DE1071233B - - Google Patents

Description

Es sind Halbleiteranordnungen aus Halbleiterelementen mit unsymmetrischer Leitfähigkeit durch einen pn-übergang bekannt, insbesondere auf der Basis des Germaniums oder Siliziums als Halbleiter. Diese Halbleiterelemente zeichnen sich bei ihrer Benutzung als elektrische Gleichrichter durch eine hohe elektrische Belastbarkeit bei relativ kleiner Verlustleistung aus. Wegen des relativ hohen Stroms, den die Halbleiterelemente führen, können Schaden am pn-Übergang zu ernsthaften Störungen, insbesondere auch in der übrigen elektrischen. Anlage, iühren. Aus diesem Grunde ist es zweckmäßig,·, in Reihe mit dem Halbleiterelement:eineAbsohaltskherung zu schalten, welche mit der Entstehung eines Überstromes über das Halbleiterelement, der einem bestimmten Mehrfachen des zulässigen Belastungsstromes des HaIbleiterelernentes entspricht, die Leitung unterbricht, in welcher das Halbleiterelement liegt. Damit solche Schaden an einem Halbleiterelement aber insbesondere auch für die übrige elektrische Anlage keine ernsthaften Nachteile mit sich bringen können, ist es erwünscht, daß die in Reihe mit dem einzelnen Halbleiterelement liegende Abschaltsicherung genügend kurzzeitig zu einer Abschaltung bzw. Unterbrechung der Leitung führt, in welcher das schadhafte Halbleiterelement liegt. Für hohe Ströme bereitet es aber Schwierigkeiten, Sicherungen mit einer solchen Kennlinie bereitzustellen, daß sie mit ausreichend kurzen Zeitwerten belastungsabhängig ihren Abschaltvorgang durchführen. Andererseits gibt es jedoch für relativ kleine Nennströme Sicherungen, insbesondere solche mit sogenannten flinken Schmelzeinsätzen, die zufolge ihrer besonderen Kennlinie in äußerst kurzen Zeiten belastungsabhängig für eine Abschaltung ansprechen und somit zu einer Abschaltung bzw. Unterbrechung der Leitung führen, in der sie angeordnet sind.

Auf Grund dieser Überlegungen sind bei einer Einrichtung zum Schutz von Halbleitergleichrichteranordnungen, bei welcher jede Halbleitergleichrichteranoxdnung aus einer Anzahl von parallel geschalteten Reihenschaltungen aus mindestens je einem Gleichrichterelement und je einer Schmelzsicherung besteht, gemäß der Erfindung beim Vorliegen von Gleidhrichterelementen mit einem Halbleiter auf der Basis oder nach Art von Germanium oder Silizium die Anzahl der parallel geschalteten Reihenschaltungen so· groß und die Schmelzsicherungen alle mit einem derart niedrigen Nennstromwert gewählt, daß. der über jede derselben anteilig am Gesamtstrom jeder Halbleitergleichrichteranordnung fließende Strom von der Schmelzsicherung nach spätestens etwa 2 m/sec abgeschaltet wird, sobald er den auf die einzelne Reihenschaltung entfallenden Anteil des zehnfachen Nenn-

Einrichtung zum Schutz von
Halbleitergleichrichteranordnungen
und Verfahren zu ihrer Herstellung

Anmelder:

Siemens-Schuckert -TT-e rfc^&
Aktiengesellschaft,
Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Hans Nagorsen, Berlin-Siemensstadt,
ist als Erfinder genannt worden

stromes der betreffenden HalbleitergleichrichteranoTdnung übersteigt.

Eine solche Anordnung von Halbleiterelementen kann als elektrischer Gleichrichter benutzt werden, welcher entweder nur die Funktion hat, beispielsweise Halbwellen nur einer Polarität eines zugeführten Wechselstromes über einen Verbraucher bzw. eine Wicklung fließen zu lassen, wie es- z. B. bei magnetischen Verstärkerschaltungen mit sogenannter Selbstsättigung der Fall ist, oder die Anordnung kann auch die Funktion eines Gleichrichters in einer Stromversorgungsanlage in einer Phase bzw. einem Zweig der jeweils benutzten Gleichrichterschaltung erfüllen.

Wie aus der grundsätzlichen Kennzeichnung der Erfindung hervorgeht, kann die Abschaltsicherung entweder nur in Reihe mit einem Gleichrichterelement liegen oder auch in Reihe mit mehreren Halbleiterelementen. Eine solche letztere Anordnung kann benutzt werden, um im Falle eines" Schadens eines der Ventile jeweils immer noch ein zweites unmittelbar an der gleichen Stelle in Reserve zur Verfügung zu haben.

Als Sicherungen können in Verbindung mit der vorliegenden Anordnung vorzugsweise solche aus Silberdrähten oder -bändern mit entsprechenden Quersehnittsschwächungen benutzt werden. ^:

Der Nennstrombelastungsanteil des einzelnen Gliedes der Parallelschaltung kann z. B. etwa 25 Ampere oder weniger des von der gesamten Anordnung zu führenden Nennstromes betragen. Bei einer solchen Anordnung ist die betriebssichere Erstellung einer elektrischen Anlage mit Halblei terelemehten von unsymmetrischer Leitfähigkeit insbesondere auf der

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Basis des Germaniums oder Siliziums als Halbleiter und mit pn-übergang wesentlich leichter möglich, da nicht erst eine besonders schwierige Entwicklung von Sicherungen für hohe Ströme stattfinden muß, welche zufolge ihrer Kennlinie eine genügend schnelle Abschaltung der durch Ausfall eines Halbleiterelementes gefährdeten Leitung erreichen lassen. Es können z. B. Sicherungen in Reihe mit solchen Leistungsgleichrichtern benutzt werden, wie sie in der Aufbauform als sogenannte Diazed-Patronen-Sicherungen im Handel bekanntgeworden sind. Normalerweise wird ee sich notwendig machen, wenn eine solche Sicherung angesprochen hat, auch unmittelbar den mit ihr in Reihe liegenden Gleichrichter mit auszutauschen. Während an sich die allgemeine Ausführung eine solche sein wird, bei welcher der Leistungsgleichrichter und die mit ihm in Reihe geschaltete Sicherung an sich selbständige Elemente sind, kann es sich auch als zweckmäßig erweisen, ein Sicherungssystem unmittelbar derart aus Baueinheiten aufzubauen, daß zwangläufig mit der Entfernung der schadhaft gewordenen Sicherung und deren Austausch des entsprechenden Leistungsgleichrichterelementes stattfindet. Für diese Zwecke kann am Ende der Sicherungspatrone ζ. Β. ein Greifer vorgesehen sein, der mit einem Ende des Flächengleichrichters erstens für die Bildung eines elektrischen Kontaktes zusammenarbeitet, gleichzeitig aber auch einen solchen mechanischen Eingriff mit dem Gleichrichterelement eingeht, daß er sich vorzugsweise beim Einschieben entweder über das freie Ende des Flächengleichrichters aufschieben läßt, jedoch danach beim Hinausziehen der Patrone unmittelbar den Leistungsgleichrichter mitnimmt. Diese Mitnahme kann lediglich j durch einen gegenseitigen Reibungseingriff erfolgen. \ Es kann aber auch durch die Einführung der Patrone j selbsttätig eine entsprechende gegenseitige mechani- \ sehe Verriegelung zwischen den beiden Teilen entstehen, so daß die Sicherung mit dem Leistungs- ! gleichritihterelement beim Herausziehen zwangläufig ί ein mechanisches Ganzes bildet. Je nach der Leistung, /welche das einzelne Flächengleichrichterelement zu führen hat, kann entweder eine Steckverbindung an der einen Elektrode des Leistungsgleichrichters benutzt werden oder auch eine Schraubverbindung. Zwischen dem Ende der Sicherung und dem Anschluß des Gleichrichters kann gegebenenfalls auch ein besonderes Zwischenstück benutzt werden mit je einer besonderen Kontaktfläche und einer geeigneten mechanischen Paßform für die Herstellung eines gegenseitigen mechanischen Eingriffs einerseits zwischen Sicherung und Zwischenstück und andererseits zwischen dem Zwischenstück und dem Gleich- ;,__richterelement. Für diese Zwecke kann es daher vorteilhaft sein, für eine einfache Erstellung einer elektrischen Anlage in Weiterbildung der grundsätzlichen Anordnung eine solche zu wählen, bei welcher in einem Grundkörper, welcher mit zwei oder mehreren entsprechenden elektrischen Endanschlüssen versehen ist, eine entsprechende Anzahl von becherförmigen Einsatzstellen in reihen- oder wabenartiger Verteilung für die einzelnen Gleichrichterelemente und die zu ihnen gehörigen Sicherungen vorgesehen sind. Beispielsweise kann also· ein blockförmiger Körper aus Isoliermaterial benutzt werden, der entsprechende Anschlüsse trägt und entsprechende Leitungsstücke besitzt, welche zu den Grundflächen und Teilen der inneren Mantelfläche der becherförmigen Aussparungen führen, in welche nach Art der üblichen Sicherungen je ein entsprechendes Sicherungselement eingesetzt werden kann, wobei diese becherförmige Aussparung vorzugsweise gleichzeitig das Gleichrichterelement mit aufnimmt, mit welchem die Sicherung in Reihe geschaltet wird.

Es ist zwar bereits für Sperrschichtgleiohrichter mit einem Halbleiter vom Charakter des Kupferoxyduls oder Selens bekanntgeworden, wenn mehrere Zellen an einer zugleich ihren einen' elektrischen Anschlußpol bildenden Tragplatte vereinigt sind, indem diese mit den entsprechenden Schichten der einzelnen Zellenschichtensysteme beschichtet wird, die anderen Elektroden der Gleichricihterzellen über besondere elektrische Leiter entweder vom Charakter eines Widerstandsleiters oder einer Sicherung mit dem anderen elektrischen Anschluß des Gleichriahterzellensystems zu verbinden. Die verschiedenen Gl ei ehr ichterzeilen können dabei gemeinsame durchgehende Schichtensysteme an der Tragplatte bzw. dem einen Pol besitzen, wie z. B. eine durchgehende Selenhalbleiterschicht, auf welcher die einzelnen Gegenelektroden der Zellen als voneinander getrennte Flächenteile aufgebracht sind. Es war hierbei Ziel, solche Anordnungen auch elektrisch nach Art einer Ventilanordnung benutzen zu können und dabei Schäden auszuschließen, welche sich bei dem Parallelarbeiten solcher an einer gemeinsamen Tragplatte vorhandenen Zellen ergeben können. Erleidet z. B. eine solche Zelle an einer solchen Zellenanordnung einen Kurzschluß, so würde die ganze Gleichrichterzellenanordnung unbrauchbar werden und aus dem Betrieb genommen werden müssen. Sind die Anschlußleitungen der zweiten Pole Abschmelzleiter, so wird bei einem Kurzschluß der einen Zelle nur deren Sicherung durchschmelzen und die Zelle an der gesamten Gleichrich teranordnung außer Betrieb nehmen. Haben die parallel arbeitenden Zellen untereinander verschiedene innere Widerstände, so kann eine ungleichmäßige Stromauf teilung auf die einzelnen Zellen stattfinden, wobei durch die stärkere Erwärmung der stärker belasteten Zellen zufolge ihres Temperaturganges die Aufteilung noch verschlechtert werden kann, während bei Ausbildung der Anschlußleitungen als Widerstände diese in ihrer Wirkung als Vorschaltwiderstände ausgenutzt werden können und dadurch eine Vergleichmäßiigung der Stromaufteilung auf die einzelnen Zellen erreicht werden sollte.

Bei der Herstellung solcher bekannten Gleichrichteranoirdnungen mit gemeinsamer, am Systemaufbau der Gleichrichterschichtensysteme beteiligter Tragplatte konnten sich keinerlei Schwierigkeiten in der gegenseitigen Zuordnung und Auslegung von Gleichrichterzellen und Sicherungen ergeben, da die Gleichrichterzellen lediglich mit dem Charakter eines üblichen elektrischen Verbrauchers in Rechnung gestellt werden konnten, für dessen Schutz auch im Falle hoher Stromstärken das zeitliche Verhalten der Abschmelzsicherungen ohne weiteres geeignet war. Bei diesen bekannten Anordnungen konnte also nicht die Aufgabestellung entstehen, von welcher bei der Entwicklung der vorliegenden Erfindung für Halbleitergleichrichteranordnungen mit einem Halbleiter auf der Basis oder nach Art von Germanium oder Silizium im Falle ihrer Auslegung für hohe absolute Stromstärken bei der spezifisch hohen elektrischen Belastung und der gegenüber den vorher bekannten Gleichrichteranordnungen zeitlich relativ geringen Übernahmefähigkeit der . anfallenden elektrischen Verlustwärme bei Überströmen auszugehen war, nämlich das Problem der' Zuordnung einer ausreichend schnell wirkenden Abschmelzsicherung zu lösen. Die Erfin-

dung bringt eine Lösung des Problems in einem eigentlich zu der normalen Zielsetzung des Konstrukteurs, nämlich der Erreichung eines gedrängten Aufbaues im Widerspruch stehenden Sinne, indem bei der Beherrschung sehr hoher Absolutwerte von Strömen eben nicht eine einzige Gleichrichterzelle für die Übernahme des Stromes in Reihe mit einer Sicherung benutzt wird, sondern indem die Führung des Stromes anteilig einer solchen entsprechenden Vielzahl von Halbleiterelementen entsprechenden kleineren Nennstromwertes übertragen wird, daß es keine Schwierigkeiten bereitet, eine Abschmelzsicherung mit einem solchen kurzzeitigen Abschmelzverhalten bereitzustellen, das der thermischen Beanspruchbarkeit der einzelnen kleineren Gleichrichterzelle entspricht. Es wird durch die vorliegende Erfindung also ein anderes Problem gelöst, als es bei jener bekannten Anordnung vorlag, und außerdem wird diese Lösung mit einer Sicherheit des Effektes erreicht, die sonst entweder überhaupt nicht oder nicht in gleicher Güte, mindestens aber erst nach längeren Entwicklungsarbeiten für entsprechende SpezialSicherungen in seiner Lösung verwirklicht werden könnte.

Beispielsweise Ausführungen für die Anwendung der Erfindung veranschaulichen die Fig. 1 bis 5 der Zeichnung.

In Fig. 1 ist ein grundsätzliches Schaltungsschema dargestellt. Es ist in diesem Falle eine Brückenschaltung gezeigt. Die einzelnen Gleichrichteranordnungen in den verschiedenen Brückenzweigen sind mit A, B, C, D bezeichnet. Die Gleichrichterbrücke wird über den Transformator T gespeist, von welchem nur die Sekundärwicklung dargestellt ist. Über den Ausgang der Gleichrichterbrücke wird die Belastung L gespeist. Jede der einzelnen Trockengleichrichteranordnungen A bis Ό enthält mehrere Leistungsgleichrichterelemente G₁ bis G₃ aus Halbleiteranordnungen mit pn-übergang in Parallelschaltung, wobei jedes einzelne Gleichrichterelement für eine maximale Nennleistung von z. B. etwa 25 Ampere oder weniger bemessen ist. In Reihe mit jedem dieser Gleichrichterelemente liegt je eine Sicherung, die mit S_} bis S_s jeweils für die einzelnen Gleichrichteranordnungen bezeichnet sind. Wie zu übersehen ist, wird, sofern einer der Leistungsgleichrichter in Sperrichtung zusammenbricht, d. h. ein Kurzschluß in der Sperrichtung an ihm entsteht, jeweils die entsprechende, mit ihm in Reihe liegende Sicherung durchschmelzen, so daß über den schadhaft gewordenen Gleichrichter in dem Leitungszug kein Kurzschluß parallel zur Belastung für die Stromquelle gebildet werden kann. Das Ansprechen der jeweiligen Sicherung erfolgt, wie angegeben, außerordentlich schnell, so daß durch den an dem einen Gleichrichterelement entstandenen KuTzschlußweg keine Gefährdung weiterer Halbleiterelemente entstehen kann.

Es ist somit eine Vielzahl von Gliedern aus je einem Gleichrichterelement in Reihe mit je einer Sicherung in Parallelschaltung zur Bildung des Gleichrichters in einem Leitungszug vorgesehen, wobei die Sicherung für jedes Leistungsgl-eichrichterelement nur für eine entsprechend niedrige Teilbelastung anteilig an der höchsten Gesamtbelastung des Leitungszuges bemessen ist.

Ein Ausführungsbeispiel für einen praktischen Einbau veranschaulicht die Fig. 2 der Zeichnung.

In dieser bezeichnet 1 den metallischen Kühlkörper mit Kühlrippen la, über welchen die an den Gleichriohterelementen 2 anfallende Verlustwärme abgeführt wird. Jedes dieser Gleichrichterelemente 2 sitzt in je einer Hülse 3 aus Isoliermaterial, z. B. Keramik, die an dem Grundkörper 1 befestigt ist. Über die Stege 4 aus Isoliermaterial ist eine obere metallische Deckplatte 5 getragen. Sie bildet die mit einem elektrischen Anschluß der Gleichrichteranordnung versehene Sammelschiene zwischen dem einen Pol von Gleichrichterelementen 2 und ist Träger einer Anzahl von Fassungen 6 für das Einschrauben· von Schraubkappen 7, etwa wie sie für Sioherungselemente geläufig sind. Iii diesen Schraubkappen befinden sich die Sicherungspatronen 8. Diese sind an ihrem unteren Ende' mit einem Greifkörper 9 versehen, der sich auf das freie Ende 2 a der Elektrode des Gleichrichterelementes 2 bei der Einführung der Patrone 8 aufschiebt. Dieser Greifer dient gleichzeitig zur Kontaktvermittlung zwischen dem einen Ende der Sicherungspatrone 8 und dem Anschluß 2 a des Gleichrichterelementes 2. Das Gleichrichterelement 2 ist mit einem scheibenförmigen Körper 2b versehen, gegen welchen sich die Enden des Gireiferkörpers 9 legen, so daß das Gleichrichterelement 2 mit seiner unteren Fläche bzw. seiner anderen Elektrode gegen eine entsprechende Kontaktfläche an dem Kühlkörper 1 angedrückt wird, welcher gleichzeitig den einen elektrischen Anschluß der Gleichrichteranordnung bildet. Es ist zu erkennen, daß beim Herausnehmen der Sicherungspatrone nach dem Herausschrauben der Schraubkappe 7 aus ihrer Fassung 6 von dem Greiferkörper 9 unmittelbar das Gleichrichterelement 2 mit aus der Anordnung herausgehoben wird. Die Auswechselung einer schadhaft gewordenen Anordnung aus Leistungsgleichrichter und Sicherungspatrone läßt sich daher in sehr einfacher Weise durchführen, etwa in gleicher Weise, wie es für den Ersatz einer Sicherung bisher geläufig ist. Die einzelnen Gleichrichterelemente und zugehörigen Sicherungen können an einer solchen räumlichen Einheit in einer oder mehreren Reihen angeordnet sein.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. In diesem Beispiel ist eine Anordnung veranschaulicht, bei welcher eine Anzahl von Gleichrichterelementen mit in Reihe geschalteten Sicherungen an einer räumlichen Einheit derart vereinigt sind, daß diese Einheit nach Art einer Gleichrichteranordnung in den einzelnen Leitungszug der Anlage eingesetzt werden kann. In dieser Figur bezeichnet 1 wieder den Kühlkörper der Anordnung für die Abführung der an den Gleichrichterelementen anfallenden Verlustwärme. Auf diesem Kühlkörper 1 ist ein Fassungskörper 10 aus Isoliermaterial, z. B. Keramik, angeordnet. Dieser Keramikkörper 10 ist mittels Schrauben 11 auf dem metallischen Kühlkörper 1 befestigt, der z. B. aus Kupfer bestehen kann und wieder entsprechende Kühlrippen 1 α für die Vergrößerung seiner wärmeabgebenden Oberfläche hat.

Der Keramikkörper weist eine Anzahl von Kanälen 12 auf. In jedem dieser Kanäle sitzt ein Gleichrichterelement 13 mit seiner unteren Grundfläche auf dem Kühlkörper 1 auf und geht auf diese Weise gleichzeitig über die Elektrode an seiner unteren Grundfläche einen entsprechenden elektrischen Kontakt mit· dem Kühlkörper 1 ein, der einen elektrischen Anschluß der Anordnung bildet. In jedem der Kanäle ist weiterhin eine Feder 14 angeordnet sowie ein Sicherungselement z. B. nach Art der üblichen Glasrohrfeinsicherungen 15. Den oberen Abschluß aller Kanäle 12 kann eine gemeinsame metallische Deckplatte 16 bilden, die gleichzeitig den anderen Anschluß der elektrischen Einrichtung jedes der Kanäle bildet. Für ihren elektrischen Anschluß kann die Deckplatte 16 mit einem entsprechenden ausladenden Anschluß-

stück 17 versehen sein, welches eine entsprechende Bohrung 18 für die Hindurchführung einer Schraube aufweisen kann. Sinngemäß wie die Deckplatte 16 kann der Kühlkörper 1 für die Vornahme des elektrischen Anschlusses an ihm mit einer entsprechenden. Ausladung 19 versehen sein, die wieder eine Bohrung 20 aufweist, durch welche eine Schraube od.. dgl. für die Herstellung der mechanischen oder/und elektrischen Verbindung hindurchgeführt werden kann.

Nach Fig. 3 ist bei der vorliegenden Einheit der Kühlkörper integrierender Bestandteil des Behältersystems für Gleichrichterelemente und Reihensicherungen, indem er die Bodenabschluß teile für die einzelnen Kanäle des Keramikkörpers 10 bildet. Es kann sich aber auch als zweckmäßig ergeben, eine räumliehe Einheit aus einem Behälterblock mit Gleichrichterelementen und Sicherungspatronen zu benutzen, an welchem der Kühlteil 1 noch nicht vorhanden zu sein braucht vor einem betriebsmäßigen Einsatz und trotzdem die Einheit bereits ein in sich geschlossenes System bildet. Ein solcher Kühlkörper, gegebenenfalls mit Rippen, ist nämlich relativ schwer. Es bedeutet daher einen großen Aufwand, wenn eine solche Einheit als Ersatzeinheit transportiert werden soll, während es sich bei einem notwendigen Ersatz doch eigentlich nur um den Körper mit den Gleichrichterelementefassungen und den Sicherungen handelt.

Es kann daher ein Aufbau gewählt werden, wie ihn die Fig. 4 veranschaulicht.

In diesem Fall tritt an die Stelle des Kühlkörpers 1 als Abschlußteil für die unteren Öffnungen der Kanäle 12 ein besonderer sammelschienenartiger Teil 21, der an seinem linken Ende für die Vornahme eines elektrischen Anschlusses mit einer Bohrung 22 versehen ist. Diese Einheit nach Fig. 4 kann entweder in eine ■andere geeignete Fassung eingeschoben werden, oder sie kann derart eingerichtet sein, daß an ihr der Kühlkörper 1 befestigt werden kann, z. B. mittels einer Schraubverbindung, wofür in dem Sammelschienenteil entsprechende Gewindelöcher 23 und 24 vorgesehen sind.

Es kann erwünscht erscheinen, auf einfache Weise nachprüfen zu können, ob eine der Sicherungen in einer der Fassungen 12 schadhaft geworden ist, ohne daß es erst einer Zerlegung der Einheit bedarf. Für diesen Zweck können an dem Blockstück 10 entsprechende Schauöffnungen 25 vorgesehen sein. Zweckmäßig sind diese derart ausgebildet, daß sie an beiden Seiten' des Keramikstückes vorhanden sind, so daß man durch die gleichachsigen Schauöffnungen hindurchsehen kann. Das kann wichtig sein, damit man auch, bei Feinsicherungen ohne weiteres feststellen kann., ob die Sicherung defekt geworden oder noch ganz ist.

Damit ein guter Wärmeübergang zwischen dem Gleichrichterelement und dem Kühlkörper gewährleistet ist, kann es sich als zweckmäßig erweisen, eine besondere Passung zwischen den unteren Enden der Gleichrichterkörper und dem Kühlkörper zu schaffen. Eine solche gegenseitige Anpassung der Flächen läßt sich erfindungsgemäß auf einfache Weise unter Benutzung einer geeigneten Zwischenlage erreichen, die die Eigenart hat, daß sie sich an gegen sie gedrückte Flächen leicht anschmiegen kann. Besonders geeignet ist die Anwendung einer Zwischenlage aus einem thermisch- verformbaren Stoff, gegebenenfalls auch aus einem Isolierwerkstoff. Ein geeigneter Werkstoff für die in Aussicht genommenen Zwecke ist beispielsweise ein Kunststoff in Form des Polyäthylens. Wird für die Zwecke der Erfindung auf den Kühlkörper eine dünne Folie aus Polyäthylen aufgelegt, so daß sie also einerseits zwischen der Fassung und dem Kühlkörper liegt, andererseits aber auch zwischen die einzelnen Gleichrichterelemente und den Kühlkörper zu liegen kommt, und es wird nach dem Einsetzen der Gleichrichiterelemente eine Erwärmung der Einheit vorgenommen, z.B. auf etwa über 130° C, so wird sinngemäß der Kunststoff erweichen bzw. flüssig werden. Er wird dann dem unter Druck befindlichen und auf ihm lastenden Gleichrichterclement ausweichen, .so daß zwischen der Bodenfläche des Gleichrichterelementes und der Oberfläche des Kühlkörpers Stellen unmittelbaren elektrischen Kontaktes entstehen und daß alle verbleibenden Zwischenräume zwischen der Bodenfläche des Gleiohrichterelementes und der Oberfläche des Kühlkörpers ausgefüllt werden. Auf diese Weise wird vermieden, daß zwischen der Grundfläche des Gleichrichterelementes und der Oberfläche des Kühlkörpers irgendwelche Luftzwischenräume schlechter Wärmeleitfähigkeit vorhanden sind. Vielmehr ist stets der gesamte Zwischenraum zwischen der Grundfläche des Gleichrichterelementes und der gegenüberliegenden Oberfläche des Kühlkörpers durch festes Material ausgefüllt, so daß über dieses eine wesentlich bessere Wärmeleitfähigkeit an der Übergangsstelle gewährleistet ist, als sie erreicht sein würde, wenn gegebenenfalls an dieser Stelle irgendwelche Lufträume vorhanden sein würden.

Es kann sich gegebenenfalls auch eine Anordnung als zweckmäßig erweisen, nach welcher die Gleichrichterelemente und die Sicherungen an je einer mechanischen Einheit zusammengefaßt sind. Die gegenseitige elektrische Verbindung zwischen den Gleichrichterelementen und Sicherungen und den entsprechenden Anschluß schienen wird dann über besondere Verbindungsleitungen hergestellt, die schienenartigen oder biegsamen Charakter haben können.

Claims (10)

Patentanspruch 1·:·

1. Einrichtung zum Schutz von Halbleitergleichrichter anordnungen, bei welcher jede Halbleitergleichrichteranordnung aus einer Anzahl von parallel geschalteten Reihenschaltungen aus mindestens je einem Gleichrichtereliement und je einer Schmelzsicherung besteht, dadurch gekennzeichnet, daß beim Vorliegen von Gleichrichterelementen mit einem Halbleiter auf der Basis oder nach Art von Germanium oder Silizium die Anzahl der parallel geschalteten Reihenschaltungen so groß und die Schmelzsicherungen alle mit einem derart niedrigen Nennstromwert gewählt sind, daß drüber jede derselben anteilig am Gesamtsrrom jeder Halbleitergleichrichteranordnung fließende Strom von der Schmelzsicherung nach spätestens etwa 2 m/sec abgeschaltet wird, sobald er den auf die einzelne Reihenschaltung entfallenden Anteil des zehnfachen Nennstromes der betreffenden HaIb-'leitergleichrichteranoirdnung übersteigt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Sicherung in Reihe mit dem einzelnen Gleichrichterelement eine Schmelzsicherung nach Art der üblichen Patronensicherung benutzt ist und das freie Ende der Patrone unmittelbar so gestaltet ist, daß es einen mechanischen Eingriff und gleichzeitig einen entsprechenden Berührungskontakt mit dem Halbleiterelement eingeht, so daß die Sicherung in Verbindung mit dem Gleichrichterelement unmittelbar als eine Einheit eingesetzt und/oder als solche aus der Sicherungsanordnung entfernt werden kann.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einem gemeinsamen Blockstück Endanschlüsse und eine solche Anzahl von Fassungen mit an die Anschlüsse angeschlossenen Kontakten bzw. Stromschienen vorgesehen sind, daß in die Fassungen Patronen und Gleichrichterelemente eingesetzt werden können und das gesamte Blockstück als Einheit einer Halbleitergleich,richteranordnung in die elektrische Anlage einsetzbar ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichterelemente einerseits und die zu ihnen gehörigen Schmelzsicherungen andererseits in je einer mechanischen Einheit zusammengefaßt und über entsprechende elektrische Verbindungsleitun- · gen zusammengeschaltet sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper der Anordnung integirierender Bestandteil des Blockstückes für die Bildung der Fassungen ist, welche die einzelnen Gleiehrkhterelemente und Schmelzsicherungen aufnehmen.

6. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzsicherungen und Gleichrichterelemenite in einem selbständigen Blockstück in entsprechende Fassungen eingesetzt und eingeschlossen sind und dieses Blockstück für seinen betriebsmäßigen Einsatz mit dem Kühlkörper der Gleichrichteranordnung erst mechanisch und gegebenenfalls elektrisch zu verbinden ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 3 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Blockstück für die Nachprüfung des Zustandes der Schmelzsicherungen entsprechende Schauöffnungen vor gesehen sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Reihenschaltung mindestens zwei Halbleiterventile in Reihe geschaltet sind.

9. Verfahren zum Zusammenbau einer Gieichrichteranordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einsetzen der Gleichrichterelemente auf deren spaterer Sitzfläche in der Anordnung eine thermisch verformbare Zwischenschicht vorgesehen ist, welche nach dem Einsetzen und mechanischen Unterdrucksetzen der Gleichrichterelemente durch eine vorübergehende Erwärmung in den erweichten bzw. flüssigen Zustand übergeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwischenschicht aus Polyäthylen an der Sitzfläche der Gleichrichterelemente angeordnet witrd.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Schweizerische Patentschrift Nr. 223 414.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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