DE202013009359U1

DE202013009359U1 - Gleichrichter

Info

Publication number: DE202013009359U1
Application number: DE201320009359
Authority: DE
Original assignee: PEES INGENIEURBUERO fur ELEKTROENERGIEANLAGEN GmbH
Current assignee: PEES INGENIEURBUERO fur ELEKTROENERGIEANLAGEN GmbH
Priority date: 2013-10-15
Filing date: 2013-10-15
Publication date: 2014-01-17
Anticipated expiration: 2023-10-16

Abstract

Gleichrichter aufweisend mindestens einen Leistungssatz mit einem Tragrahmen mit daran angeordneten Thyristorbrücken, die gekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragrahmen (9) des Leistungssatzes (2) außen mindestens einen Kühlkörper (10) mit Kühlrippen und/oder Kühlstegen und/oder Kühllamellen aufweist, zwischen denen Luft infolge von Konvektion von unten nach oben strömt, wobei an dem mindestens einen Kühlkörper (10) nach außen weisend die Thyristorbrücken (12) angeordnet sind, innerhalb des Tragrahmens (9) mindestens ein Lüfter (14) angeordnet ist, der über einen lüfterausgangsseitigen Kanal (13) mit dem mindestens einen Kühlkörper (10) verbunden ist und das Zu- und Abschalten des mindestens einen Lüfters (14) leistungsabhängig und/oder temperaturabhängig steuerbar oder regelbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gleichrichter zur Umwandlung von Wechselstrom in gepulsten Gleichstrom mit nachfolgender Glättung und insbesondere einen Kraftwerksgleichrichter mit verbesserter Kühlung.
Derartige Gleichrichter oder Umrichter werden gewöhnlich in einer schrankartigen Rahmenstruktur angeordnet und weisen neben einem Leistungssatz mit Thyristorbrücken eine Reihe weiterer benötigter elektrischer und elektronischer Bauteile, Steuerkreise, Bedienelemente etc. auf.
In allen elektrischen Einrichtungen entsteht während ihres Betriebes Wärme, die abgeführt werden muss.
In der DE 20 2004 015 168 U1 und der DE 10 2010 044 439 A1 wird deshalb vorgeschlagen, bei einem Umrichter den Kühlluftstrom, von einem Gebläse kommend, in getrennten Teilströmen zu führen, wobei Komponenten des Umrichters gemäß ihrer Temperatursensibilität und/oder Verlustleistung in den Teilströmen angeordnet werden. Der erste Teilstrom mit ca. 85% Anteil am Gebläseluftstrom soll durch die Stromwandler, Widerstände, Primärhalbleiter und Drossel geführt werden, während der zweite Teilstrom durch die Steuerplatinen und DC-Kondensatoren geführt ist.
Nachteilig ist bei beiden Lösungen, dass stets ein Luftstrom erzeugt werden muss, um zu kühlen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Kühlung bei einem Gleichrichter zu optimieren.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird bei einem Gleichrichter, aufweisend mindestens einen Leistungssatz mit einem Tragrahmen mit daran angeordneten Thyristorbrücken, die gekühlt werden, vorgeschlagen, dass der Tragrahmen des Leistungssatzes außen mindestens einen Kühlkörper mit Kühlrippen und/oder Kühlstegen und/oder Kühllamellen aufweist, zwischen denen Luft infolge von Konvektion von unten nach oben strömt, wobei an dem mindestens einen Kühlkörper nach außen weisend die Thyristorbrücken angeordnet sind, innerhalb des Tragrahmens mindestens ein Lüfter angeordnet ist, der über einen lüfterausgangsseitigen Kanal mit dem mindestens einen Kühlkörper verbunden ist und das Zu- und Abschalten des mindestens einen Lüfters leistungsabhängig und/oder temperaturabhängig steuerbar oder regelbar ist.
Bei einer bevorzugten Ausführung sind Kühlkörper mit Thyristorbrücken gegenüberliegend am Tragrahmen des Leistungssatzes angeordnet und der lüfterausgangsseitige Kanal wird zu den gegenüberliegenden Kühlkörpern verzweigt ausgeführt.
Bevorzugt sind die Kühlkörper mit den Thyristorbrücken an einem Einschubträger angeordnet in den Tragrahmen in seitliche Aufnahmen einschiebbar.
Die Kühlstege, -lamellen und/oder -rippen der Kühlkörper verlaufen bevorzugt senkrecht.
Der Gleichrichter lässt sich so bis 70% Last mit Luftkonvektion kühlen und erst darüber ist eine Lüfterunterstützung notwendig.
In weiterer Ausgestaltung des Gleichrichters ist vorgesehen, dass mehrere Lüfter in Reihe, einen Einschubmodul in den Tragrahmen bildend, angeordnet sind, vorzugsweise drei Lüfter. Das hat den Vorteil, dass ein Lüfterausfall kompensierbar ist und die Lüfterleistung stufenweise erhöhbar ist, indem zu Beginn der zusätzlichen Lüfterkühlung erst ein Lüfter aktiviert wird. Die Lüfter sind mit einer Funktionsüberwachung versehen.
Der Einschubmodul und der Tragrahmen sind bodenseitig offen oder mit Ansaugöffnungen für die Lüfter versehen. Der Einschubmodul weist oben Luftauslassöffnungen in den Kanal zu den Kühlkörpern auf.
In einer bevorzugten Ausführung des Gleichrichters ist der Leistungssatz oben in einem Gehäuseschrank des Gleichrichters angeordnet und der Gehäuseschrank besitzt im Bodenbereich und/oder vorn und/oder seitlich Lufteinströmöffnungen und im Deckenbereich Luftausströmöffnungen.
Die Erfindung soll anhand der Zeichnungen erläutert werden.
Es zeigen:
1: Gleichrichter im Gehäuseschrank und
2: Leistungssatz von unten.
1 zeigt den Gleichrichter im Gehäuseschrank 1 mit Leistungssatz 2, Kondensatorenbank 3, DC-Drossel 4, Netzeingangstransformator 5, AC-Netzeingang 6, DC-Ausgänge 7, Touchscreen mit Controller 8 und mit weiteren elektronischen und elektrischen Bauteilen und Schaltungen sowie mit der Tür 15 und den Lufteinströmöffnungen 16 und Luftausströmöffnungen 17.
Der Gleichrichter ist modular aufgebaut und verfügt über galvanische Trennungen sowohl in den Leistungs- als auch in den Steuerkreisen. Daraus resultiert ein hoher Wirkungsgrad, geringe Betriebskosten und eine lange Lebensdauer.
Der Leistungssatz 2 ist oben im Gehäuseschrank 1 angeordnet und der Gehäuseschrank 1 weist im Bodenbereich und/oder vorn und/oder seitlich die Lufteinströmöffnungen 16 auf und im Deckenbereich die Luftaustrittsöffnungen 17.
Die Ausführung als 12-pulsige Thyristorbrücke mit der Option Netzfilter garantiert Verzerrungen des Netzeingangsstromes (TDH) ≤ 5%. Der Gleichrichter ist so ausgelegt, dass er bis 70% Last mit Konvektionslüftung über die Luftein- und Luftausstömöffnungen 16, 17 arbeitet und erst darüber eine Lüfterunterstützung durch die Lüfter 14 erfährt.
Die Lüfterkühlung wird auch bei Kühllufttemperaturen über 30°C aktiviert.
Die vollelektronische Leistungssatzansteuerung erfolgt strömungsunempfindlich über CAN-Bus. Über das hochintegrierte Touchdisplay 8 ist eine sichere Bedienung gewährleistet.
Der Tragrahmen 9 des Leistungssatzes 2 weist außen und gegenüberliegend Kühlkörper 10 mit Kühlrippen und/oder Kühlstegen und/oder Kühllamellen auf, zwischen denen Luft infolge von Konvektion von unten nach oben strömt. An den Kühlkörpern 10 sind nach außen weisend die Thyristorbrücken 12 angeordnet. Die Kühlkörper 10 mit den Thyristorbrücken 12 sind an einem Einschubträger angeordnet in den Tragrahmen 9 in seitliche Aufnahmen einschiebbar.
Innerhalb des Tragrahmens 9 befindet sich tragrahmenbodenseitig der Einschubmodul 11 mit drei in Reihe angeordneten Lüftern 14, die über den lüfterausgangsseitigen Kanal 13 mit den Kühlkörpern 10 verbunden sind.
Der Einschubmodul 11 und der Tragrahmen 9 sind bodenseitig offen oder weisen Ansaugöffnungen für die Lüfter 14 auf. Oben verfügt der Einschubmodul 11 über Luftauslassöffnungen in den Kanal 13.
Das Zu- und Abschalten der Lüfter 14 erfolgt leistungsabhängig und temperaturabhängig. Die Lüfter 14 sind mit einer Funktionsüberwachung versehen, deren Signale u. a. am Touch Screen mit Controller 8 angezeigt werden.
2 zeigt den im Kopfbereich des Gehäuseschrankes 1 angeordneten Leistungssatz 2 in einer Ansicht von unten. Beidseitig sind die Thyristorbrücken 12 an den Kühlkörpern 10 angeordnet, die wiederum mit dem Tragrahmen 9 des Leistungssatzes 2 verbunden sind und an den von den Lüftern 14 kommenden Kanal 13 angeschlossen sind.
Die Lüfteranzahl beträgt drei, wobei die drei Lüfter 14 ihre Abluft in den Kanal 13 blasen, der dann aufgeteilt zu den an den gegenüberliegenden Seiten des Tragarmes 9 angeordneten Kühlkörpern 10 führt ist.
Die Kühlstege, -lamellen oder -rippen sind senkrecht angeordnet, so dass durch Konvektion ungehindert Luft von unten nach oben aufsteigen kann. Es bestehen keine den Kühlstegen, -lamellen oder -rippen vorgelagerte Bauteile, die die Strömung der Kühlluft ablenken können. Das ist auch mit ein Grund dafür, weshalb die Lüfter zentrisch in dem Tragrahmen 9 angeordnet sind.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuseschrank des Gleichrichters
2: Leistungssatz
3: Kondensatorenbank
4: DC Drossel
5: Netzeingangstransformator
6: AC-Netzeingang
7: DC-Ausgänge
8: Touchscreen mit Controller
9: Tragrahmen des Leistungssatzes
10: Kühlkörper
11: Einschubmodul
12: Thyristorbrücken
13: Kanal
14: Lüfter
15: Tür
16: Lufteinströmöffnungen
17: Luftausströmöffnungen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 202004015168 U1 [0004]
DE 102010044439 A1 [0004]

Claims

Gleichrichter aufweisend mindestens einen Leistungssatz mit einem Tragrahmen mit daran angeordneten Thyristorbrücken, die gekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragrahmen (9) des Leistungssatzes (2) außen mindestens einen Kühlkörper (10) mit Kühlrippen und/oder Kühlstegen und/oder Kühllamellen aufweist, zwischen denen Luft infolge von Konvektion von unten nach oben strömt, wobei an dem mindestens einen Kühlkörper (10) nach außen weisend die Thyristorbrücken (12) angeordnet sind, innerhalb des Tragrahmens (9) mindestens ein Lüfter (14) angeordnet ist, der über einen lüfterausgangsseitigen Kanal (13) mit dem mindestens einen Kühlkörper (10) verbunden ist und das Zu- und Abschalten des mindestens einen Lüfters (14) leistungsabhängig und/oder temperaturabhängig steuerbar oder regelbar ist.
Gleichrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Kühlkörper (10) mit Thyristorbrücken (12) gegenüberliegend am Tragrahmen (9) des Leistungssatzes (2) angeordnet sind.
Gleichrichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Lüfter (14) in Reihe, einen Einschubmodul (11) in den Tragrahmen (9) bildend, angeordnet sind.
Gleichrichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Einschubmodul (11) und der Tragrahmen (9) bodenseitig offen sind oder Ansaugöffnungen für die mehreren Lüfter (14) aufweisen.
Gleichrichter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Einschubmodul (11) oben Luftauslassöffnungen in den Kanal (13) aufweist.
Gleichrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungssatz (2) oben in einem Gehäuseschrank (1) des Gleichrichters angeordnet ist und der Gehäuseschrank (1) im Bodenbereich und/oder vorn und/oder seitlich Lufteinströmöffnungen (16) aufweist und im Deckenbereich Luftaustrittsöffnungen (17).
Gleichrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlstege, -lamellen und/oder -rippen der Kühlkörper (10) senkrecht verlaufend angeordnet sind.
Gleichrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkörper (10) mit den Thyristorbrücken (12) an einem Einschubträger angeordnet in den Tragrahmen (9) in seitliche Aufnahmen einschiebbar ist.