DE2515046C3 - Thyristorsäule - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Thyristorsäule mit Scheibenthyristoren, die nebeneinandergestapelt und
federnd gehalten sind, wobei an jeder Seite jedes Scheibenthyristors ein auch zur elektrischen Stromführung
dienender Kühlkörper anliegt und wobei mit den Kühlkörpern Sicherungen leitend verbunden sind.
Solche Thyristorsäulen sind beispielsweise aus der DE-OS 19 14 790 für Wasserkühlung oder der Siemens-Zeitschrift,
Band 48 (1974), Heft 10, Seiten 791 bis 798 für Luftkühlung bekannt. Diese Thyristorsäulen werden
als Bausteine zum Aufbau von Stromrichterschaltungen benutzt. In solchen Stromrichtern können Überströme
und Überspannungen auftreten, die zu einer unzulässigen Beanspruchung der Scheibenthyristoren führen. Als
Schutzeinrichtungen für die Scheibenthyristoren sind Sicherungen vorgesehen. Die Sicherungen müssen
gekühlt werden, wozu eine gesonderte Kühlung, beispielsweise ein gesonderter Luftkühlkreislauf vorgesehen
wird. Diese gesonderte Kühlung erfordert zusätzliche Bauteile, was den Stromrichter verteuert
und seinen Raumbedarf erhöht.
Es besteht die Aufgabe, eine Thyristorsäule der eingangs genannten Art so auszubauen, daß eine
gesonderte Kühlung für Sicherungen entfällt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen die nebeneinandergestapelten Scheibenthyristoren
wenigstens eine Sicherung eingefügt ist, die an beiden Stirnflächen an je einem Kühlkörper anliegt.
Bei der erfindungsgemäßen Thyristorsäule sind die Sicherungen in die Thyristorsäule integriert und werden
zusammen mit den Thyristoren gekühlt. Dabei erfolgt die Stromführung wie bei der bekannten Thyristorsäule
über die Kühlkörper. Zusätzliche stromführende Bauteile und tragende Konstruktionselemente sind damit
vermieden. Der Raumbedarf der Thyristorsäule wird durch die zusätzlich eingefügten Sicherungen nur wenig
vergrößert, so daß neben einem kostensparenden Aufbau auch eine kompakte Bauform des Bausteins und
damit auch des mit solchen Bausteinen aufgebauten Stromrichters erzielt wird. Schließlich können die
Sicherungen besser gekühlt werden, was zu einer besseren Ausnutzung sowohl der Sicherungen als auch
der Thyristoren führt
Vorzugsweise sind zwei Sicherungen in einer Thyristorsäule benachbart zueinander und nur von
Kühlkörpern getrennt angeordnet Dabei können zwischen beiden Sicherungen zwei Kühlkörper angeordnet
sein, die durch eine Platte aus isolierendem Material getrennt sind. Mit dieser Bauform lassen sich
Stromrichter unterschiedlichster Bauform, beispielsweise in Brückenschaltung mit Zweigsicherungen mit den
ίο gleichen, für die Serienfertigung geeigneten Thyristorsäulen
aufbauen. Damit wird eine wesentliche Fertigungsvereinfachung und die damit erzielte Kosteneinsparung
erreicht
Im folgenden wird die erfindungsgemäße Thyristorsäule
beispielhaft anhand der Fig. 1 und 2 näher erläutert In den Figuren sind zwei Ausführungsbeispiele
dargestellt Dabei sind gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versahen.
Die in F i g. 1 gezeigte Thyristorsäule enthält zwei Scheibenthyristoren 1, wobei an jeder Seite eines
Scheibenthyristors 1 ein Kühlkörper 2 anliegt Im Ausführungsbeispiel ist eine flüssigkeitsgekühlte Thyristorsäule
dargestellt In Abweichung zum Ausführungsbeispiel können auch mehrere in Reihe geschaltete
,2·> Scheibenthyristoren angeordnet sein und es können
auch luftgekühlte Kühlkörper eingesetzt werden, wie bereits betont wurde. Auf Anschlußstutzen 3 der
Kühlkörper 2 sind Leitungsstücke 4 aufgebracht damit ist ein Strömungsweg für das flüssige Kühlmedium
gebildet, in dem beim Ausführungsbeispiel beide Thyristoren 1 der Thyristorsäule thermisch in Reihe
liegen.
Über Isolierstücke 5 und ein Druckstück 6 sind die Scheibenthyristoren 1 und die Kühlkörper 2 in ein
Gestell eingespannt das im wesentlichen von zwei Schraubbolzen 7 und 8 und zwei Spanplatten 9 und 10
gebildet ist. Eines der Isolierstücke 5 liegt auf der Spannplatte 10, das andere Isolierstück 5 auf dem
Druckstück 6 auf. Das Druckstück 6 weist im
■κι wesentlichen Tellerfedern 11 als Energiespeicher auf,
mit denen eine elastische Druckkraft auf die Kühlkörper 2 und die Scheibenthyristoren 1 sichergestellt ist.
In dem Gestell sind außerdem noch zwei Sicherungen 12 verspannt, die zwischen den Thyristoren 1 benachbart
zueinander angeordnet sind. Die beiden Sicherungen 12 sind durch einen Kühlkörper 2' getrennt, auf dem
sie mit ihren Stirnflächen 12a aufliegen. Die Stirnfläche 126 jeder Sicherung liegt auf einem weiteren Kühlkörper
2 auf, der an einen der Scheibenthyristoren 1 angepreßt ist. Die Stirnflächen 12a und i2b der
Sicherungen 12 können mit den Kühlkörpern 2' bzw. 2 auch mechanisch verbunden, beispielsweise verschraubt
sein. Der Kühlkörper 2' ist über Leitungen 4 in den Kühlkreislauf eingefügt und liegt thermisch in Reihe mit
den übrigen Kühlkörpern. Die elektrischen Anschlüsse für die Scheibenthyristoren sind direkt an die Kühlkörper
2 und den Kühlkörper 2' gelegt.
Bei der beschriebenen Thyristorsäule sind die Sicherungen 12 mit dem Gestell verspannt, das auch in
bo der bekannten Thyristorsäule vorhanden ist. Zusätzliche
tragende Konstruktionselemente zur Befestigung der Sicherungen 12 sind daher nicht erforderlich. Da die
Stromzuführung direkt an den Kühlkörper 2' gelegt ist, sind auch keine zusätzlichen, stromführenden Bauteile
<-' erforderlich. Außerdem ist der Kühlkörper 2' in den
Kühlkreislauf für die Scheibenthyristoren 1 eingefügt, so daß auch eine zusätzliche Kühlung für die Sicherungen
12 nicht erforderlich ist. Als Sicherungen 12 können
handelsübliche Sicherungen eingesetzt werden, die einen Schraubbolzen zum Verschrauben mit den
Kühlkörpern aufweisen oder bei denen lediglich die Stirnflächen 12a und 12b als plane Flächen ausgebildet
sind, die zum Anpressen an die Kühlkörper 2 bzw. 2' geeignet sind.
Um zu demonstrieren, wie vielfältig der in F i g. 1 gezeigte Baustein eingesetzt werden kann, ist in F i g. 1 a
das Schaltbild einer Drehstrombrückenschaltung gezeigt,
die mit Bausteinen gemäß F i g. 1 aufgebaut ist Dabei ist jeder Brückenstrang mit einer Thyristorsäule
realisiert, wie sie in F i g. 1 gezeigt ist Der Kühlkörper 2' jeder Thyristorsäule ist als Wechselstromanschluß über
einen Stromrichtertransformator 13 mit den Phasen R, S, Γ eines Drehstromnetzes verbunden. Die außenliegenden
Kühlkörper 2 der Thyristorsäule sind die Gleichstromklemmen der Drehstrombrücke, die mit
einer ohmisch-induktiven Last 14 verbunden ist Jedem Scheibenthyristor 1 der Drehstrombrückemchaltung ist
eine ÄC-Beschaltung mit einem Widerstand 15 und
einem Kondensator 16 parallel geschaltet, wie sie zur Spannungsbegrenzung bezüglich Überspannungen aus
dem Trägerspeichereffekt (TSE)üb\\ch ist
Ein zweites Ausführungsbeispiel zeigt F i g. 2. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind zwischen die Sicherungen
12 zwei Kühlkörper 2" eingefügt die durch eine Platte 17 aus isolierendem Material elektrisch getrennt
sind. Stromzuführungen sind gesondert an die Kühlkörper
2" geführt Auch diese Stromzuführungen wurden nichi gezeigt um die Übersichtlichkeit zu wahren. Es
sind zwei Kühlkreisläufe 4' und 4" vorgesehen, wobei in jedem Kühlkreislauf 4' bzw. 4" die Kühlkörper 2 und 2"
einer Hälfte der Thyristorsäule thermisch in Reihe
iü liegen. Bei dieser Bauform sind die beiden Hälften der
Thyristorsäule elektrisch voneinander getrennt was die Vielfalt der Stromrichterschaltungen, die mit dem
Baustein aufzubauen sind, wesentlich erhöht.
Zusammenfassend ist festzustellen, daß durch die Integration der Sicherungen in die Thyristorsäule und
durch ihre Kühlung im Kühlkreislauf der Thyristorsäule ein Bauelement erhalten wurde, mit dem im Baukastensystem
aus wenigen, für die Serienfertigung geeigneten Bausteinen eine Vielfalt von Stromrichterschaltungen
>o aufzubauen ist bei denen eine gesonderte Kühlung für
die Sicherungen nicht mehr erforderlich ist. Dabei ist zu betonen, daß zusätzliche Konstruktionselemente nicht
benötigt werden und nur wenig zusätzlicher Raum von den Sicherungen beansprucht wird.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Thyristorsäule mit Scheibenthyristoren, die nebeneinandergestapelt und federnd gehalten sind,
wobei an jeder Seite jedes Scheibenthyristors ein auch zur elektrischen Stromführung dienender
Kühlkörper anliegt und wobei mit den Kühlkörpern Sicherungen leitend verbunden sind, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen die nebeneinandergestapelten Scheibenthyristoren (1) wenigstens
eine Sicherung (12) eingefügt ist, die an beiden Stirnflächen (12a, \2b) an je einem Kühlkörper (2,2',
2") anliegt
2. Thyristorsäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Sicherungen (12) benachbart
zueinander und nur von Kühlkörpern (2', 2") getrennt angeordnet sind.
3. Thyristorsäule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen beiden Sicherungen
(12) zwei Kühlkörper (2, 2') angeordnet sind, zwischen denen sich eine Platte (17) aus isolierendem
Material befindet
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