DE1035786B - Trockengleichrichteranordnung, insbesondere fuer hohe Stroeme - Google Patents

Description

• Trockengleichrichteranordnung, insbesondere für hohe Ströme Trockengleichrichteranordnungen sind vielfachkurzzeitig hohen Strombelastungen ausgesetzt, z. B. als Leistungsgleichrichter in Schweißeinrichtungen.. Für eine hohe Belastbarkeit des Gleichrichters ist es dann insbesondere wesentlich, daß die an ihm entstehende Verlustwärme schnell und wirksam abgeführt wird.
• Es ist an sich bekannt, bei Trockengleichrichteranordnüngen eine Vielzahl tablettenförmiger Gleichrichterelemente in mehreren Stapeln derart anzuordnen, daß die Stapel mit einer ihrer Endflächen unter Federdruck an einer metallischen Grundplatte anliegen, an die sie die entwickelte Verlustwärme abführen. Bei dieser bekannten Anordnung sind also nicht für jedes einzelne Element besondere Einrichtungen zur Wärmeabführung vorhanden, so daß die Belastbarkeit der Anordnung durch die Erwärmung derjenigen Gleichrichterelemente begrenzt ist, die am weitesten von der wärmeabführenden Grundplatte entfernt sind. Außerdem werden die elektrischen Zuleitungen zu den Stapeln durch Schraubenfedern gebildet, die gleichzeitig den Druck zwischen Stapel und Grundplatte erzeugen. Da diese Federn nur über sehr kleine Flächen mit den Stapeln in Kontakt stehen, ist die Anwendung der bekannten Anordnung auch aus diesem Grunde auf verhältnismäßig kleine Strombelastungen beschränkt.
• Die Erfindung bezieht sich auf Trockengleichrichteranordnungen, die insbesondere für hohe Ströme bestimmt sind. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß jedes Gleichrichterelement mit aus schmiegsamem Leitermaterial bestehenden Anschlußleitungen, die seiner Träger- und/oder Deckelektrode flächenhaft anliegen, zwischen eine elastische Druckeinrichtung und einen Trägerkörper gespannt ist, der gleichzeitig für die Abfuhr der am Gleichrichter anfallenden Wärme ausgebildet ist. Bei der vorliegenden Trockengleichrichteranordnung wird sowohl in thermischer wie in elektrischer Beziehung ein inniger, großflächiger Kontakt zwischen den Elektroden der Gleichrichterelemente und den Anschlußleitungen bzw. dem Trägerkörper und damit eine hohe Belastbarkeit der Anordnung erreicht. Der Trägerkörper kann dabei gleichzeitig als Stromschiene dienen. Das Gleichrichterelement kann derart an dem zur Wärmeabfuhr bestimmten Trägerkörper angeordnet sein, daß entweder die Trägerelektrode oder die Deckelektrode dem Trägerkörper benachbart ist, so daß also bei der letzteren, bevorzugten Ausführungsform die Sperrschicht dem Trägerkörper näher liegt. Die elastische Druckeinrichtung besteht vorzugsweise aus einem Gummikörper.
• Durch die Anwendung der Erfindung wird zwischen dem Gleichrichterelement, z. B. dessen Grundplatte, und dem Träger des Gleichrichterelementes in Form des zur Wärmeabfuhr bestimmten Körpers ein guter inniger Kontakt über die gesamte gegenseitige Berührungsfläche erreicht. Das liegt sowohl im Interesse eines guten elektrischen Stromüberganges als auch einer guten Wärmeabfuhr. Damit sich auch die Stromzuleitungen bzw. Ableitungen an der anderen bzw. den anderen Elektroden des Gleichrichters gut anlegen, werden diese Leitungen vorzugsweise ebenfalls aus nachgiebigem bzw. schmiegsamem Material hergestellt, und zwar insbesondere aus einem siebartigen bzw. geflechtartigen Leiter bzw. einem Leiter vom folienartigen Aufbau. Derart aufgebaute Leiter schmiegen sich bei der Anpressung an den darunterliegenden Körper, der in diesem Falle z. B. die Deckelektrode des Gleichrichters sein kann, gut an und ergeben somit einen guten elektrischen. Kontakt und einen guten Wärmeübergang. Gleichzeitig übermittelt diese Leitung als Zwischenkörper auch an allen Stellen den von dem elastischen Körper ausgeübten mechanischen Druck, damit das Gleichrichterelement sich z. B. mit seiner Grundplatte, gegebenenfalls über eine dünne nachgiebige Zwischenlage, gut an den Träger des Gleichrichtersystems bzw. die diesen bildende Stromschiene gut anschmiegt. Um unerwünschte Reaktionen zwischen der Stromzuleitung und der bzw. den Elektroden für den Gleichrichter auszuschließen, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, chemisch inerte Zwischenlagen zwischen diesen einzulagern, z. B. zwischen der Deckelektrode und der Stromableitung eine Folie aus Zinn.
• Eine Trockengleichrichteranordnung gemäß der Erfindung kann sowohl mit einem Gleichrichterelement als auch mit mehreren Gleichrichterelementen benutzt werden. Dabei kann der elastische Druckkörper nicht nur für ein einzelnes Gleichrichterelernent, sondern für ein Paar von benachbarten Gleichrichterelementen wirksam sein. In diesem Falle liegen also der nachgiebige elastische Druckkörper bzw. eine entsprechende elastische mehrteilige Einrichtung in einem Schichtensvstem aus zwei Gleichrichterelementen zwischen den Zuleitungen, die z. B. auf den Deckelektroden dieser Gleichrichterelemente aufliegen. Ein solches Schichtensystem aus zwei Gleichrichterelementen mit elastischer Zwischeneinrichtung läßt sich entsprechend vervielfachen, so daß dann also ein Schichtensystem entsteht, wobei jeweils zwischen zwei Gleichrichterelementen ein elastischer Druckkörper und z. B. auf den Trägerelektroden der Gleichrichterelemente je eine starke Platte liegt, die als Druck- und Kühlplatte in der einen Richtung wirksam und für den letzteren Zweck auch mit entsprechenden Hohlräumen versehen sein kann, durch welche ein strömendes Kühlmittel hindurchgeschickt wird. In elektrischen Anlagen für hohe Ströme ist es vielfach üblich, die Stromleitungen und Kontakte durch ein Kühlmittel zu kühlen. Bei Einbau der vorliegenden Trockengleichrichteranordnung in eine solche Anordnung können dann die zu kühlenden Platten des Gleichrichtersystems unmittelbar an das System des strömenden gasförmigen oder flüssigen Kühlmittels dieser Anlagen angeschlossen bzw. gemeinsam mit diesen von der Kühlmittelquelle gespeist werden. Die vorliegende Trockengleichrichteranordnung kann gegebenenfalls unmittelbar ein Kupplungsglied in einem solchen elektrischen Leitungssystem für hohe Ströme und/oder mechanischen Leitungssystem bilden und dann mit seinen Kühlmittelkanälen unmittelbar mit denjenigen der Leitung, in welche es eingeschaltet ist, z. B. in Reihe geschaltet werden.
• Eine beispielsweise Ausführung für die Anwendung der Erfindung veranschaulichen die Figuren der Zeichnung in zwei einander entsprechenden Rissen. In diesen bezeichnen 1 und 2 zwei starke metallische Platten. Auf diesen liegt je ein Gleichrichterelement 3 bzw. 4 z. B. mit seiner Trägerelektrode auf. Auf die Deckelektrode jedes Gleichrichterelementes ist eine der Anschaulichkeit halber relativ stark dargestellte Zinnfolie 5 bzw. 6 gelegt und auf diese als Stromzuleitungen je eine Leitung 7 bzw. 8 aus Kupfergeflecht oder dünnen Kupferfolien, die an ihren linken Enden in eine Fassung 7a bzw. 8a eingelötet sind. Zwischen diesen Leitungen 7 und 8 ist ein Druckkörper9 vorgesehen. der aus nachgiebigem elastischem Material nach Art von Gummi besteht. Das bisher beschriebene System wird durch eine Spannvorrichtung aus Schienen 10a bis 10d und Schraubenbolzen 11a bis 11d mit entsprechenden Muttern zusammengespannt. Hierdurch wird ein guter mechanischer und elektrischer Kontakt sowohl zwischen den Zuleitungen der Deckelektroden der Gleichrichterelemente als auch zwischen den Trägerelektroden und den Metallplatten 1 und 2 herbeigeführt. Die Platten 1 und 2 können für das Hindurchschicken eines strömenden Kühlmittels mit geeigneten Kühlkanälen versehen sein, von denen die äußeren Anschlüsse 1 a und 1 b bzw. 2 a und 2 b angedeutet sind. Gegebenenfalls kann es auch ausreichend sein, die Platten 1 und 2 mit entsprechenden Kühlrippen zu versehen, die einer forcierten Kühlung durch ein strömendes Gas bzw. Luft ausgesetzt sind.
• Die freien Enden der Stromzuleitungen 7a bzw. 8a sind unter Benutzung eines gegenseitigen Abstandsstückes 12 zwischen den Enden der Stromsammelschienen 13 und 14 festgespannt mittels nur durch ihre Mittellinien angedeuteter Schraubverbindungen. Auch die gleichzeitig als elektrische Leitungen benutzten Wärmeableitungskörper 1 und 2 sind über ebenfalls nur durch ihre Mittellinien angedeutete Schrauben an den Sammelschienen 15 und 16 angeschlossen.

Claims (10)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Trockengleichrichteranordnung, insbesondere für hohe Ströme, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Gleichrichterelement mit aus schmiegsamen Leitermaterial bestehenden Anschlußleitungen, die seiner Träger- und/oder Deckelektrode flächenhaft anliegen, zwischen eine elastische Druckeinrichtung und einen Trägerkörper gespannt ist, der gleichzeitig für die Abfuhr der am Gleichrichter anfallenden Wärme ausgebildet ist.
2. 2. Trockengleichrichteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Druckeinrichtung aus einem Gummikörper besteht.
3. 3. Trockengleichrichteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper mit Kühlkanälen für ein flüssiges Kühlmittel versehen ist.
4. 4. Trockengleichrichteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper mit Kühlrippen versehen ist, die einer forcierten Kühlung ausgesetzt sind.
5. 5. Trockengleichrichteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gleiche nachgiebige elastische Druckkörper zwei benachbarten Gleichrichteranordnungen gemeinsam ist.
6. 6. Trockengleichrichteranordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Schichtensystem einer Vielzahl von Gleichrichterelementen besteht und jeweils zwischen zwei starken metallischen Druck- und Kühlplatten je zwei Gleichrichterelemente und ein mindestens diesen gemeinsamer nachgiebiger elastischer Druckkörper vorgesehen sind.
7. 7. Trockengleichrichteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen zur Deckelektrode aus einem Drahtnetz oder einem Drahtgeflecht nach Art eines Litzenkörpers bestehen. B.
8. Trockengleichrichteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen zu den Deckelektroden der Gleichrichterelemente aus dünnen Folien bestehen.
9. 9. Einbau einer Gleichrichteranordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß sie als elektrisches Kupplungsglied in einen elektrischen Leitungszug, z. B. ein Sammelschienensystem, eingesetzt ist.
10. 10. Trockengleichrichteranordnung nach den Ansprüchen 3 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerkörper der Gleichrichterelernente an den Kühlmittelleitungszug der in dieser Weise gekühlten elektrischen Leitung der Anlage angeschlossen sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 837 421; USA.-Patentschriften Nr. 1743 160, 2 501331; britische Patentschrift Nr. 518 202.