DE2307527A1 - Luftgekuehlter stromrichtersatz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen luftgekühlten Stromrichteraatz mit Scheibenthyriatoren, die zwiachen elektriech leitenden Kühlkörpern eingespannt sind.

Luftgekühlte Stromrichtersätze mit Scheibenthyristoren sind beispielsweise aus der GB-PS 992 442 bekannt. Bei diesen bekannten Anordnungen werden im allgemeinen mehrere Scheibenthyristoren gemeinsam zwischen in Reihe hintereinander liegenden Kühlkörpern verspannt. Die Leistungsanachlüese werden dabei über Anschlußösen der leitenden Kühlkörper geführt. Bedingt durch den Aufbau liegen die Scheibenthyriatoren mit ihren Kontaktflächen parallel zueinander und alle Kontaktflächen quer zur Prontflache dea Stromrichtersatzes.

Darüberhinaus sind flüsaigkeitagekühlte Stromrichteraätze mit Scheibenthyriatoren, beiapielaweiae aua der DT-OS 1 924 011 bekannt, bei denen die Scheibenthyristoren einzeln eingespannt sind und mit ihren Kontaktflächen parallel zur Frontfläche liegen. Dieser bei luftgekühlten Stromrichteraätzen unübliche Aufbau ist d-eshalb möglich, weil bei flüssigkeitagekühlten Scheibenzellen keine relativ großen Kühlkörper benötigt werden. Ein Aufbau eines luftgekühlten Stromrichtersatzes mit entsprechend der DT-OS 1 924 011 gewählter Anordnung der Thyristoren ist beispielsweise aus der DT-OS 1 913 546 bekannt. Liese

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Anordnung zeigt, daß das Nebeneinanderreihen großer Kühlkörper' einen raumbeanspruchenden Aufbau ergibt. Darüberhinaus ist a,us der letztgenannten DT-OS zu erkennen, daß dort nur Schraubthyristoren mit im Vergleich zu Scheibenthyristoren geringerer Leistung eingesetzt sind. Die Anwendung von Scheibenthyristoren in einem Aufbau dieser Art würde noch größere Kühlkörper erfordern und damit noch raumbeanspruchender werden.

Ea besteht die Aufgabe, einen luftgekühlten Stromrichtereatz mit Scheibenthyristoren zu finden, der einen raumsparenden Aufbau erlaubt und dessen Kühlkörper groß genug zur Abführung der entstehenden Verlustwärme sind.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß in einem Stromrichtersatz der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß Kühlkörperpaare ao nebeneinander angeordnet sind, daß die die Frontflächen der Kühlkörper eines Paares durchstoßenden Achsen im wesentlichen parallel zueinander liegen, daß jeweils zwischen zwei Kühlkörpern eine» Paares ein Scheibenthyristor mit seinen Kontaktflächen im wesentlichen parallel zur Frontfläche des Kühlkörperpaares eingespannt ist und daß die Kühlkörper von der Frontfläche her gesehen im wesentlichen den Grundriß eines gleichschenkligen, rechtwinkligen Dreieckes aufweisen.

Ea ist in einem Thyristorsatz der eingangs genannten Art vorteilhaft, daß je zwei Scheibenthyristoren mit den zugehörigen zwei Kühlkörperpaaren gemeinsam verspannt sind, so daß eine Baugruppe in Form eines Quaders mit im wesentlichen quadratischer Grundfläche entsteht. Der rückwärtige Kühlkörper kann für je zwei Scheibenthyristoren gemeinsam aus einem Stück ausgeführt sein und von der Vorderseite her gesehen im wesentlichen einen quadratischen Grundriß aufweisen* Dabei ist es weiterhin vorteilhaft, daß zur Verspannung je zweier Scheibenthyrietoren einer Baugruppe ein Federelement isoliert über die Frontflächen der Kühlkörper gelegt ist, daß durch die Mitte des Federelementes eine Schraube isoliert von der Frontfläche zu einer Befestigung an der Rückseite geführt ist und daß die

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quaderförmige Baugruppe mittels Federelement und Schraubenverbindung zusammengepreßt ist.

Durch die parallele Anordnung der Kontaktflächen der Scheibenthyristoren zur Frontfläche des Gerätes wird ein wartungefreundlicher Aufbau erreicht, was bedeutet, daß die Thyristoren jeweils eines Paares ausgetauscht werden können, ohne daß gleichzeitig die Verspannung anderer Thyristoren gelöst werden muß. Jedes Thyrietorpaar ist ohne Beeinträchtigung der Nachbareinheiten einzeln zugängig. Durch Diagonalteilung der rechteckigen, annähernd quadratischen Frontfläche für Je zwei nebeneinander liegende Kühlkörperpaare ergibt sich ein sehr kompakter Aufbau. Darüberhinaus wurde eine zentrale Anordnung der Scheibenthyristoren mit optimierter Abführung der Wärme gefunden· Die Wärmewege sind nach allen Richtungen annähernd gleich. Durch die gemeinsame Verspannung zweier nebeneinander liegenden Scheibenthyristoren, die im Falle einer Brückenschaltung meistens einer gemeinsamen Stromphase zugeordnet sind, wird es möglich, mit Hilfe einer diagonal angeordneten Blattfeder und einer Schraubverbindung einen weitgehend gleichen Anpreßdruck für zwei Scheibenthyristoren einer Stromphase zu erreichen. Gleichzeitig eröffnet die Ausführung mit einem gemeinsamen rückwärtigen Kühlkörper den Weg zu einzeln verspannten einer Stromphase angehörigen Brückenelementen, was weitgehend die Montage vereinfacht und vielseitige Anwendung einer Baugruppe ermöglicht.

Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft anhand der Figuren 1 bis 4 erläutert. In den Figuren 1 bis 3 sind jeweils 4 Scheibenthyristoren mit den dazugehörigen Kühlkörpern sowie Sicherungen und Anschlußschienen in den drei Ansichten Draufsicht, Vorderansicht, Seitenansicht gezeigt. Figur 4 zeigt die Anordnung der gemeinsamen Verspannung zweier Scheibenthyristoren von der Frontfläche her gesehen.

Die Figur 1 zeigt zwei von normalerweise drei zu einem Thyristorsatz gehörigen Baugruppen in der Draufsicht. Die Frontseite

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des Thyristorsatzes liegt dabei links, die Rückseite rechts. Beim Zusammenbau des Thyristorsatzes dient die rückwärtige Isolierstoffplatte 4 als Unterteil. In diesem Unterteil sind Durchführungen 41 zum Anschluß der Leistungsstromschienen 7 bzw. der Leistungskabel vorgesehen. Diese Leistungsstromschienen sind entweder an Anschlußaugen 21 der Kühlkörper 2 direkt, oder an isoliert von der Vorder- zur Rückseite geführte Stromschienen 8 angeschlossen. Zur Abdeckung des Thyristorsatzes auf der Vorderseite sind Isolierstoffplatten 5 vorgesehen, die Aussparungen 51 zur isolierten Durchführung der Anschlußaugen 22.der Kühlkörper 2 sowie der Stromschienen 8 aufweisen. Zwischen den Isolierstoffplatten liegen die Kühlkörper 2 zwischen denen die Scheibenthyristoren 1 eingespannt sind. Die Stromschiene 8 ist isoliert von der Vorder- zur Rückseite geführt. Zur gegenseitigen Isolierung einzelner Baugruppen sind Isolierstoffplatten 6 vorgesehen. Bei einer Ausführung dieses Thyristorsatzes in Brückenschaltung können die zwei zu einer Baugruppe gehörigen Scheibenthyristoren einer Stromphase zugeordnet sein. In diesem Falle kann der rückwärtige Kühlkörper 2 für je zwei Scheibenthyristoren gemeinsam aus einem Stück gefertigt sein und von der Vorderseite her gesehen im wesentlichen einen quadratischen Grundriß aufweisen.

Die Figur 1 zeigt einen Anwendungsfall von Zweigsicherungen. Unter Zweigsicherung wird verstanden, daß jedem einzelnen Stromrichterzweig eine Sicherung zugeordnet ist. (Im Gegensatz zur Strangsicherung, was bedeutet, eine Sicherung pro Wechselstromzweig). Dabei sind an den Anschlußaugen 22 jedes Kühlkörpers 2 die zugehörigen Zweigsicherungen 3 angebracht. Die Sicherungen 3 sind mit ihren Anschlußaugen 31 mittels eines Kabels 32 an Anschlußaugen 81 der Stromschienen 8 angeschlossen. Durch die Stromschienen 8 wird gewährleistet, daß alle Leistungsansohlüsse von der Rückseite her und alle Steueraneohlüsse von der Vorderseite her anschließbar sind«

Figur 2 zeigt eine Vorderansicht der in Fig. 1 dargestellten Anordnung. Dabei sind in der rechten Baugruppe die Sicherungen

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weggelassen. Pig. 2 zeigt besonders anschaulich die Anordnung zweier Kühlkörperpaare so nebeneinander, daß die die Frontflächen 23 der Kühlkörper eines Paares durchstoßenden und jeweils einem Kühlkörperpaar gemeinsamen Achsen 24 (Fig. 1) im wesentlichen parallel zueinander liegen. Es ist zu erkennen, daß die Kühlkörper von der Frontfläche hör gesehen im wesentlichen den Grundriß eines gleichschenkligen, rechtwinkligen Dreieckes aufweisen. Die Kühlkörper, die unter der Isolierstoffplatte 5 liegen sind in dieser Figur gestrichelt gezeichnet. Die Anschlußaugen 22 der Kühlkörper sowie die Stromschienen 8 sind durch Aussparungen 51 der vorderen Isolierstoff platte 5 hindurchgeföhrt. An den Anschlußaugen 22 der Kühlkörper sind die Augen 33 der Sicherungen 3 angeschlossen. Die Sicherungen 3 sind mit ihrem zweiten Anschluß 31 über Stromkabel 32 mit den Anschlußaugen 81 der Stromschienen 8 verbunden. In der rechten Baugruppe sind gestrichelt die geometrischen Anordnungen der Scheibenthyristoren 1 zu erkennen. Die Schnittlinie I-I zeigt die Schnittführung für die in Fig.1 gewählte Darstellung.

Figur 3 zeigt die Seitenansicht der Anordnung aus Figur 1. Dabei ist noch einmal die geometrische Lage der Scheibenthyristoren 1 zwischen den Kühlkörpern 2 gezeigt. Die Isolierstoffplatten 4 bzw. 5 isolieren die Anordnung nach außen hin. Mit der Andeutung der einzelnen Polaritäten der Stromschienen? ist noch einmal gezeigt, daß alle Leistungsanschlüsse von der rückwärtigen Seite zugeführt werden können. Auf der Vorderseite ist besonders deutlich die Anbringung der Sicherung 3 zu erkennen, die mit ihrem einen Anschlußauge 33 an ein Anschlußauge 22 des Kühlkörpers 2 angeschlossen ist und mit ihrem anderen Anschlußauge 31 über ein Stromkabel 32 mit einem Anschlußauge 81 der Stromschiene 8 in Verbindung steht. Unterhalb der Kühlkörper 2 ist ein getrennter Raum 30 als Platz für die Beschaltungsbaugruppe vorgesehen. Hierbei ist es auch möglich, jedem einzelnen Scheibenthyristor getrennt eine Beachaltung zuzuordnen. Mit der strichpunktierten Umrahmung eines Kastens 20 ist angedeutet, daß auch die Ansteuerbaugruppe

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direkt an dem Thyristorsatz angebracht werden kann. Die Ansteuerbaugruppe wird zweckmäßigerweise für alle Thyristoren auf einer gemeinsamen Platte ausgeführt.

Figur 4 zeigt die mechanische Vorrichtung zum Einspannen der Scheibenthyristoren zwischen zwei Kühlkörper von der Vorderseite her gesehen. Figur 4a zeigt dabei eine Seitenansicht der Schraube 91 mit dem dazugehörigen Federelement 92. Beim Zusammenbau einer Thyristorbaugruppe kann sowohl die rückwärtige Isolierstoffplatte 4 als auch ein rückwärtiger Kühlkörper aus einem Teil als Grundelement dienen. Nacheinander werden nun auf dieses Grundelement Kühlkörper und Scheibenthyristoren aufgebaut. Die Kühlkörper werden an der Frontfläche 23 zur Isolierung gegen das Federelement mit Isolierstoff platten 52 abgedeckt. Über diese Abdeckplatten ist wenigstens ein Federelement 92 gelegt. Von der Frontfläche her gesehen ist im Zentrum der Anordnung eine Schraubverbindung 9 vorgesehen. Mittels Schraube 91» Federelement 92 und Isolierplatten 52 wird die Vorderseite des Thyristorsatzes gegen die Rückseite gespannt. Durch die konstruktive Anordnung des an drei Punkten gelagerten Federelementes wird ein gleichmäßiger Anpreßdruck für beide Scheibenthyristoren einer Baugruppe erreicht. Der von der Schraubverbindung 9 erzeugte Druck wird mittels des Federelementes 92 gleichmäßig auf beide Hälften der Baugruppe verteilt. Nach der Verspannung wird die Frontfläche einer Baugruppe mit einer Isolierstoffplatte 5 nach außen hin isoliert.

4 Figuren

13 Patentansprüche

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Claims (13)

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   Patentansprüche

   ) Luftgekühlter Stromrichtersatz mit Scheibenthyristoren, die zwischen elektrisch leitenden Kühlkörpern eingespannt sind, dadurch gekennzeichnet, daß Kühlkörperpaare (2) so nebeneinander angeordnet sind, daß die die Frontflächen (23) der Kühlkörper eines Paares durchstoßenden Achsen (24-) im wesentlichen parallel zueinander liegen, daß jeweils zwischen zwei Kühlkörpern eines Paares ein Scheibenthyristor (1) mit seinen Kontaktflächen im wesentlichen parallel zur Prontfläche des Kühlkörperpaares eingespannt ist und daß die Kühlkörper von der Prontfläche her gesehen im wesentlichen den Grundriß eines gleichschenkligen, rechtwinkligen Dreieckes aufweisen.
2. 2. Thyristorsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei Scheibenthyristoren (1) mit den zugehörigen zwei Kühlkörperpaaren (2) gemeinsam eingespannt sind, so daß eine Baugruppe in Form eines Quaders mit im wesentlichen quadratischer Grunaflache entsteht.
3. 3. Thyristorsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der rückwärtige Kühlkörper für je zwei Scheibenthyristoren gemeinsam aus einem Stück ausgeführt ist und von der Vorderseite her gesehen im wesentlichen einen quadratischen Grundriß aufweist.
4. 4. Thyristorsatz nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verspannung je zweier Scheibenthyristoren einer Baugruppe wenigstens ein Federelement (92) isoliert über die Frontflächen (23) der Kühlkörper (2) gelegt ist, daß durch die Mitte des Federelementes eine Schraube (91) isoliert von der Frontfläche zu einer Befestigung an der Rückseite geführt ist und daß die quaderförmige Baugruppe mittels Federelement und Schraubverbindung (9) zusammengepreßt ist.

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5. 5. Thyristoraatz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Befeatigung an der Rückseite an einem zwei Scheibenthyristoren gemeinsamen, rückwärtigen Kühlkörper aus einem Stück angebracht ist.
6. 6. Thyristorsatz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung an der Rückseite an einer Isolierstoffplatte (4) angebracht ist.
7. 7. Thyristorsatz nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Isolierung zwischen Federelement (92) und Kühlkörperfrontfläche (23) jede Kühlkörperfrontfläche einzeln mit einem Isolierstoffteil (52) abgedeckt ist.
8. 8. Thyristorsatz nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Baugruppe an der Frontfläche mit einem Isolierstoffteil (5) abgedeckt ist.
9. 9. Thyristorsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen (24) der Kühlkörper (2) im rechten Winkel zur Prontflache (23) und zur Unterseite (25) der Baugruppe angeordnet sind, so daß sie zwischen Isolierstoffplatten (4,5) Luftschächte zum Durchführen der Kühlluft bilden.
10. 10. Thyristorsatz nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Baugruppen gegenseitig durch Isolierstoffplatten (6) isoliert sind.
11. 11. Thyristorsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Thyristorsatz als Brückenschaltung ausgeführt ist.
12. 12. Thyristoraatz nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß auf jedem Kühlkörper (2) an der Vorderseite eine zugehörige Sicherung (3) angebracht ist.

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13. 13. Thyristorsatz nach einem der Ansprüche 1 Ms 12, dadurch gekennzeichnet, daß Stromschienen (8) isoliert von der Frontfläche zur Rückseite geführt sind.

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