DE2515046C3 - Thyristorsäule - Google Patents

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 Patentansprüche:

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