß zwischen
dem Schraubstück (52) und der Spannschiene (40) eine das Schraubstück (52) und das Spannstück (51)
gegen das Druckstück (11, 12, 15) drückende « Federeinrichtung (7) liegt.
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