DE1464267A1

DE1464267A1 - Hochstromgleichrichteranlage mit Halbleiterventilen

Info

Publication number: DE1464267A1
Application number: DE19631464267
Authority: DE
Inventors: Storsand Dipl-Ing Bjarne
Original assignee: Werkzeugmaschinenfabrik Oerlikon Buhrle AG
Current assignee: Rheinmetall Air Defence AG
Priority date: 1962-07-17
Filing date: 1963-06-20
Publication date: 1969-05-14
Also published as: CH405493A; GB1037226A; ES289325A1

Description

M. 57 234 VIIIc/21g

Maschinenfabrik Oerlikon. Zürich-Oerlikon (Schweiz) Hochstromglpichrichteranlage mit Halbleiterventilen.

Um bei Hochstromgleichrichteranlagen mit Halbleiterventilen einen möglichst hohen Wirkungsgrad zu erreichen und den Platzbedarf sowie die Montagekosten klein zu. halten, ordnet man zweckmässigerweise die Dioden mit deren Sicherungen und Kühlvorrichtungen unmittelbar längs der Gleichrichtertransformator-Kesselwände an. Hierdurch wird eine beachtliche Verminderung der Stromwärmeverluste infolge der kurzen Verbindungen zwischen dem Transformator und den Halbleitern möglich#

Der jirfindungsgegenstand ist dadurch gekennzeichnet, dass seitlich an dem Transformatorkessel pro Pol und Phase jeweils zwei parallele, vertikale, mit Kühlkanälen für die Flüssigkeitskühlung versehene Metallbalken angeordnet sind, von welchen der eine oben mit der zugehörigen Transformatorphase und der andere unten mit dem zugehörigen Gleichstrompol verbunden ist, wobei der eine Balken die Dioden und der andere die Sicherungen trägt.

Der Vorteil der Erfindung besteht zunächst darin, dass die Anordnung herstellungscrissig äuaeerst einfach ist, dass Prtih fung, Montage und Demontage rasch erfolgen können und sich eine grosse Kurzschlussicherheit erreichen lässt, weil sowphl

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die einzelnen Phasen als auch die Gleichstrompole einwandfrei
voneinander getrennt sind. Da ferner das Doppelfcalkensystem
mechanisch selbsttragend ist, entfallen zusätzliche Trägerkonstruktionen, Verschalungen, Schränke usw.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes vereinfacht dargestellt.

Fig. 1 zeigt ein Prinzipsehaltschema,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Konstruktion,

Fig. 3 einen Schnitt in Richtung A von Fig. 2,

Fig. 4 Einzelheiten eines Doppelbalkensystems,

if'ig. 5 eine spezielle Kühlmittelleitung.

In Fig. 1 werden mit R,S,T die Primarklemmen, mit U,V,W die Klemmen der Sekundärseite eines G-leichrichtertransformators bezeichnet. An den Diodenbalken 1 sind Halbleitergleichrichter 3, an den Sicherungsbalken 2 Diodensicherungen 4 befestigt. Zum
Zwecke der Spannungssteuerung können die Enden der Dioden- bzw. Sicherungsbalken, welche in vertikaler Richtung gegeneinander
verschoben sind, mit Transduktorkernen 5 versehen werden, deren Steuerwicklungs-Anschlüsse die Bezugszeichen 6,7 aufweisen. Jedes Balkenpaar 1,2 ist vom benachbarten Doppelbalken durch elektrisch isolierende Zwischenwände 8 getrennt, welche auch zusätzliche metallische Einlagen aufweisen können, die zur Abschirmung magnetischer Felder dienen. Auf diese Weise lässt sich eine
gleichmässigere Stromverteilung auf die parallel arbeitenden
Dioden erreichen. Schliesslich sind die Gleichstromschienen mit + und - bezeichnet.

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Pig. 2 zeigt den konstruktiven Aufbau einer Anordnung gemäss Fig. 1. Gleiche Teile sind wiederum mit denselben Bezugszeichen versehen. Die am Transformatorkessel 9 befestigten Isolatoren 10,11 ermöglichen die Halterung der Balken 1,2. Diese führen mit ihren freien Enden über eine Verbindung 14 zur Transformatorklemme bzw. zur Gleichstromschiene und werden von einem Kühlmedium durchflossen. Die Kühlmittelanschlüsse sind mit 12 und 13 bezeichnet. Unter Verwendung einer nicht dargestellten Umwälzpumpe und eines Rückkühlers könnte man das Kühlmittel des Transformators auch gleichzeitig für die Kühlung der Balken benützen. Bei Luftkühlung wären die Balken noch mit geeigneten Kühlrippen zu versehen.

Fig. 3 entspricht einem Schnitt in Richtung A von Fig.2. Es lässt sich erkennen, dass jeder Diodenbalken 1 beidseitig Halbleitergleichrichter 3 und jeder Sicherungsbalken 2 beidseitig die Diodensicherungen 4 trägt.

Einzelheiten des Aufbaus einer Doppelbalkenzelle zeigt Fig.4· Während die Dioden 3 in den zugehörigen Balken 1 eingeschraubt sind, besteht zwischen den Sicherungen 4 und dem Balken 2 eine Steckverbindung. Das gleiche ist auch zwischen den !Sicherungen 4' sowie den Diodenanschlüssen der Fall, wobei noch Isolier- , stücke 15 Verwendung finden. Die Kühlkanäle der Balken sinu mit Ib bezeichnet. Es ist vorteilhaft, im Leitun^szug zwischen Dioae und Sicherung an sich Dekanate magnetische Stromteiler anzuordnen. Gemäss Fig. 4 werden zwei Sicherungen (4,4·) in Reihe geschaltet. Hierdurch erhöht sich der ohmsche Gesamtwider-

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stand, was eine verbesserte Stromteilerwirkung zur Folge hat. Ausserdem werden die Sicherungen besser gekühlt, da im Vergleich mit nur einer Sicherung die doppelte Oberfläche zur Verfügung steht.

Bei der vorher erwähnten Flüssigkeitskühlung der Balken besteht mitunter die Gefahr von Undichtigkeiten der Verbindungen, wobei dies insbesondere auf Isolperverbindungen zutrifft, wenn diese als Schlauchverbindungen ausgeführt sind. Sofern letztere oben liegen, würde bei Undichtigkeiten das Kühlmedium - sei es Wasser oder OeI - auf die darunter liegenden Gleichrichter tropfen, was schwerwiegende Folgen haben könnte.

Daher ist es empfehlenswert, alle Isolierverbindungen unterhalb der Dioden und Sicherungsbalken anzuordnen, wobei das oben austretende Kühlmedium mittels metallischer Umlenkrohre wieder nach unten geführt wird. Ferner werden für die Isolierverbindungen keine Schläusche, sondern ausschliesslich Flanschverbindungen verwendet, die aus metallischen Endflanschen mit dazwischenliegenden Isolierstücken bestehen. Solche Flansche können in bekannter Weise durch abwechselndes Anordnen von Isolierscheiben und Metallscheiben unter Zuhilfenahme von Spannungsteilerwiderständen potentialgesteuert werden.

Fig. 5 zeigt eine Anordnung mit der vorbeschriebenen Kuhlmittelleitung, wobei nur die Diodenbalken 1 und Sicherungebalken 2 gemäss Fig. 1 und die dazugehörigen Kühlverbindungen gezeigt sind.

Das vom Transformator kommende OeI wird mittels der Zirku-Iationspumpe 17 durch den Kühler 18 getriecen, und gelangt dann über den Isolierflansch 19 in die Diodenbalken 1. DaB oben aus-

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tretende OeI wird durch Umlenkrohre 20 und über Isolierflanache 21 den Sicherungebalken 2 unten zugeführt.

Oben sind diese Balken» die an den Phasen UW angeschlossen sind, über Metallrohre 22 wiederum mit den Diodenbalken 1 verbunden, aus welchen dann das Kühlmedium unten über Ieolierflansche 23 und Umlenkrohr^ 24 in die Sioherungshalken 2 tritt, urn schlieaeliah über einen lealierfl^ech 25 wieder %ufi*u,trtten«

Von hler wird da» KühlBttediv» dem franafor»ator zugeführt.

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Claims

U64267 Neue Patentansprüche:

1. Hochstromgleichrichteranlage mit Halbleiterventilen, dadurch gekennzeichnet, dass seitlich an dea Transformatorkessel pro Pol und Phase jeweils zwei parallele, vertikale, mit Kühlkanälen für di· Flüssigkeitskühlung versehene Metallbalken angeordnet sind, von welchen der eint oben »it der zugehörigen Transforaatorphase und der ander· unten alt dea zugehörigen Gleichstrompol verbunden ist, wobei der eine Balken die Dioden und der andere die Sicherungen trägt.

2. Gleichrichteranlage nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Balkenpaare, welche der gleichen Polarität angehören, unmittelbar nebeneinander angeordnet werden.

3. Gleichrichteranlage nach Patentanspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den einzelnen Balkenpaaren isolierend! Trennwände vorgesehen sind.

4. Oleichrichteranlage nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Brehstroahrückenschaltungen jeweils, die zwei zur gleichen Phase gehörenden Balken oben miteinander «it rohrförmigen Leitungen, welche die Kühlflüssigkeit führen, verbunden werden, wodurch isolierende ÄOhrverbindungen oberhalb der Gleichriohter wegfallen.

5. Gleichrichteranlage nach Patentanspruch !,dadurch gekennzeichnet, dass sowohl an den Diodenbalken, als auch an den Sioherungsbalken beidseitig des Kühlkanals Dioden resp. Sicherungen angeschlossen werden, um pro Längeneinheit der

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Balken eine ab"glichst hohe Anzahl Dioden und Sicherungen unterbringen ku können, wobei die Balken hintereinander, senkrecht zur Transformatorwand angeordnet sind.

6· Gleichrichteranlage nach den Patentansprüchen 1-3» dadurch gekennzeichnet, dasβ die Zwischenwände magnetisch abschirmende Einlagen aufweisen.

7· Gleichrichteranlage nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Diodenbalken und die Sicherungebalken in vertikaler Richtung gegeneinander verschoben sind und die freien oberen Balkenenden zu den Transformatorklemmen und die freien unteren zu den Gleichstromschienen führen·

8· Gleichrichteranlage nach Patentanspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass die freien Balkenenden Transduktorkerne zur Spannungsregulierung aufweisen.

9. Gleichrichteranlage nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanäle vom Transformatorkühlmedium durchflossen sind.

10. Gleichrichteranlage nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Isolierverbindungen in den Kühlleitungen am unteren Ende der Balken angeordnet sind und oben leitende Metallrohrverbindungen vorgesehen sind.

11. Gleichrichteranlage nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daes die Dioden beidseitig der Kühlkanäle mittels Schraubverbindungen an dem Diodenbalken, die Sicherungen mittels Steckverbindungen an den Sicherungsbalken befestigt sind.

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12. Gleichrichteranlage nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwei in Reihe geschaltete Sicherungen in U- Porm nebeneinander angeordnet sind.

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