DE1924011C3

DE1924011C3 - Stromrichter mit zwei parallelen, durch Abstandsstücke getrennten Schienen

Info

Publication number: DE1924011C3
Application number: DE1924011A
Authority: DE
Inventors: Friedrich 8000 Muenchen Scherbaum
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-05-10
Filing date: 1969-05-10
Publication date: 1979-02-01
Also published as: FR2047483A5; RO59054A; DE1924011A1; GB1257895A; US3643131A; DE1924011B2; CH509692A; JPS4944701B1; BE750082A; SE352774B; NO128933B

Description

W)

Die Erfindung betrifft einen Stromrichter mit zwei parallelen, durch Abstandsstücke getrennten Schienen, von denen mindestens eine als Stromschiene dient und flüssigkeitsgekühlt ist, und mit mindestens zwei Scheibenzellen, die zwischen zugeordneten Druckstük- ''^r> ken und nebeneinander auf der Stromschiene liegenden Sitzstellen eingespannt sind, wobei die Druckstücke mit Kühlelementen in Kontakt stehen und ferner eine Spanneinrichtung vorgesehen ist, die zwischen der der Sitzstelle gegenüberliegenden Schiene und dem Druckstück liegt

Ein derartiger Stromrichter ist aus der CH-PS 4 22 975 bekannt Bei diesem Stromrichter sind sämtliche Scheibenzellen zwischen zwei in festem Abstand voneinander verlaufenden Stromschienen eingespannt. Der erforderliche Kontaktdruck wird dabei mit Hilfe einer Federeinrichtung eizeugt, die zwischen einer der beiden Kontaktflächen der Scheibenzelle und einer der beiden Stromschienen liegt Das hat zur Folge, daß die Scheibenzelle nur auf derjenigen Seite, auf der ihre Kontaktfläche unmittelbar auf der wassergekühlten Stromschiene aufliegt, optimal gekühlt wird. Eine symmetrische Kühlung ließe sich nur dadurch erreichen, daß die Scheibenzelle unmittelbar zwischen den beiden wassergekühlten Stromschienen eingespannt wird. Die Verwirklichung dieses Gedankens bereitet aber in sofern Schwierigkeiten, als es kaum möglich ist, hierbei den Kontaktdruck der nebeneinander zwischen den Stromschienen eingespannten Scheibenzellen genau zu dosieren und hierbei auch eine gleichmäßige Flächenpressung zu gewährleisten. Nachteilig wäre ferner, daß man zum Auswechseln einer Scheibenzelle eine der beiden massiven Stromschienen zumindest teilweise lösen müßte; alle Scheibenzellen müssen so gehaltert sein, daß dabei keine Scheibenzelle aus der zugewiesenen Position fallen kann. Ferner ließen sich mit diesem Konzept auch lediglich Parallelschaltungen von Scheibenzellen aufbauen.

Ferner ist aus der Siemens-Zeitschrift, Jahrgang 1965, Seiten 1304 bis 1306 ein flüssigkeitsgekühlter Thyristor-Baustein bekannt, bei dem ein einzelner Scheibenthyristor zwischen zwei, von einem flüssigen Kühlmedium durchströmten baugleichen Kühlkörpern eingespannt ist Der Anpreßdruck wird hierbei durch Druckplatten und Spannbolzen aufrechterhalten. Den Kühlkörpern wird das flüssige Kühlmedium über elastische Anschlußstücke zugeführt, die in einem Flüssigheitsumlaufsystem liegen.

Aus dem DE-GM 19 76 270 ist es bekannt, Scheibenzellen und Kühlkörper jeweils alternierend in einer Stapelanordnung zusammenzufügen und durch eine gemeinsame Anpreßvorrichtung aus Druckplatten und Spannbolzen zusammenzupressen. Die eingesetzten Kühlkörper sind für eine Flüssigkeitskühlung vorgesehen. Die genannte Druckschrift enthält jedoch keine Hinweise auf die Leitungsführung des Kühlmediums.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stromrichter der eingangs genannten Art so aufzubauen, daß sich bei Anwendung von Flüssigkeitskühlung eine symmetrische Wärmeabfuhr von den Scheibenzellen ergibt, daß sich die Kontaktdrucke an den einzelnen Scheibenzellen leicht und unabhängig voneinander einstellen lassen, ohne daß dabei ungleichmäßige Flächenpressungen auftreten können, und daß schließlich eine einfache Auswechselung jeder einzelnen Scheibenzelle möglich ist, ohne die Kontaktierung anderer Scheibenzellen zu beeinträchtigen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zweite Schiene aus Isoliermaterial besteht und als Spannschiene dient, daß jede Scheibenzelle und das zugehörige Druckstück von einem Rahmen umgeben ist, der jeweils ein Teilstück der Spannschiene und ein Teilstück der Stromschiene umfaßt und durch jeweils beiderseits einer Sitzstelle angeordnete, Stromschiene und Spannschiene verbindende Bolzen vervollständigt wird, daß jedes Druckstück mit einem elektrischen

Leiter versehen ist und daß jedes Druckstück selbst als flüssigkeitsgekühltes Kühlelement dient und zumindest einen Kühlkanal aufweist, der über elastische Anschlußstücke in einem Kühlmittelkreis liegt.

Damit wird aufgrund der guten Kühlung der Scheibenzellen und des gleichmäßigen Anpreßdruckes der als Kontaktelemente dienenden Kühlelemente eine hohe Belastbarkeit des Stromrichters gewährleistet Gleichzeitig wirH durch die Art der Einspannung eine hohe Montage- und Wartungsfreundlichkeit gesichert Die Scheibenzellen sind nur einseitig elektrisch verbunden. Daher läßt sich mühelos sowohl eine Parallelschaltung als auch eine Mittelpunktschaltung durchführen.

Es ist vorteilhaft wenn sämtliche Scheibenzellen mittels einer einzigen, durchgehenden Spannschiene zwischen Stromschiene und zugeordneten Druckstükken eingespannt sind. Damit wird eine weitere Erhöhung der Montage- und Wartungsfreundlichkeit erreicht

Es ist günstig, wenn die Bolzen so angeordnet sind, daß jede Sitzstelle in der Mitte zwischen zwe; Bolzen liegt Dies trägt zur Erhöhung der mechanischen Stabilität des Stromrichters bei.

In einer vorteilhaften Ausführungsform enthält die Spanneinrichtung ein sich gegen das Druckstock oder ein Zwischenstück abstützendes, relativ zu der Spannschiene verschraubbares Spannstück. Dieses Spannstück vermittelt gut dosierbar die Anpreßkraft zwischen Kühlelement und Scheibenzelle.

Weiterhin ist es günstig, wenn die Spannschiene federnd ausgebildet ist Damit wird der Einsatz von zusätzlichen federnden Elementen überflüssig.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein dem Spannstück zugeordnetes Schraubstück vorgesehen, das unverdrehbar aber senkrecht zu den Kontaktflächen der Scheibenzellen verschiebbar in der Spannschiene gelagert ist und liegt zwischen dem Schraubstück und der Spannschiene eine das Schraubstück und das Spannsttick gegen das Druckstück drückende Federeinrichtung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der F i g. 1 bis 5 erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf ein derartiges Ausführungsbeispiel,

F i g. 2 eine Seitenansicht der Anordnung nach F i g. 1 in vergrößertem Maßstab, wobei einige Teile im Schnitt dargestellt sind,

F i g. 3 einen Schnitt entlang Linie HI-IlI in F i g. 2,

F i g. 4 einen Schnitt entlang Linie IV-IV in F i g. 2, und

F i g. 5 einen Schnitt entsprechend dem in F i g. 4 gezeigten ourch eine weitere Ausgestaltung des Ausführungsbeispieles.

Auf einer Stromschiene 3, z. B. aus Kupfer, sind mehrere (in F i g. 1 sechs, von denen jedoch nur drei dargestellt sind) Sitzstellen angeordnet. Die Stromschiene ist durch zwei von der Rückseite in sie eingebettete, parallel zueinander verlaufende Kühlmittelkanäle (Fig.3, Ziffer 32), die an einem Ende über ein Bogenstück 322 miteinander verbunden und am anderen Ende in Endstücken 321 münden, gekühlt Jeder Sitzstelle ist eine Scheibenzelle 2 in Form eines steuerbaren oder nicht steuerbaren Gleichrichters zugeordnet; in F i g. 1 sind nur drei solche Scheibenzellen angedeutet Da es lediglich auf die Einspannung der einzelnen Scheibenzelle ankommt und diese für jede Scheibenzelle identisch ü „ ist in F i g. 2 lediglich eine eezeichnet.

In einer durch Abstandsstücke 61, 62 und 63 (Fig. 2) bestimmten Distanz von der Stromschiene 3 verläuh parallel zu ihr eine mit ihr durch Bolzen 41, 42 verbundene Spannschiene 40, die vorzugsweise aus Isoliermaterial besteht und U-förmiges Profil aufweist Die die Spannschiene 40 mit der Stromschiene 3 verbindenden Bolzen haben voneinander den gleichen Abstand und liegen jeweils in der Mitte zwischen je zwei nebeneinanderliegenden Sitzstelien 31. Auf der von der

ίο Stromschiene 3 abweisenden Kontaktfläche jeder Scheibenzelle 2 liegt ein Druckstück 11, 12, 15 (Fig. 1) auf, das jeweils zwei durchgehende Kühlkanale 13 (F i g. 3) aufweist Zwischen jedem Druckstück und einer Platte 14 ist ein elektrischer Leiter 8 eingespannt, der vorzugsweise einen elastischen Bereich 81 aufweist

Das jeder Scheibenzelle zugeordnete Druckstück mit einem elektrischen Leiter 8 wird mit Hilfe einer Spanneinrichtung 5, die sich einerseits gegen die Platte 14 (Fig.3) und andererseits gegen ein Teil der Spannschiene 40 abstützt, gegen <*'■:. Scheibenzelle gepreßt jede Spanneinrichtung 5 berteht aus einem Spannstück 51 mit einem Gewinde und einem Schraubkopf 53 sowie einem Schraubstück 52, das auf das Gewinde des Spannstückes 51 paßt und unveriirehbar, aber parallel zu der Achse des Spannstückes 51 verschiebbar in der Spannschiene 40 gelagert ist Die Verschiebbarkeit des Schraubstückes 52 ist durch einen Anschlag 54 und einen Segerring 5j begrenzt Zwischen dem Anschlag 54 des Schraubstücke.-. 52 und der

ω Spannschiene 40 ist eine Federeinrichtung 7, bestehend aus mehreren Tellerfedern eingespannt (F i g. 3).

Wie insbesondere F i g. 2 erkennen läßt, bildet jeweils ein Teilstück 30 der Stromschiene 3 zusammen mit einem Teilstück der Spannschiene 40, jeweils zwei

)"> Bolzen 41, 42 und zugehörigen Abstandsstücken 61, 62 und 63 einen Rahmen, innerhalb dessen jeweils eine Scheibenzelle 2 zwischen der Sitzstelle 31 auf der Stromschiene 3 und dem Druckstück 11 mit einem cHirch Verdrehen des Spannstückes 51 veränderbaren Anpreß-

4Ii druck eingespannt ist. Dabei wird die Federeinrichtung 7 ZV, -sehen dem Anschlag 54 und der Spannschiene 40 gespannt und bestimmt die Anpreßkraft, die etwa 90 bis 125 kp pro cm² betragen soll. Man kann allerdings auch ohne Federeinrichtung 7 auskommen; das Schraubstück

4> 52 wird dann so weit nach oben gedreht, bis der Anschlag 54 an die Spannschiene 40 anliegt und bei weiterem Anziehen des Spannstückes 51 die Spannschiene 40 elastisch verformt wird.

Die einzelnen Druckstücke sind mittels Führungsein-

Si) richtungen 9 relativ zu den Abstandsstücken 62 so ausgerichtet, daß die Mündungen der Kühlkanäle 13 von benachbarten Druckstücken 11,12 einander zugewandt sind, so daß sie auf kürzestem Wege durch elastische Verbindungsstücke 131, z. B. durch Schläuche aus Isoliermaterial, miteinander verbunden werdsn können. Wenn nun die beiden Kanäle 13 des letzten Druckstükkes 15 (Fig. 1) durch einen Verbindungsbogen 132 miteinander verbunden sind und die Kanäle 13 des ersten Druckstücke. 11 auf der Stromschiene 3 mit Hilfe

Wi von Kupplungsstücken 133 in einen Kühlkreis gelegt sind, dann ist dadurch eine Kühlung der Druckstücke erreichbar, die der Kühlung der Stromschiene 3 entspricht Die zwischen Stromschiene 3 und den einzelnen Druckstücken liegenden Scheibenzellen wer-

i- '< den somit beidseitig gleichmäßig gekühlt.

Fig.5 zeigt eine Ausführungsform, die aus zwei Anordnungen nach den F i g. 1 bis 4 besteht. Dabei sind die freien Breitseiten der Stromschienen 3, 301 unter

Zwischenlage einer Isolierplatte 402 gegeneinander gciegt. Anstelle der bei dem zuvor beschriebenen Beispiel vorhandenen, jeder Stromschiene zugeordneten Bolzen 41, 42 ist hier jeweils ein durchgehender gegen die Stromschienen isolierter Bolzen 43 vorgese- '· hen, durch den die beiden Systeme mit Hilfe von Muttern 431, 432 gegeneinander verspannt sind. Wenn man die Scheibenzellen mit entsprechender Polung auf die beiden Stromschienen auflegt und die der einen Stromschiene zugeordneten Druckstücke jeweils mit " der anderen Stromschiene verbindet, erhält man eine Parallelschaltung aller auf beiden Stromschienen liegenden Scheiben/eilen, die sich durch sehr gute Stromverteilung auszeichnet. Eine solche Anordnung mit 2 χ 12 Scheibenzellen bestückt kann 12 000 Ampere bei 1000 ' Volt Dauerbclastung aushalten.

Durch die Art der Einspannung der einzelnen Scheibenzellen und die nur elastische Verbindung der ninzrlnen Driirkstiioke miteinander über die Anschlußstücke 131 und wegen des nur an einem Punkt auf der ■'' Platte 14 angreifenden Spannstückes 51, das zudem an der Auflagestelle konisch ausgebildet ist. ist eine über die gesamte Kontaktfläche der Scheibenzellen gleichmäßige Flächenpressung gewährleistet. Es ist auch offensichtlich, daß man zum Auswechseln einer ·' Scheibenzelle lediglich das zugeordnete Spannstück 51 etwas zu lösen braucht und daß dabei die Einspannung der benachbarten Schcibcnzcllcri nicht beeinträchtig wird. Ferner hat die erfindungsgemäße Anordnung der Vorteil, daß sich nicht nur eine Parallelschaltung allei Scheibenzellen (alle Strombänder 8 mit einer weiterer Stromschiene verbunden) erzielen läßt; besonder! einfach läßt sich vielmehr eine Mittelpunktschaltung aufbauen, wobei die Stromschiene 3 den Gleichstroman Schluß darstellt und die Scheibenzellen auf die Wechselspannungsanschlüsse einer ein- oder mehrpha sigen Wechselspannungsquelle aufgeteilt und mit der Klemmen dieser Wechselspannungsquelle über die zugeordneten elektrischen Leiter 8 verbunden sind. Mii zwei mit Scheibenzellen und Druckstücken ausgerüste ten Stromschienen 3 dieser Art läßt sich demnach eine Stromrichterbrückenschaltung aufbauen, bei der die Stromschienen 3 die Gleichstromklemmen darsteiler und die elektrischen Leiter 8 mit den Klemmen dei Wechselspannungsquelle zu verbinden sind. Dies' Möglichkeit ist besonders bei der Verwendung vor Scheibenzellen für jeweils mehr als 500 Ampere vor Bedeutung, weil hier die Zahl der je Zweig parallclge schalteter. Scheibenzellcn verhältnismäßig niedrig ist der wirtschaftliche Vorteil der erfindungsgemäßer Aufbauform läßt sich hierbei dadurch ausschöpfen, daC man einer einzigen Stromschiene die Scheibenzellen al der Stromrichterzweige zuordnet, die an einen gemeinsamen Punkt (z. B. Oleichstromsarnmelschiene) führen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Stromrichter mit zwei parallelen, durch AbstandEstücke getrennten Schienen, von denen mindestens eine als Stromschiene dient und flüssig- ^r> keitsgekühJt ist, und mit mindestens zwei Scheibenzellen, die zwischen zugeordneten Druckstücken und nebeneinander auf der Stromschiene liegenden Sitzstellen eingespannt sind, wobei die Druckstücke mit Kühlelementen in Kontakt stehen und ferner "· eine Spanneinrichtung vorgesehen ist, die zwischen der der Sitzstelle gegenüberliegenden Schiene und dem Druckstück liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schiene aus Isoliermaterial besteht und als Spannschiene (40) dient, daß '■ jede Scheibenzelle (2) und das zugehörige Druckstück (II, 12, 15) von einem Rahmen umgeben ist, der jeweils ein Teilstück der Spannschiene (40) und ein Teilstück (30) der Stromschiene (3) umfaßt und durch jeweik beiderseits einer Sitzstelie angeordnete Stromschiene (3) und Spannschiene (40) verbindende Bolzen (41,42) vervollständigt wird, daß jedes Druckstück (11,12,15) mit einem elektrischen Leiter versehen ist und daß jedes Druckstück (11, 12, 15) selbst als flüssigkeitsgekühltes Kühlelement dient und zumindest einen Kühlkanal (13) aufweist, der über elastische Anschlußstücke (131) in einem Kühlmittelkreis liegt.

2. Stromrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Scheibenzellen (2) -"> mittels einer einzigen, durchgehenden Spannschiene (40) zwischen Stromschiene (3) und zugeordneten Druckstücken (11,12,15) eingespannt sind.

3. Stromrichter nach Anspruch t oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Boli.„-n (41, 42) so ^J"> angeordnet sind, daß jede Sitzstelle (31) in der Mitte zwischen zwei Bolzen liegt

4. Stromrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanneinrichtung (5) ein sich gegen das Druckstück (11,12,15) oder ein ■"> Zwischenstück (14) abstützendes, relativ zu der Spannschiene (40) verschraubbares Spannstück (51) enthält.

5. Stromrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannschiene (40) '"> federnd ausgebildet ist

6. Stromrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem Spannstück (51) zugeordnetes Schraubstück (52) vorgesehen ist, das unverdrehbar, aber senkrecht zu den Kontaktflä- ^r»° chen der Scheibenzellen (2) verschiebbar in der Spannschiene (40) gelagert ist, und daß zwischen dem Schraubstück (52) und der Spannschiene (40) eine das Schraubstück (52) und das Spannstück (51) gegen das Druckstück (11, 12, 15) drückende « Federeinrichtung (7) liegt.