DE1086349C2 - Stromrichteranlage fuer hohe Stroeme mit Halbleiterventilanordnungen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT 1086 ANMELDETAG:

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT:

AUSGABE DER
PATENTSCHRIFT:

kl. 21g 11/02

INTERNAT. KL. H 01 I 10. JULI 1958

4. AUGUST1960 2. NOVEMBER 1961

STIMMT ÜBEREIN MIT AUSLEGESCHRIFT 1 086 349 (S 58923 VIII c / 21 g)

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stromrichteranlage für hohe Ströme, welche mit Halbleiterventilanordnungen aus Gleichrichterelementen, z. B. solchen auf der Basis eines Halbleiters aus oder nach Art von Germanium oder Silizium, arbeiten und jeweils mehrere Gleichrichterelemente zur anteiligen Führung des Gesamtstromes der einzelnen Ventilanordnungen enthalten..

Hierbei erweist es sich aber als schwierig, eine anteilig gleiche Aufteilung des Gesamtstromes auf die parallel geschalteten Gleichrichterelemente zu erreichen. Es ist für diese Zwecke bereits eine solche räumliche Leitungsführung in Aussicht genommen worden, bei welcher die Elemente in nach Art der Sprossen einer Sprossenleiter angeordneten Leitungen liegen und die gemeinsame Zu- und die gemeinsame Ableitung über die Holme des des Sprossenleitersystems erfolgt, indem die Zuleitung zu diesem System an dem einen Holm am oberen Ende der Leiter, die Ableitung dagegen an dem anderen Holm am unteren Ende der Leiter erfolgt. Hierdurch wird erreicht, daß die Widerstände für die über die einzelnen Gleichrichterventile¹ fließenden Teilströme zwischen den. Anschlußpunkten der Sprossenleiter gleich groß sind.

An einem solchen Sprossenleiter-Leitungssystem angestellte theoretische Untersuchungen über die Gleichstromverteilung auf die einzelnen parallel liegenden Ventile haben aber nun zu dem Ergebnis geführt, daß derjenigen Ströme wegen, welche für die verschiedenen Ventile über gemeinsame Leitungsstücke von einem gewissen Gleichstromwiderstand fließen, doch noch keine gleichmäßige anteilige Aufteilung des Gesamtstromes auf die parallel geschalteten Gleichrichterelemente.. erreicht wird. Bereits rechnerische Untersuchungen haben vielmehr zu dem Ergebnis geführt, daß bei einem solchen Sprossenleiter-Leitungssystem diejenigen Leitungen und die in ihnen angeordneten Gleichrichterelemente, welche nach den Enden der Sprossenleiter zu liegende Sprossen bilden, höhere anteilige Ströme am Ges.amtstrom führen als¹ diejenigen Leitungen, welche vom Ende der Leiter entfernter liegende Sprossen bilden. ,

Außer dieser rein gleichstrommäßigen Betrachtung erscheint bei einer solchen Stromrichteranlage noch beachtenswert, daß über das einzelne Gleichrichterelement und denjenigen Leitungszug, in welchem es liegt, jeweils ein pulsierender Gleichstrom fließt. Dieser hat zur Folge, daß jeweils durch jeden der Leitungszüge, welcher ein Gleichrichterelement enthält, auch sich ändernde magnetische Felder hervorgerufen werden, und zwar jeweils ein solches beim Aufbau des einzelnen Stromblockes und ein solches beim Abbau dieses Stromblockes. Hierdurch ruft jeder von mehreren benachbarten Leitern, die im Sinne des grund-Stromrichteranlage für hohe Ströme mit Halbleiterventilanordnungen

Patentiert für:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen

Dr.-Ing. Paul Schnecke, Berlin-Siemensstadt, ist als Erfinder genannt worden

sätzlichen Aufbaues der Stromrichteranlage je ein Gleichrichterelement enthalten und von gleichsinnig gerichteten Strömen durchflossen werden, je ein die Leitungszüge und Gleichrichterelemente der anderen parallelen. Leiterzweige beeinflussendes magnetisches Feld hervor. Auch diese Erscheinung führt bei einer Stromrichteranlage mit sprossenleiterartig angeordneter Leitungsführung zu einer verschiedenen anteiligen Stromaufteilung des von den parallel geschalteten Halbleiter-Gleichrichter-Elementen zu führenden Gesamtstromes, und zwar in entgegengesetztem Sinne zu derjenigen Erscheinung, die für das Sprossenleitersystem erläutert worden ist. Die Gleichrichterelemente und Leitungen, welche in dem Sprossenleiteraufbau nach dessen Enden zu als Sprossen liegen, würden also zufolge dieser gegenseitigen Beeinflussung der parallelen Stromzweige mit den Gleichrichterventilen dazu führen, daß die nach den Enden der Sprossenleiter zu liegenden Sprossen anteilige kleinere Ströme übernehmen als die von den Enden der Leiter entfernter liegenden Sprossen. Wirken diese beiden Erscheinungen für die anteilige Stromaufteilung eines Gesamtstromes auf die parallelen Zweige über die Gleichrichterventile auch einander entgegen, so· heben sie sich doch nicht auf. Es ist im allgemeinen so, daß

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die erste erörterte Erscheinung der ungleichmäßigen anteiligen Stromaufteilung eines Gesamtstromes in ihrer Wirkung die an zweiter Stelle geschilderte Erscheinung überwiegt.

Diese Schwierigkeiten werden bei einer Stromrichteranlage der eingangs angeführten Art dadurch vermieden, daß erfindungsgemäß zur Vermeidung einer gegenseitigen Beeinflussung der einzelnen Parallelzweige im Sinne einer Strom Verdrängung die parallel geschalteten Halbleiterventile zusammen mit ihren Zu- und Ableitungen nach Art der Stäbe des Mantels eines Käfigs in gleichmäßiger Verteilung in Bezug aufeinander in dessen Umfangsrichtung und in bezug auf eine durch die Grundflächen der Käfigform geführte Symmetrieachse angeordnet und die Zu- und Ableitungen zu den bzw. von den als Käfigstäbe angeordneten Leitungen strahlenförmig etwa von der genannten Achse der Käfigform ausgehen, wo auch die Zu- und Ableitungen zu der gesamten Ventilanordnung angeschlossen sind. Diese Strahlen können dabei in der Ebene der Grundflächen der Käfigform oder/und in zu diesen Grundflächen parallelen Ebenen verlegt sein. Es können diese auch strahlenartig zu •den nach Art von Käfigstäben angeordneten Leitungen mit den Gleichrichterventilen verlegten Zuleitungen von der Achse der Käfigform nicht in senkrechter Richtung, sondern in räumlich gegen die Käfigachse geneigter Lage ausgehen. Diese Zuleitungen können in diesem Sinne beispielsweise die Seitenkanten einer Pyramide bilden, an deren Spitze die gemeinsame Speiseleitung anliegt, während sich an die Ecken der Grundfläche der Pyramide die einzelnen Käfigstäbe mit den Gleichrichterventilen anschließen. Es können daher auch zwei pyramideftartige Verbindungsleitungsfiguren in einer solchen "Schaltung vorhanden sein. Diese pyramidenartigen Verbindungsleitungssysteme, welche sich mit ihrer Grundfläche an die Grundfläche der Käfigform anschließen, können .dabei derart räumlich angeordnet sein, daß sie sich mit ihrer Höhenausdehnung in Richtung auf ihre Spitze zu entweder an die Käfigform nach außen anschließen oder nach innen zu in den Hohlraum der Käfigform hinein erstrecken.

Es kommt auch im wesentlichen nur darauf an, daß die Gleichrichterventile mit ihren unmittelbaren Zu- und Ableitungen nach Art der Stäbe im Mantel eines Käfigs angeordnet sind, d. h., die Zuleitungen zu den Ventilen und die Ventile selbst brauchen in ihrer Längenausdehnung durchaus nicht streng nach Art der Ausdehnung eines Käfigstabes von geradliniger Achse ausgebildet und angeordnet zu sein, sondern nur grundsätzlich eine entsprechende relative Lage zueinander haben. Es ist das so zu verstehen, daß die Gleichrichterelemente gegebenenfalls mit ihrer Achsrichtung sich auch senkrecht bzw. radial zur Achse eines solchen Käfigstabes erstrecken können und die Zuleitung zu bzw. die Ableitung von den einzelnen Ventilen gewissermaßen nur in der Ebene liegen, welche durch die Lage der Achse eines solchen Käfigstabes bestimmt sein würde.

Eine solche Käfiggrundform kann dabei kreisförmige oder auch polygonale Grundflächen haben, die nicht gleich groß zu sein brauchen, so daß sich z. B. die Grundform eines Pyramiden- oder Kegelstumpfes für den Käfig ergibt. In den verschiedenen Käfigstäben können die Gleichrichterelemente räumlich in verschiedener Höhe in bezug auf die Grundflächen des Käfigs angeordnet sein. Hierbei können verschiedene Anordnungen gewählt werden. So können die Gleichrichterelemente in den an der Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Käfigstäben derart angeordnet sein, daß ein sie verbindender Linienzug eine Zickzacklinie darstellen würde. Statt dessen könnte auch eine solche Anordnung gewählt werden, daß in mehreren in der Umfangsrichtung des Käfigmantels aufeinanderfolgenden Käfigstäben die verschiedener».. Gleichrichterelemente immer weiter von der einen Grundfläche sich entfernen und sinngemäß sich der anderen annähern bis zu einer bestimmten Zahl von Elementen, wonach ίο dann wieder ein neues räumliches System beginnt, welches gleichartig der erstgenannten Folge von Gleichrichterelementen wieder mit einem Element in räumlich gleichartig näherer Lage zu der einen Grundfläche beginnt. Ein die in der Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Gleichrichterelemente verbindender Linienzug würde in diesem Falle aufeinanderfolgende Sägezahnformen aufweisen.

Die vorliegende Anordnung ist auch dann anwendbar, wenn in jedem der parallelen Zweige einer Speiseleitung bzw. je Käfigstab mehrere Gleichrichterelemente in Reihenschaltung angeordnet werden.

Eine Weiterbildung der vorliegenden Anordnung kann auch so getroffen werden, daß mehrere Käfigsysteme benutzt werden, die gleichachsig übereinander bzw. hintereinander oder gegebenenfalls unter Ausbildung mit verschieden großen Grundflächen einander umschließend angeordnet sind, in dem Leitungszug entweder elektrisch parallel oder in Reihe geschaltet sind. Hierbei kann die gegenseitige Zuordnung dieser Käfige dabei derart gewählt werden, daß die Käfigstäbe des einen Käfigs in bezug auf die Käfigstäbe des anderen Käfigs in der Umfangsrichtung der Käfigformen gegeneinander versetzt liegen, was sich z. B. für eine günstige Führung der Zuleitungen zu und der Ableitungen von den Gleichrichterventilen als günstig erweisen kann. Bei Anwendung einer Reihenschaltung aus parallel geschalteten Gleichrichterventilsystemen können jeweils gleichartige Käfigsysteme entsprechend gleichachsig angeordnet werden und dabei die Zu- und Ableitungen zu bzw. von den Käfigstäben des Leitungssystems sich jeweils zwischen den Enden dieser Stäbe und der Symmetrieachse der einzelnen Käfigform erstrecken. Das ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, wenn, wie bereits oben angedeutet, von einer Aufbauform ähnlich derjenigen Gebrauch gemacht wird, nach welcher in jedem Käfigstab mehrere Gleichrichterventile angeordnet werden. So können in diesem Sinne für diese Zwecke zwei Käfige mit zwei ihrer Grundflächen einander derart benachbart angeordnet werden, daß die Käfigstäbe der benachbarten Käfige entweder unmittelbar oder über kurze Verbindungsstücke elektrisch miteinander verbunden werden können.

Diese grundsätzliche Aufbauform der vorliegenden Anordnung mit Stromrichter-Halbleiterventilen läßt sich dann, wenn sehr große Ströme zu beherrschen sind, auch dahingehend weiterbilden, daß je -eine solche der im vorstehenden, geschilderten Einheiten ihrerseits als Ventilanordnung in einem Käfigstab eines größeren Käfigs benutzt wird, dessen einzelne Käfigstäbe also jeweils aus einer solchen bereits ihrerseits käfigartig aufgebauten Einheit- bestehen bzw. eine solche enthalten. Der durch die Käfigform bestimmte Hohlraum kann jeweils für die Unterbringung von Zubehörteilen der elektrischen Anlage oder gegebenenfalls für die Unterbringung von integrierenden Bestandteilen der einzelnen Gleichrichterelemente oder einer Gruppe von Gleichrichterelementen ausgenutzt werden, indem z. B. die zur Kühlung benutzten 7υ Kühlfahnen in dem Hohlraum der Käfigform unter-

gebracht werden und in Verbindung damit gegebenenfalls der Hohlraum unmittelbar zur Bildung des Schachtes für eine Kühlmittelführung verwendet wird. Diese Kühlung kann dabei eine Konvektionskühlung oder eine solche mit einem erzwungenen Kühlmittelstrom gasförmigen oder flüssigen Charakters sein, mit welcher gegebenenfalls noch eine Rückkühleinrichtung zusammenwirkt.

Bei Aufbau der vorliegenden Anordnung können sich durch die gegenseitige Zuordnung der parallel geschalteten Gleichrichterelemente an ihrem gemeinsamen Träger bzw. ihren Einzelträgern noch freie Räume oder Oberflächen zwischen den Halbleiterelementen, und ihren Zuleitungen ergeben. Diese freien Räume oder Oberflächen können dann sinngemäß ebenfalls für die Unterbringungen von Zubehörteilen der elektrischen Anlage ausgenutzt werden. So ist es z. B. in solchen elektrischen Anlagen bekannt, den einzelnen Gleichrichterventilen zur Beherrschung der Kommutierung wegen des auftretenden Ladungsträgerstaueffektes besondere Schaltungselemente zuzuordnen, die beispielsweise aus Kondensatoren oder einer Reihenschaltung von Kondensatoren und Widerständen oder ähnlichen Schaltungselemente-Zusammenstellungen bestehen, die dem einzelnen Halbleiter-Gleichrichter-Element oder Gruppen von in Reihe geschalteten Gleichrichterelementen an deren Anschlußklemmen parallel geschaltet sind. Diese Zubehörelemente können dann beispielsweise räumlich zwischen benachbarten Gleichrichterelementen oder in dem geschlossenen Käfigraum angeordnet werden.

Die Anordnung kann aber auch derart getroffen werden, daß diese Zubehörteile der elektrischen Anlage an besonderen Trägern angeordnet werden, die einen gleichartigen Aufbau wie die Käfigformen haben, wobei diese Träger gleichachsig dann auch mit den genannten· Käfigformen aneinandergereiht sind.

Es können auch, insbesondere für eine Ausnutzung des Hohlraumes der Käfigform für die Unterbringung von Kühlelementen für die parallel geschalteten Gleichrichterelemente, wie bereits angedeutet, mehreren Gleichrichterelementen Kühlelemente gemeinsam zugeordnet sein, indem z. B. mehrere Gleichrichterelemente an einem gemeinsamen Träger angeordnet sind, von welchem eine oder mehrere entsprechende geeignete Wärmeleitbrücken zu dem gemeinsamen Kühlfahnensystem führen, welches im Hohlraum der Käfigform untergebracht ist.

Es ist eine auf einer umlaufenden Welle angeordnete Gleichrichteranordnung bekanntgeworden, bei welcher Gleichrichterplatten nach Art der Speichen eines Rades zwischen senkrecht zur Welle sich erstreckenden Scheiben gehalten sind und auch bereits für die elektrische Verbindung der Grundelektroden der Gleichrichterplatten miteinander die elektrische und mechanische Verbindung mit den genannten Scheiben als Lösung angeführt wird. Hierbei hat es sich aber offenbar nicht um die Parallelschaltung einer Vielzahl oder aller Gleichrichterplatten der Anordnung zu einer Ventilanordnung gehandelt, die in der Phasenleitung einer Null- bzw. Sternschaltung oder einem Zweig einer Brückenschaltung eines Stromrichters liegt, sondern nur um die einpolige schaltungsmäßige Zusammenfassung der Platten an einer ihrer Elektroden, wie sie sich z. B. bei Sternschaltungen oder an den Gleichströmpolen von Gleichrichterbrückenschaltungen ergibt.

Zur näheren Erläuterung tier Erfindung an Hand einiger., Ausführungsbeispiele¹ wird nunmehr auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung die räumliche gegenseitige Zuordnung einer Mehrzahl von in einem Speiseleitungszug, parallel geschalteten Halbleiter-Gleichrichter-Elementen, die zusammen mit ihren Zu- und Ableitungen einander nach Art der Stäbe im Mantel eines Käfigs zugeordnet sind. Unter Speiseleitung ist dabei beispielsweise eine Phasenleitung einer Sternpunktschaltung oder der Zweig einer Brückenschaltung einer Stromrichteranlage verstanden. In der Figur sind acht im gleichen Speiseleitungszug parallel geschaltete Gleichrichterventile mit 1 bis 8, ihre Zuleitungen mit 9 bis 16 und ihre Ableitungen mit 17 bis 24 bezeichnet. Die Zuleitungen 9 bis 16 gehen von einem gemeinsamen Ring 25 aus, der zugleich Umfang der oberen kreisflächenförmigen Grundfläche der Käfigzylinderform ist. Die Ableitungen 9 bis 16 kufen an einem gemeinsamen Ring 26 zusammen, der zugleich Umfang der unteren Grundfläche der genannten Zylinderform ist. Der Ring 25 ist über strahlenförmig verlaufende Leitungen 27 bis 34 mit der gemeinsamen Zuleitung 35 verbunden. Ebenso gehen von dem Ring 26 der Umfangslinie der unteren kreisförmigen Grundfläche der Käfigform, radial nach innen verlaufend, die Leitungen 37 bis 44 aus, welche zu der gemeinsamen Leitung 45 führen. Die Zuleitungen 27 bis 34 bzw. 37 .bis 44 liegen in diesem Falle jeweils strahlenförmig in den Grundflächen der Käfigform. Wenn die Ringe 25 und 26 entsprechende elektrische Leiter sind, so kann die Zahl der strahlenförmig von der Zuleitung 35 ausgehenden elektrischen Leitungen ebenso wie die Zahl der zu dem Leiter 45 hinführenden strahlenförmig verlaufenden Leitungen 37 bis 44 auch verschieden von der Zahl der Zuleitungen, nämlich 9 bis 16 zu, und der Zahl der Ableitungen, nämlich 15 bis 24, von den Gleichrichterelementen sein.

Nach der Figur der Zeichnung können die Zuleitungen 35 und 45, welche zu den beiden Grundflächen der Käfigform führen, durch rohrförmige Ausbildung der einen, auch konzentrisch zueinander angeordnet sein, wie der gestrichelt eingetragene, durch den Leiter 45 hindurchgeführte Leiter 35' zeigt. Wird also der Leiter 35' als Zuleitung zu den strahlenförmig verlaufenden Leitungen 27 bis 34 in der oberen Grundfläche der Käfigform benutzt, so kann sinngemäß die in der Zeichnung von dieser Fläche aus nach oben verlaufende Zuleitung 35 in Fortfall kommen.

In den Fig. 2 und 3 sind je eine Abwicklung für eine Käfigmantelform dargestellt, wobei die Halbleiter-Gleichrichter-Ventile in den verschiedenen Käfigstäben, welche in der Umfangsrichtung des Käfigs aufeinanderfolgen, in verschiedener Höhe in bezug auf die bzw. in verschiedener Entfernung von den Grundflächen der Käfigform schematisch eingetragen sind. Die Ventile sind in Fig. 2 mit la bis 8a und in Fig. 3 mit Ib bis 8b bezeichnet. Wie bereits früher in der Beschreibung für solche Aufbauformen angedeutet wurde, ist in Fig. 2 die Verbindungslinie der aufeinanderfolgenden Gleichrichterelemente eine Zickzacklinie und in Fig. 3 eine sägezahnförmige Linie mit verschiedener Steilheit der Flanken an jedem Sägezahn. Eine solche gegenseitige räumliche Zuordnung der Halbleiterventile kann sich unter baulichen Gesichtspunkten als zweckmäßig erweisen, damit bei einer gegenseitigen gleichmäßigen . Verteilung der Gleichrichterelemente und einer entsprechenden symmetrischen Lage in bezug auf die Achse der Käfigform gleichzeitig eine räumlich relativ gedrängte Bauform erreicht wird. So kann in diesen Fällen die seit-

liehe Ausdehnung an dem einzelnen Gleichrichterelement bis über diejenige Grundfläche ausladen, die an der Anordnung an sich für die Unterbringung eines in der Umfangsrichtung an der Käfigfcrm benachbarten Gleichrichterelementes bedingt ist.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 der Zeichnung veranschaulicht eine gegenüber derjenigen nach Fig. 1 verschiedenartige Verlegung der zwischen .der gemeinsamen Zuleitung 35 bzw. der gemeinsamen Zuleitung 45 und den Stäben der Käfigform bzw. den am Umfang der Grundflächen der Käfigform liegenden Kreisringformen 25 bzw. 26 strahlenförmig verlaufenden Leitungen. Diese Zuleitungen zu den Stäben der Käfigfcrm sind in Fig. 4 mit 27 a bis 34 a, die Ableitungen von der Käfigform mit 37a bis 44a bezeichnet. Sie liegen, wie zu erkennen ist, in diesem Falle jeweils in der Mantelfläche einer Kegelform von kreisförmiger Grundfläche. In dieser Fig. 4 ist ferner noch gestrichelt angedeutet, daß eine solche Kegelform sich nicht z. B. von der oberen Grundfläche der Käfigform ausladend zu erstrecken braucht, sondern sich vielmehr auch in das Innere des Hohlraumes der Käfigform erstrecken kann, wie es durch die mit 27 b bis 34 & bezeichneten, gestrichelt dargestellten Leitungen angedeutet ist. Auch in diesem Falle kann analog der Ausführung nach Fig. 1 eine konzentrische Führung der Leitungen 35 und 45 zu den Zuleitungen 27 α bis 34 a· und 37 a bis 44 a gewählt werden, wie es wieder durch den gestrichelt eingetragenen und durch den rohrförmigen Leiter 45 hindurchgeführten Leiter 35' angedeutet ist.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. S ist eine Aufbauform in schemati scher Darstellung gezeigt, bei welcher der Käfig nicht die Form eines Kreiszylinders, sondern diejenige nach Art eines Kegelstumpfes hat, indem nämlich die Ringe 25 α und 26a, welche gleichzeitig die Grundflächen der Käfigform bestimmen, untereinander einen verschieden großen Durchmesser haben. Gleichzeitig ist in dieser Figur angedeutet, daß die Verlegung der strahlenförmigen Zuleitungen zu den Stäben im Mantel der Käfigform eine verschiedenartige sein kann. So liegen die von dem gemeinsamen Leiter 35 strahlenförmig ausgehenden Zuleitungen 27 α bis 34 a in einer gemeinsamen Ebene bzw. einer ebenen Fläche, die Zuleitungen 37 α bis 44 a zu der gemeinsamen Ableitung 45 dagegen auf der Mantelfläche eines Kegels von kreisförmiger Grundfläche.

In Fig. 6 ist eine Anordnung gezeigt, bei welcher zwei solche gleichartig aufgebaute Käfigformen, die mit 46 und 47 bezeichnet sind, gleichachsig zwischen den Zuleitungen 35 und 45 eingeordnet sind. Von den beiden Grundflächen der Käfigformen erstrecken sich die strahlenförmig verlaufenden Zuleitungen zu den Stäben der Käfigformen in den Mantelflächen von Kegeln kreisförmiger Grundfläche. Die Spitzen derjenigen Kegel, welche in dieser Aufbauform einander benachbart liegen, sind über eine Leitung 48 elektrisch miteinander verbunden.

In Fig. 7 sind ebenfalls zwei Käfigformen gleichachsig zwischen den beiden Leitungen 35 und 45 elektrisch aneinandergereiht. In diesem Falle sind jedoch die beiden Zylinderkäfigformen 46 a und 47 a mit der einen Grundfläche einander unmittelbar eng benachbart zugeordnet. Die gegenseitige elektrische \^rerbindung der beiden Käfigiormen kann daher über kurze Zwischenverbindungen 49 bis 56 oder durch eine geeignete unmittelbare elektrische Verbindung der in axialer Richtung benachbarten Käfigstabenden erfolgen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel veranschaulichen in einer mehr konstruktiven Darstellung die Fig. 8 und 9 in zwei einander entsprechenden Rissen. Fig. 8 ist dabei zum Teil ein Schnitt nach der Linie VIII-VIH der Fig. 9, Fig. 9 teilweise ein Schnitt nach der Linie IX-IX der Fig. 8. In diesen Figuren bezeichnet 57 einen metallischen Tragring, an welchem gemeinsam alle Gleichrichterelemente 58 befestigt sind. Diese Gleichrichterelemente¹ können hierfür mit

ίο den an ihren Fassungen vorgesehenen Gewindebolzen, unmittelbar in mit Gewinde· versehene Löcher an dem Tragring 57 eingeschraubt sein. Statt dessen können die Gleichrichterelemente sinngemäß auch mit Gewindebolzen ihrer Fassungen durch entsprechende Bohrungen an dem Träger 57 hindurchgeführt sein. Mittels auf die innen am Tragring 57 hervortretenden Bolzenteile aufgeschraubter Muttern können die Gleichrichterelementefassungen an dem Tragring 57 festgespannt werden, wobei sich ein entsprechender Flansch der Gehäuseform der Gleichrichterelemente" auf eine der Flanschfläche für einen wirksamen elektrischen und thermischen Übergang angepaßte Gegenfläche an der Außenmantelfläche des Tragringes 57 aufsetzt. Auf diese Weise findet durch die Befestigung unmittelbar eine gute gegenseitige Verbindung der Gleichrichterelemente und des Tragringes sowohl unter dem Gesichtspunkt einer guten thermischen als auch guten elektrischen Leitung statt. Wie aus der Fig. 9 zu erkennen ist, hat der Tragring 57 in diesem Ausführungsbeispiel eine polygonale Umgangsform. Die einzelnen in Fig. 9 sichtbaren Polygonseiten sind mit 57 a bis 57 c bezeichnet. Der polygonale Körper 57 ist von einem Isolierring 36 getragen, der seinerseits von einem metallischen Ring 59 U-förmiger Querschnittsform gegenüber dem Boden 60 der elektrischen Anlage abgestützt ist. Der Tragring 59 schließt sich mit seinem lichten Querschnitt an eine Bodenöffnung 61 der Anlage an, unterhalb welcher ein Lüfter 62 angeordnet ist, dessen Lüfterrad mit 63 und dessen Antriebsmotor mit 64 bezeichnet sind. Durch diesen Lüfter kann ein Luftstrom gemäß den eingetragenen Pfeilen erzeugt werden. Auf die obere Grundfläche des Tragringes 57 ist ein Isolierring 65 aufgesetzt, der seinerseits einen metallischen Ring 66 mit den in Fig. 9 sichtbaren Polygonseiten 66 d bis 66/trägt. An diesem metallischen Ring66 als Sammelschiene sind die von den einzelnen Gleichrichterelementen 58 ausgehenden biegsamen Anschlußleitungen 67 an entsprechenden Anschlußklemmen 68 angeschlossen.

Bei einem Vergleich dieser bisher geschilderten Aufbauform mit der schematischen Darstellung nach Fig. 1 ist zu erkennen, daß der Kreisring 26 nach Fig. 1 dem Tragring 57 nach Fig. 8 und der Kreisring 25 nach Fig. 1 dem Tragring 66 entspricht.

Zur Ergänzung des Systems nach den Fig. 8 bzw. 9 zu einem solchen, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, fehlen also¹ noch die strahlenförmig verlaufenden Leitungen und die von deren Zusammentreffpunkt ausgehenden Speiseleitungsteile¹. Diese strahlenförmig verlaufenden elektrischen Leitungen werden in Fig. 9 durch die mit 69 bis 74 bezeichneten Stege gebildet, welche in radialer Richtung von der zentralen Symmetrieachse des Polygons zu den Ecken des Polygons verlaufen. Im Zentrum dieses Polygons sind als gemeinsame Zuleitung zu bzw. gemeinsame Ableitung von der Parallelschaltung der Gleichrichterelemente zwei Leitungsteile 75 und 76 vorgesehen, welche konzentrisch zueinander liegen und über eine elektrisch isolierende Zwischenlage 77 räumlich voneinander ge-

trennt sind. In der rechten Hälfte der Fig. 9 sind die Stege 69 bis 72 zu sehen, welche zentral an dem Leitungsstück 75 und außen in den Ecken des metallischen Tragringes 57 enden, in der linken Hälfte der Fig. 9 die Stege 72 α, 73, 74 und 69 a, welche sich zwischen dem rohrförmigen Leitungsstück 76 und den Ecken des metallischen Ringes 66 erstrecken. 69 und 69» bzw. 72 und 72 a sind also· jeweils zwei Leitungsschienen, die an der Einrichtung vertikal übereinander in verschiedener Höhe angeordnet sind. An den konzentrischen Leiter 76 ist als nach außen führende Anschlußleitung eine Leitungsschiene¹ 78 angeschlossen. Wie bereits im Zusammenhang mit dem vorher in dieser Beschreibung gegebenen Hinweis für eine Benutzung konzentrisch angeordneter Speiseleitungsteile erwähnt worden ist, können die gemeinsame Zu- und die gemeinsame Ableitung zu einer Anordnung aus parallel zueinander geschalteten Halbleiterventilen auch durch räumlich hintereinander- oder übereinanderliegende und dabei vorzugsweise gleichachsig liegende Leiterstücke¹ gebildet werden. Diese mögliche Bauform ist in Fig. 8 ebenfalls wenigstens andeutungsweise wiedergegeben in Form des gestrichelt dargestellten Leitungsteiles 79 und die von diesem radial nach außen führende Leitungsschiene 80. Diese Leitungsschiene 80 zusammen mit der Zuleitung 79 bildet im Falle einer solchen Ausführung also- die Zuleitung zu dem strahlenförmig verlaufenden Leitungssystem, dem z. B. die Schienen 69 bis 72 angehören, deren äußere Enden an dem metallischen Tragring 57 elektrisch angeschlossen sind. In der Darstellung nach den Fig. 8 und 9 ist noch ein Ring von polygonaler Grundform aus Isoliermaterial wiedergegeben, der mit 65 a bezeichnet ist. Er kann zusammen mit dem Isolierring ■65, welcher die metallischen Ringe 57 und 66 gegeneinander abstützt, unmittelbar aus einem Stück hergestellt sein. Dieser Isolierring 65 a ist als Träger für die Eisenkerne einer Anzahl von Wandlern 81 benutzt. Von diesen ist je einer jeder der Verbindungsleitungen 67 zwischen einem der Gleichrichterelemente 58 und dem Ring 66 bzw. den Anschlußstellen 68 derart zugeordnet, daß diese Leitungsstücke 67 in Form eines einzigen Leiters eine Windung der bzw. die Primärwicklung dieser Wandler bilden. Diese Wandler können entweder Überstromwandler oder Rückstromwandler sein und nach Art von Sättigungsstromwandlern benutzt werden, deren mit einer Vormagnetisierungswicklung versehene Eisenkerne aus einem vorzugsweise magnetisch hochwertigem Material, wie z. B. Nickeleisen oder Kobalteisen, bestehen und gegebenenfalls in Form von Bandringkernen hergestellt sein können.

In der Zeichnung ist ferner noch in Form der an dem Ring36 aus Isoliermaterial eingetragenen Reihenschaltungen aus Widerständen und Kondensatoren schematisch angedeutet, daß dieser isolierende Tragring 36 gegebenenfalls unmittelbar noch die Funktion eines Trägers von Schaltungselementen übernehmen kann, welche zweckmäßig Zubehörteile einer solchen Halbleiterventilanordnung sein können. Es hat sich nämlich in vielen Fällen als zweckmäßig erwiesen, den Halbleiterelementen mit Rücksicht auf den bei der Kommutierung an ihnen wirksam werdenden Trägerstaueffekt diese zusätzlichen Schaltungselemente parallel zu schalten, um auf diese Weise von diesem Trägerstaueffekt herrührende nachteilige Erscheinungen bei der Kommutierung zwischen den Gleichrichteranordnungen in einer solchen Stromrichteranlage zu beseitigen bzw. diese in einer erwünschten. Weise zu beherrschen. Ein Beispiel einer solchen Parallelschaltung zu dem einzelnen Schaltungselement würde eine solche Reihenschaltung aus einem Kondensator und einem Ohmschen Widerstand sein.

Eine solche Gleichrichteranordnung kann bekanntermaßen im Sinne eines Quecksilberdampfgleichrichters auch mit einer Anschnittsteuerung oder Teilaussteuerung während jeder Periode oder Halbwelle des Wechselstromes betrieben werden, so daß also die Stromführung des einzelnen Ventils erst zu einem gewissen Zeitpunkt im Verlauf der positiven Halbwelle des Wechselstromes einsetzt, indem die Reihe mit der einzelnen Ventilanordnung eine in ihrer Vormagnetisierung steuerbare Regeldrossel benutzt wird, deren Sättigungsgrad mit Hilfe eines Steuerstromes vor dem Beginn der Übernahme des Verbraucherstromes eingestellt wird. Während der Stromübernahme geht die Drossel in die Sättigung und verbleibt in dieser, bis der über sie fließende Verbraucherstrom wieder absinkt. Eine solche Regeldrossel ist in Fig. 8 ebenfalls angedeutet. Von dieser Regeldrossel ist erstens der Eisenkern 82 dargestellt, der über einen Isolierkörper 83 in dem Säulensystem getragen ist. Die Arbeitswicklung dieser Regeldrossel wird unmittelbar durch den Leiter 75 gebildet. Zweitens ist die zur Steuerung der Regeldrossel benutzte Wicklung allerdings nur schematisch angedeutet und mit 84 bezeichnet.

In der Fig. 9 ist ferner noch gezeigt, wie der Hohlraum, der von dem Mantel der Käfigform umschlossen ist, für die Unterbringung von Teilen der elektrischen Anlage ausgenutzt werden kann. Nach der Darstellung der Fig. 9 sind die radial verlaufenden und in dem Schnitt in der rechten Hälfte dieser Figur unmittelbar sichtbaren Stege 69 bis 72, welche als elektrische Verbindungsleitungen zwischen dem zentral angeordneten Leiter 75 und den Ecken des polygonalen Ringes 57, wie bereits beschrieben, benutzt sind, zugleich noch für die weitere Funktion ausgenutzt, Kühlfahnen zu tragen, über welche die an den Gleichrichterelementen 58- anfallende elektrische Verlustwärme¹ in wirksamer Weise abgeführt werden kann. Auch die in dem linken Teil der Anordnung radial zum Tragring 57 der Gleichrichterelemente¹58 verlaufenden Stege, welche jedoch unterhalb der sichtbaren. Stege 72α, 73, 74 und 69 a zum Ring 66 liegen, sind Träger solcher Kühlfahnen. Diese Kühlfahnen sind in der Darstellung an den Stegen jeweils mit 86 bzw. 87 bezeichnet. 86 und 87 sind zwei in radialer Richtung aufeinanderfolgende Systeme von Kühlfahnen. In dem Kühlfahnensystem 86 laden die Kühlfahnen mit größeren Flächenteilen von dem Steg aus als in dem System 87. Diese verschiedene Ausdehnung der Kühlfahnen ist gewählt, um den in dem Hohlraum des Käfigs vorgegebenen Raumverhältnissen Rechnung zu tragen. Es kann auch eine entsprechend größere Stufenzahl für den Aufbau der Kühlfahnen in der Richtung von der Innenmantelfläche des Ringes 57 zum Zentrum gewählt werden. Wie aus der Darstellung zu entnehmen ist, wird die an den Gleichrichterelemenren anfallende elektrische Verlustwärme diesen Kühlfahnen über die Körperteile des Ringes 57, also die Polygonseiten 57 a usw., und die Stege 69 bis 72 usw. zugeführt. Dieser Funktion der genannten Teile, den Kühlfahnen die an den Gleichrichterelementen anfallende elektrische Verlustwärme in wirksamer Weise zuzuführen, damit sie von den Kühlfahnen in wirksamer Weise an den Kühlluftstrom abgegeben wird, der von dem Lüfter 62 erzeugt wird, kann durch eine besondere Querschnittsbemessung dieser als Wärmeleitbrücken wirkenden Teile Rechnung getragen werden, damit auch an den von dem Eritstehungsort der elektrischen Ver-

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lustwärme entfernter liegenden Kühlfahnen hoch ein ausreichendes Temperaturgefälle¹ gegen das umgebende Kühlmittel besteht und somit eine wirksame Wärmeabfuhr stattfindet. Soweit die Innenflächen des polygonalen Ringes 57 nicht für die Anordnung der Gleichrichterelemente benötigt werden, können sie zusätzlich auch noch mit Kühlfahnen besetzt werden.

Wenn im vorstehenden von Kühlfahnen gesprochen ist, so soll damit nicht an eine ausschließliche bestimmte Form dieser Kühlfahnen, z. B. in Form ebener Platten, gedacht werden, denn die für die Wärmeabfuhr an das umgebende Kühlmittel bestimmten Teile können auch eine andere Raumform haben. Sie können in diesem Sinne z. B. durch röhrenförmige Körper gebildet werden, welche mit ihrer Grundfläche an ihrem die Wärmeleitbrücke bildenden Träger befestigt sind und in ihrer Achsrichtung von diesem Träger ausladen.

Die vorliegende Anordnung braucht bei ihrer räumlichen Aufstellung nicht oberhalb einer öffnung im Boden der elektrischen Anlage angeordnet zu sein. Die Aufbauform kann auch derart gewählt sein, daß die einzelne Einheit zusammen mit anderen Einheiten auf einer durchgehenden Fläche eines Raumes unter Zuhilfenahme von laternenförmigen Trägern oder auf einzelnen Säulen angeordnet wird, so daß eine wirksame Führung eines forcierten Kühlmittelstromes möglich ist, wenn es nicht bereits ausreichend ist, eine Konvektionskühlung an der einzelnen Ventilanordnung zu benutzen. Der Lüfter bzw. das Umwälzorgan für das Kühlmittel kann entweder einen Druckkühlstrom oder einen Saugkühlstrom erzeugen und je nach den vorliegenden Verhältnissen in Verbindung damit am oberen und unteren Ende der einzelnen Einheit angeordnet werden.

Eine Anordnung nach den Fig. 8 und 9 kann auch eine dahingehende Abwandlung erfahren, daß die einzelnen Gleichrichterelemente mit ihren Gehäuseachsen in bezug auf die Achsrichtung des Käfigs parallel zu dieser angeordnet sind. Das würde bedeuten, daß als Träger für sie z. B. eine kreisringförmige Scheibe benutzt wird, deren Achsrichtung mit der Achse der grundsätzlichen Käfigform zusammenfällt, wie es in der Fig. 8 beispielsweise für den Träger 65 α der Wandler 81 der Fall ist. Die Kühlfahnen könnten in diesem Falle gegebenenfalls unmittelbar individuell für die einzelnen Gleichrichterelemente vorgesehen sein, wobei diese Kühlelemente dann ihrerseits einen zylinderförmigen oder prismatischen Kanal umschließen, aus welchem mittels eines Lüfters zwischen diesen Kühlfahnen hindurch ein entsprechender Luftstrom hinausgeschickt oder zwischen den Kühlfahnen in den genannten Kanal aus dem die Anordnung umgebenden Raum hineingesaugt wird.

Die Fig. 10 veranschaulicht ein weiteres Beispiel, bei welchem für den Einbau der Gleichrichterventile etwa grundsätzlich die gleiche Anordnung beibehalten worden ist wie in dem Aufbau nach den Fig. 8 und 9. Dieses Beispiel zeigt jedoch eine Ausführungsform, wobei jeweils je Stab des gesamten, aus zwei Käfigen 6b aufgebauten Käfigsystems zwei Gleichrichterelemente in Reihenschaltung zueinander angeordnet sind. In dieser Ausführung bezeichnen 88 bzw. 89 jeweils je ein solches Käfigsystem, welches entsprechend der Fig. 8 aus einem Ring 57 als Träger einer Anzahl von Gleichrichterelementen 58 und einem weiteren Anschlußring 66 sowie entsprechenden strahlenförmig verlaufenden Zuleitungen, z.B. 69 bis 72 bzw. 69a, 72a, 73, 74, besteht, die im Sinne der Fig. 6,zu Anschlußleitern 35 und 45 führen bzw. zu einem zwei 7« Käfiggrundflächen elektrisch miteinander verbindenden Leiter 48. Der Tragring des Systems 88 ist mit 90 bezeichnet, die Gleichrichterelemente mit 91, der zweite Anschlußring mit 92. Dieser zweite Anschlußring 92 ist über strahlenförmig verlaufende Zuleitungen an den Leiter93 angeschlossen, der z.B. dem Leiter 45 nach dem Schema der Fig. 6 entsprechen möge. Für die Einheit 89 ist der Tragring für die Gleichrichterelemente 95 mit 94 bezeichnet und der Anschlußring, an welchen die biegsamen Anschlußleitungen der anderen Pole der Gleichrichterelemente 95 angeschlossen sind, mit 96. Von diesem Ring 96 erstrecken sich wieder nicht besonders dargestellte Leitungen radial nach innen zu einem zentralen Leiter, der wiederum mit strahlenförmig verlaufenden Leitern elektrisch verbunden ist, die an den Ring 90 angeschlossen sind. Aus der Darstellung ist zu entnehmen, daß eine solche Anordnung dadurch in ihrem Aufbau vereinfacht werden kann, daß eine unmittelbare elektrische Verbindung zwischen den Ringen 90 und 96 hergestellt wird. Das kann entweder über besondere Leitungsschienen oder unmittelbar durch den Ring 97 erfolgen, über welchen der Tragring 90 gegen den Ring 96 abgestützt ist, oder durch ein unmittelbares Aufeinandersetzen und gegebenenfalls zusätzliches mechanisches und elektrisches Verbinden der Teile 90 und 96 erfolgen, so daß dieser besondere Zwischenring 97 dann auch, wenn nicht aus anderen Gründen zweckmäßig beibehalten, in Fortfall kommen könnte. Die Einheit 89 ist über einen elektrisch isolierenden Ring 98 von einem laternenförmigen Körper 99 getragen, dessen Aussparungen in der Mantelfläche mit 99 a· bezeichnet sind. Die zweite gemeinsame Zuleitung zu der Säule an der Einheit 89 bildet die Schiene 93 α. Dieser Körper 99 ist auf dem Boden 100 der elektrischen Anlage aufgestellt. In seinem Hohlraum ist der Lüfter 101 angeordnet. Durch diesen wird ein Kühlmittelstrom in vertikaler Richtung durch den Hohlraum der Käfigform hindurch erzeugt. An den Ringen 97 und 98 sind wieder schematisch Reihenschaltungen aus Kondensatoren und Widerständen angedeutet. Das soll wieder darauf hinweisen, daß im Falle der Benutzung von Schaltungselementen parallel zu den einzelnen Gleichrichterelementen ζ. Β. mit der Funktion, Hilfseinrichtungen für die Beherrschung des an den Gleichrichterelementen auftretenden Trägerstaueffektes zu sein, jeder dieser Ringkörper unmittelbar als Träger dieser Hilfsschaltungselemente ausgenutzt werden könnte, wie es bereits im Zusammenhang mit den Fig. 8 und 9 erläutert worden ist. Es würde in diesem Sinne der Ring 98 z. B. die Schaltungselemente tragen, welche den Gleichrichterelemenren 95 am Tragring 94 parallel geschaltet werden, und der Ring 97 die entsprechenden Schaltungselemente, welche den Gleichrichterelementen 91 parallel geschaltet werden, die in der Einheit 88 vom Ring*90 getragen sind.

Das weitere Ausführungsbeispiel gemäß den drei einander entsprechenden Rissen nach den Fig. 11 bis 13 zeigt eine Aufbauform, in welcher mehrere Ventilanordnungen einander zugeordnet sind, wie sie beispielsweise für eine Brückenschaltung im Anschluß an ein dreiphasiges Netz erforderlich sein wurden, die also sechs Ventilanordnungen, je eine für jeden Zweig der dreiphasigen Brückenanordnung, enthält. Diese Aufbauform ist zugleich ein Ausführungsbeispiel dafür, daß die säulenartigen Einheiten der einzelnen Ventilanordnungen auch als horizontal von einem Träger ausladende Systeme angeordnet werden können. Die einzelnen Ventilanordnungen, die aus

einer Mehrzahl von parallel geschalteten Halbleiterelementen bestehen, jedoch auch gleichzeitig gegebenenfalls je Zweig der Parallelschaltung mehrere in Reihe geschaltete Halbleiterelemente aufweisen können, sind in den Fig. 11 und 12 nur schematisch angedeutet. Diese sechs Ventilanordnungen der Brückenschaltung sind in den Figuren mit 102 bis 107 bezeichnet. Die einzelne Käfigform bzw. Säule ist' mit der einen Grundfläche in der Mantelfläche eines Kühlkanals 108 angeordnet, durch welchen der Lüfter 109 einen Gesamtkühlluftstrom hindurchschickt, welcher in der einzelnen der Einheiten 102 bis 107 dann in Form eines anteiligen Kühlluftstromes seinen Weg z. B. senkrecht zur Achse des Kühlschachtes 108 durch die Hohlräume der einzelnen Käfigformen der Einheiten 102 bis 107 hindurch nimmt. Um eine einwandfrei wirksame Führung des Kühlluftstromes beim Übergang von dem Kühlschacht 108 zu den. Einheiten 102 bis 107 zu gewährleisten, sind an den entsprechenden Stellen in dem Kühlschacht 108 noch besondere Leitbleche 110 vorgesehen. Die elektrischen Zuleitungen zu der Brückenschaltung dieses Systems vom Netz bzw. dem Speisetransformator werden durch die drei Schienen 111 bis 113 gebildet. Diese erstrecken sich in zwei Zweigen, die jeweils mit α und b bezeichnet sind, also z. B. die Schiene 111 in zwei Zweigen lila und 111 b, zu je zwei Ventilanordnungen in zwei Zweigen der Brücke. Das ist in dem vereinfachten Schaltungsschema nach der Fig. 14 noch leichter zu erkennen, in welchem die gleiche Zuordnung der Halbleiterventilanordnungen gewählt ist, wie sie in der räumlichen Aufbauform nach den Fig. 11 bis 13 angewendet ist. So teilt sich von den wechselstromseitigen Anschluß leitungen der Stromrichteranordnung ζ. Β. die Schiene 111, wie angeführt, in die beiden Anschlußschienen lila und 111 b auf. Von diesen ist die Schiene lila· an den einen Pol der Ventilanordnung 107 und die Schiene 111 b an den einen Pol der Ventilanordnung 102 angeschlossen. Unter Berücksichtigung der gewählten Schaltung ist auch die elektrische Verbindung zwischen den Anschlußschienen und den anderen Ventilanordnungen zu erkennen. Die anderen Pole der Ventilanordnungen sind in entsprechenden Gruppen an die Gleichstromsammelschienen 114 bzw. 115 der Anlage angeschlossen. 116 bezeichnet eine Umkleidung der Anordnung, aus welcher durch die obere Mantelfläche die Anschlußleitungen 111 bis 113 zur Wechselstromseite der Anlage heraustreten. Durch öffnungen im Boden der Anlage sind die Gleichstromsammelschienen 114 und 115 herausgeführt. Die gesamte Stromrichteranordnung ist von dem Boden 117 der elektrischen Anlage getragen.

Wie aus der schaltungsmäßigen Darstellung nach Fig. 14 zu entnehmen ist, muß auf eine sinngemäße Polung der Gleichrichterelemente geachtet werden, damit eine solche entsprechende Leitungsführung möglich ist, wie sie die Darstellung zeigt. Bei Benutzung einer Einheit mit dem grundsätzlichen Aufbau nach ,den Fig. 8 und 9 müßte unter Beibehaltung von Gleichrichterelementen gleichartigen Aufbaues, wobei also stets der gleiche Pol des in die Fassung eingeschlossenen Gleichrichterelementes an diese Gehäusefassung angeschlossen, ist, diesem Umstand durch • die Herausführüng des entsprechenden der gemeinsamen Anschlußleiter 75 bzw. 79 und 80, der mit dem entsprechenden der Anschlußringe 57 bzw. 66 einer solchen Anordnung nadhrFig. 8 verbunden ist, an dem äußeren Ende der einzelnen Säule Rechnung getragen werden. Die entsprechende Anpassung des Aufbaues jeder der Ventilanordnungen der parallel geschalteten Halbleiterventile für den Einbau in eine solche elektrische Brückenschaltung läßt sich auf einfache Weise dadurch erreichen, daß gegebenenfalls die Anschlußringe 66 und 57 in ihrer Übereinanderanordnung vertauscht werden. So würde beispielsweise für die übereinander angeordneten Ventilanordnungen 105 bis 107 ein Aufbau gewählt werden, in welchem von der Achse des Kühlschachtes 108 bzw. von der an diesem angesetzten Grundfläche der einzelnen säulenförmigen Einheit aus gerechnet, in der einzelnen Einheit dem Tragring 57 der Anschluß ring 66 folgt. In der Gruppe, welche die Einheiten 102 bis 104 enthält, würde sinngemäß, von der Achse des Kühlschachtes 108 aus gerechnet, in der einzelnen Einheit dem Anschlußring 66 der Tragring 57 mit den Gleichrichterelementen folgen.

Während nach dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 11 bis 13 die verschiedenen Ventileinheiten einer Stromrichterschaltung an einen gemeinsamen Träger bzw. in einem gemeinsamen Gerüst in horizontaler Lage angeordnet sind, kann bei anderen Ausführungsformen der Ausbau der Stromrichteranlage auch derart gewählt werden, wie er bei der Zusammenstellung aus Ventilen vom Charakter der Quecksilberdampfentladungsgefäße geläufig ist, indem die einzelnen Ventileinheiten nach Art von Einanodengefäßen nebeneinander auf'dem Boden der Anlage in einer oder mehreren Reihen oder sonstigen gegenseitigen Zuordnungen angeordnet sind.

Ein solches Ausführungsbeispiel für den Einbau von Halbleiterventileinheiten veranschaulichen die Fig. 15 bis 17 in drei einander entsprechenden Rissen. Auf dem Boden 118 der Anlage ist zunächst ein Luftkästen 119 angeordnet, der mittels der Lüfter 120 und 121 durch die öffnungen 122 und 123 mit Kühlluft beschickt wird. Von diesem Luftkasten werden die einzelnen Ventilanordnungen 124 bis 129 getragen, von denen jede wiederum aus mehreren parallel geschalteten Halbleiterelementen bestehen möge. Diese Ventilanordnungen sollen gemeinsam wieder eine Drehstrombrückenschaltung bilden, deren Speisung vom Transformator bzw. Wechselstromnetz über die Schienen 131 bis 133 und die an diese anschließenden Schienen 134 bis 136 erfolgt. Die gleichstromseitigen

+5 Sammelschienen der Stromrichteranlage sind mit 137 und 138 bezeichnet. Auf dem Boden der Anlage ist ferner noch ein Geräteschrank 139 vorgesehen, durch welchen die Gleichstromsammelschienen hindurchgeführt sind. In diesem Schrank sollen z. B. Schutz-einrichtungen angeordnet sein, die überstromabhängig oder rückstromabhängig betätigt werden, sowie Hilfseinrichtungen für die Steuermagnetisierung benutzter Regeldrosseln und eine Vormagnetisierung benutzter Sättigungswandler od. dgl.

Claims (30)

Patentansprüche:

1. Stromrichteranlage für hohe Ströme mit Halbleiterventilanordnungen, die jeweils mehrere Gleichrichterelemente in Parallelschaltung zur anteiligen Führung des Gesamtstromes der einzelnen Ventilanordnung enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung einer gegenseitigen Beeinflussung der einzelnen Parallelzweige¹ im Sinne einer Stromverdrängung die parallel geschalteten Halbleiterventile zusammen mit ihren Zu- und Ableitungen nach Art der Stäbe des Mantels eines Käfigs in gleichmäßiger Verteilung in Bezug aufeinander in dessen Umfangsrichtung und in bezug auf eine durch die Grundflächen der Käfigform geführte Symmetrieachse angeordnet

und die Zu- und Ableitungen zu den bzw. von den als Käfigstäbe angeordneten Leitungen strahlenförmig etwa von der genannten Achse der Käfigform ausgehen, wo auch die Zu- und Ableitungen zu der gesamten Ventilanordnung angeschlossen . sind.

2. Stromrichteranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzu- und-abführungen zu dem Ausgangspunkt der strahlenförmig auseinandergehenden parallel geschalteten Zweigleitungen in dem den Käfigen benachbarten Bereich in der Achse des Käfigs geführt sind.

3. Stromrichteranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Käfigformen mit Halbleiterventilen gleichachsig hintereinander angeordnet sind.

4. Stromrichteranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Käfigformen mit Halbleiterventilen gleichachsig übereinander angeordnet sind.

5. Stromrichteranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Käfigformen mit Halbleiterventilen gleichachsig ineinander angeordnet sind.

6. Stromrichteranlage nach einem der An-Sprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Käfigformen mit den Gleichrichterventilen elektrisch in Reihe geschaltet sind.

7. Stromrichteranlage nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Käfigformen elektrisch zueinander parallel geschaltet sind.

8. Stromrichteranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Käfigformen mit je einer ihrer Grundfläche derart benachbart liegen, daß diejenigen Elemente, welche in den benachbarten Käfigei} aus mindestens einem Gleichrichterelement und dessen Zu- und Ableitung bestehende Stäbe bilden, an deren Enden miteinander entweder unmittelbar oder über nur kurze Leitungsstücke elektrisch verbunden werden können.

9. Stromrichteranlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichachsig liegenden Käfigformen mit ihren Stäben in der Umfangsrichtung der Käfige gegeneinander versetzt angeordnet sind.

10. Stromrichteranlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß an einem oder beiden Enden der einzelnen Käfigformen für die verschiedenen Käfige konzentrisch zueinander liegende gemeinsame Anschlußleitungen vorgesehen sind.

11. Stromrichteranlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Käfigform die Gleichrichterventile in. benachbarten Käfigstäben in räumlich verschiedener Höhe bzw. in verschiedener Entfernung von den Grundflächen der Käfigform angeordnet sind.

12. Stromrichteranlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungslinie der in der Umfangsrichtung an der Käfigform aufeinanderfolgenden Gleichrichterventile Zickzackform hat.

13. Stromrichteranlage nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichterventile in mehreren aufeinanderfolgenden Käfigstäben in ihrer Entfernung von der einen Grundfläche zunehmen, um dann nach einer gewissen Folge wieder in der .gleichen Entfernung von dieser Grundfläche zu beginnen, so> daß eine Verbindungslinie der in der Umfangsrichtung der Käfigform aufeinanderfolgenden Gleichrichterventile sägezahnförmig mit verschiedener Steilheit der Flanken der einzelnen Sägezahnform gestaltet ist.

14. Stromrichteranlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundflächen der Käfigform verschiedene Flächenausdehnungen aufweisen.

15. Stromrichteranlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die je Ventilanordnung parallel geschalteten Halbleiterventile an einem gemeinsamen hohlkörperförmigen Träger angeordnet sind.

16. Stromrichteranlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper die Form eines Ringzylinders oder eine konische Form hat.

17. Stromrichteranlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper eine prismatische oder pyramidenförmige Grundform mit polygonalen Grundflächen hat.

18. Stromrichteranlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die die Gleichrichterelemente tragenden Hohlkörper als metallische Körper ausgebildet sind und unmittelbar einen gemeinsamen elektrischen Anschluß der parallel geschalteten Gleichrichterelemente bilden.

19. Stromrichteranlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß sich von dem die Gleichrichterelemente tragenden metallischen Hohlkörper schienenförmige Körper zu einer zentralen gemeinsamen Zuleitung erstrecken.

20. Stromrichteranlage nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die schienenförmigen Körper gleichzeitig Träger von im Hohlraum der als Kühlschacht benutzten Käfigform angeordneten Kühlfahnen sind, zu welchen der metallische Tragring der Gleichrichterelemente und diese strahlenförmig verlaufenden metallischen, Stromleitungen bildenden Schienen gleichzeitig die Wärmeleitbrücken für die Abführung der an den Gleichrichterelementen anfallenden elektrischen Verlustwärme von diesen Elementen bilden.

21. Stromrichteranlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb oder unterhalb des gemeinsamen Trägers der Gleichrichterventile einer Parallelschaltung ein weiterer metallischer Hohlkörper als Sammelschiene angeordnet ist, an welchen die anderen Pole der parallel geschalteten Gleichrichterelemente und die eine für die Gleichrichterelemente gemeinsame Zuleitung gegebenenfalls über strahlenförmig verlaufende elektrische Anschlußleiter bzw. -schienen angeschlossen sind, und daß zwischen beiden Hohlkörpern ein geeigneter isolierender Tragring für die elektrische Trennung der beiden Pole der Ventilanordnung vorgesehen ist.

22. Stromrichteranlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die säulenartige Übereinanderanordnung der hohlkörperförmigen elektrischen Trag- bzw. Anschlußkörper ergänzt ist durch einen hohlkörperförmigen Träger, über welchen die Ventilanordnung entweder unmittelbar oder mittelbar von dem Boden der Stromrichteranlage oder einen mehreren Ventilanordnungen einer Stromrichterschaltung gemeinsamen Träger bzw. ein diesen gemeinsames Gerüst getragen ist.

23. Stromrichteranlage nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, .daß der isolierende Träger der Säule gleichzeitig als Träger für Hilfsschaltungselemente der Stromrichteranlage benutzt ist, wie z. B. Schaltungselemente, welche den einzelnen Gleichrichterelementen zur Beherrschung des an ihnen am Ende einer Stromführungszeit auftretenden Trägerstaueffektes zugeordnet sind.

24. Stromrichteranlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Tragkörper von Gleichrichterelementen und Anschlußringe sowie isolierende Zwischenringe von Hohlkörperform zu einer Säule übereinander angeordnet sind und zwischen den übereinander angeordneten Gleichrichterelementesystemen eine gemeinsame elektrische Schaltung hergestellt ist. . .

25. Stromrichteranlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß jede Säule aus mindestens einer parallel geschaltete Ventile enthaltenden Anordnung von einer besonderen Kühleinrichtung mit Kühlmittel beschickt ist.

26. Stromrichteranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere säulenartige Ventilanordnungen an der Wand eines Kühlschachtes mit ihrer Längsachse senkrecht bzw. geneigt zu dessen Achse angeordnet sind und aus einem im Kühlschacht geförderten gemeinsamen Kühlmittelstrom anteilig beliefert werden.

27. Stromrichteranlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß mit der einzelnen Ventilanordnung unmittelbar eine Regeldrossel mechanisch zusammengebaut ist, mittels welcher durch Steuerung ihrer Vormagnetisierung eine Anschnitt-; bzw. Teilaussteuerung der Spannungskurve des Wechselstromes, welcher dem Stromrichter zugeführt wird, in jeder Periode dieses Wechselstromes herbeigeführt werden kann.

28. Stromrichteranlage nach Anspruch 1 oder einem der" folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in der Parallelschaltung jedem einzelnen Gleichrichterelement oder mindestens jeder Reihenschaltung parallel geschalteter Elemente je ein Wandler für Überwachungszwecke zugeordnet ist und vorzugsweise diese Wandler an einem' gemeinsamen Träger angeordnet sind.

29. Stromrichteranlage nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der biegsame Anschlußleiter von dem einen Pol des Gleichrichterelementes unmittelbar in Form eines einzigen Leiters als Primärwicklung durch den Eisenkern des für die Überwachung benutzten Wandlers, der vorzugsweise ein Sättigungsstrom wandler ist, hindurchgeführt ist.

30. Stromrichteranlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer einfachen Leitungsführung für bestimmte Schaltungen, z. B. für eine Gleichstrombrückenschaltung, die Folge der Hohlkörper, welche Anschluß-Sammelschienen oder Träger von Halbleiterelementen bilden, in dem säulenförmigen Aufbau der verschiedenen, den gesamten Stromrichter bildenden einzelnen Ventilanordnungen derart verschieden gewählt ist, daß entweder die Zuleitung zu dem einen oder dem anderen der Pole der Gleichrichtereleniente am oberen Ende der Säule heraustritt.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 849 727, 236 400;
■Keinath, »Die Technik elektrischer Meßgeräte«, 3. Auflage, Verlag Oldenbourg, 1928, Bd. I, S. 233, 234;

»Jahrbuch der drahtlosen Telegraphic und TeIephonie«, Bd. 5 (1912), Heft 5, S. 517 bis 523.

. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

© 009 569/340 7.60 (109 706/349 10.61)