DE2307527C3 - Luftgekühlter Stromrichtersatz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen luftgekühlten Stromrichtersatz mit Scheibenlhyristoren, die zwischen elektrisch leitenden Kühlkörpern eingespannt sind, wobei Kühlkörperpaare so nebeneinander angeordnet sind, daß die dit Frontflächen der Kühlkörper eines Paares durchstoßenden Achsen im wesentlichen parallel zueinander liegen und jeweils zwischen zwei Kühlkörpern eines Paares ein Scheibenthyristor mit seinen Kontaktflächen im wesentlichen parallel zur Frontfläche des Kühlkörperpaares eingespannt ist.

Ein solcher Stromrichtersatz ist beispielsweise aus der Zeitschrift »Technische Rundschau« Nr. 19 vom 26.4. 1968, 60. )g., S.41 und 43, bekannt. Die Kühlkörper dieses Stromrichtersatzes benötigen viel Raum. Außerdem tragen die Teile der Kühlkörper, die vom abzukühlenden Scheibenthyristor weit entfernt sind, wegen des größeren Wärmestromweges und des damit verbundenen, größeren Wärmewiderstandes nur geringfügig zur Kühlung bei. Luftgekühlte Siromrichtersätze mit Scheibenthyrisioren sind beispielsweise aus der GB-PS 9 92 442 bekannt. Bei dieser Anordnung sind mehrere Scheibenthyristoren gemeinsam /wischen in Reihe hintereinanderliegenden Kühlkörpern verspannt. Die Leistungsanschlüsse werden über Anschlußösen der leitenden Kühlkörper geführt. Bedingt durch den Aufbau liegen die Scheibenthyristoren mit ihren Kontaktflächen parallel zueinander und alle Kontaktflächen quer zur Frontfläche des Stromrichtersatzes.

Darüber hinaus sind flüssigkcitsgekühlte Stromrichtersätze mit Scheibenthyristoren beispielsweise aus der DT-OS 19 24 011 bekannt, bei denen die Scheibenthyristoren einzeln eingespannt sind und mit ihren Kontaktflächen parallel zur Frontflächc liegen. Dieser Aufbau ist deshalb möglich, weil bei flüssigkeitsgekühltcn Scheiben/eilen keine relativ großen Kühlkörper benötigt werden. Ein Aufbau eines luftgekühlten Stromrichtersutz.es mit einer entsprechend der DT-OS 19 24 011 gewählten Anordnung der Thyristoren ist aus den obengenannten Literaturstellcn und aus der DT-OS 19 13 546 bekannt. Diese Anordnungen zeigen. daß das Nebeneinander großer Kühlkörper einen raumbeanspruchenden Aufbau ergibt. Darüber hinaus ist aus der letzgenannten DT-OS zu erkennen, daß dort nur Schraubthyristoren mit im Vergleich zu .Scheibenthyristoren geringerer Leistung eingesetzt sind. Die Anwendung von Scheibenthyristoren würde noch größere Kühlkörper erfordern und damit noch mehr Raum beanspruchen.

Es bestiht die Aufgabe, einen luftgekühlten Stromrichtersatz der eingangs genannten Art zu finden, der einen raumsparenden Ai'fbau erlaubt und dessen Kühlkörper groß genug zur Abführung der entstehenden Verlustwärme sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelösi, daß die Kühlkörper von der Frontfläche her gesehen im wesentlichen den Grundriß eines gleichschenkligen, lechtwinkligen Dreiecks aufweisen und zwei Kühlkör perpaare so angeordnet sind, daß sie einen Quader mit im wesentlichen quadratischer Grundfläche bilden.

Je zwei Scheibenthyristoren mit den zugehörigen zwei Kühlkö^rperpaaren können gemeinsam verspannt sein. Der rückwärtige Kühlkörper kann für je zwei Scheibenthyristoren gemeinsam aus einem Stück ausgeführt sein und von der Frontfläche her gesehen im wesentlichen einen quadratischen Grundriß aufweisen. Dabei ist es weiterhin vorteilhaft, daß zwischen beiden dreieckförmigen Kühlkörperpaaren eine Schraube isoliert von der Frontfläche zu einer Befestigung an der Rückseite geführt ist, daß die Schraube durch die Mitte eines Federelements geführt ist, das über die Frontflächen der Kühlkörperpaare gelegt ist und daß die quaderförmige Baugruppe mittels Federelcrrient und Schraubenverbindung zusammengepreßt ist.

Durch die parallele Anordnung der Kontaktflächen der Scheibenthyristoren zur Frontfläche des Geräte«; wird ein wartungsfreundlicher Aufbau erreicht, was bedeutet, daß die Thyristoren jeweils eines Paares ausgetauscht werden können, ohne daß gleichzeitig die Verspannung anderer Thyristoren gelöst werden muß. |edes Thyristorpaar ist ohne Beeinträchtigung der Nachbareinheiten einzeln zugängig. Durch Diagonalteilung der rechteckigen, annähernd quadratischen Frontfläche für je zwei nebeneinanderliegende Kühlkörperpaare ergibt sich ein sehr kompakter Aufbau. Darüber hinaus wurde eine zentrale Anordnung der Scheibenthyristoren mit optimierter Abführung der Wärme gefunden. Die WärmewegL sind nach allen Richtungen annähernd gleich. Durch die gemeinsame Verspannung zweier ncbeneinanderliegendcr Scheibenthyristoren, die im Falle einer Brückcnschaltung 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 Stroniphase angehörigen Brückenelementen, was weitgehend die Montage vereinfacht und vielseitige Anwendung einer Baugruppe ermöglicht.

Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft an Hand der F i g. 1 bis 4 erläutert. In den F i g. i bis 3 sind jeweils 4 Scheibenthyrisloren mit den dazugehörigen Kühlkörpern sowie Sicherungen und Anschlußschienen in den drei Ansichten Draufsicht, Frontsicht, Seitenansicht gezeigt. F i g. 4 zeigt die Anordnung der gemeinsamen Verspannung zweier Scheibenthyristoren von der l'roniflächc her gesehen.

Die I i g. 1 zeigt zwei von normalerweise drei zu einem Thyristorsatz gehörigen Baugruppen in der Draufsicht. Die Frontseite 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' Leisuingsstromschienen 7 bzw. der i.eistungskabel vorgesehen. Diese Leistungsstromschienen sind entweder an Anschlußaugen 21 der Kühlkörper 2 direkt oder an isoliert von der front- zur Rückseite geführte Stromschienen 8 angeschlossen. Zur Abdeckung des Thyristorsalz.es auf der Frontseite 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 Front- 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 Frontseite her gesehen im wesentlichen einen quadratischen Grundriß aufweisen.

Die F i g. 1 zeigt einen Anwendungsfall von Zweigsicherungen. Unter Zweigsicherung wird verstanden, daß jedem einzelnen Stromrichterzweig eine Sicherung zugeordnet ist. (Im Gegensatz zur Strangsichcrung. was bedeutet, eine Sicherung pro Weehselstrom/weig.) 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 Leistungsanschlüsse von der Rückseite her und alle Sleueranschlüsse von der Frontseite her anschließbar sind.

F i g. 2 zeigt eine Frontansicht der in F i g. 1 dargestellten Anordnung. Dabei sind in der rechten Baugruppe die Sicherungen weggelassen. F i g. 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 (F i g. 1) im wesentlichen parallel zueinander liegen. Ks ist zu erkennen, daß die Kühlkörper von der Frontfläche her gesehen im wesentlichen den Grundriß eines gleichschenkligen, rechtwinkligen Dreieckes aufweisen. Die Kühlkörper, die unter der Isolicrstoffplatti? 5 liegen, sind in dieser Figur gestrichelt gezeichnet. Die Anschlußaugen 22 der Kühlkörper sowie die Stromschienen 8 sind durch Aussparungen 51 der vorderen Isolicrstoffplatte 5 hindurchgeführt. An den Anschlußaugen 22 der Kühlkörper sind die Augen 33 der Sicherungen 3 angeschlossen. Die Sicherungen 3 sind mit ihrem /weiten Anschluß 31 über Stromkabcl 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 1-1 zeigt die Schnittführung für die in F i g. I gewählte Darstellung.

F i g. 3 zeigt die Seitenansicht der Anordnung aus Fig. 1. Dabei ist noch einmal die geometrische Lage der Scheibenthyristoren 1 zwischen den Kühlkörpern 2 gezeigt. Die Isolierstoffplattcn 4 bzw. 5 isolieren die Anordnung nach außen hin. Mit der Andeutung der ein , jlnen Polaritäten der Stromschienen 7 ist noch einmal gezeigt, daß alle Leistungsanschlüsse von der rückwärtigen Seite zugeführt werden können. Auf der Vorder seite 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 Beschaliung zuzuordnen. Mit der strichpunktierten Umrahmung eines Kastens 20 ist angedeutet, daß auch die Ansteuerbaugruppe direkt an dem Thyristorsatz angebracht werden kann. Die Ansteuerbaugruppe wird zweckmäßigerweise für alle Thyristoren auf einer gemeinsamen Platte ausgeführt.

F i g. 4 zeigt die mechanische Vorrichtung zum Einspannen der Scheibenthyristoren zwischen zwei Kühlkörper von der Frontseite her gesehen. F i g. 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 nur auf dieses Grundelement Kühlkörper und Scheibenthyristoren aufgebaut. Die Kühlkörper werden an der Frontfläche 23 zur Isolierung gegen das Federelement mit Isolierstoffplanen 52 abgedeckt Über diese Abdeckplatten ist wenigstens ein Federclement 92 gelegt. Von der Frontfläche her gesehen ist irr Zentrum der Anordnung eine Schraubverbindung ί vorgesehen. Mittels Schraube 91, Federelement 92 unc Isolierplatten 52 wird die Frontflächenseite des Thyristorsatzes gegen die Rückseite gespannt. Durch die konstruktive Anordnung des an drei Punkten gelager-

ίο ten Federelementes wird ein gleichmäßiger Anpreß druck für beide Scheibenthyristoren einer Baugrupp« erreicht. Der von der Schraubverbindung 9 erzeugt« Druck wird mittels des Federelementcs 92 gleichmäßij auf beide Hälften der Baugruppe verteilt. Nach de Verspannung wird die Frontfläche einer Baugruppe mi einer Isolierstoffplatte 5 nach außen hin isoliert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Luftgekühlter Sltromrichtersatz mit Scheibenthyristoren, die zwischen elektrisch leitenden Kühlkörpern eingespannt sind, wobei Kühlkörperpaare so nebeneinander angeordnet sind, daß die die Frontflächen der Kühlkörper eines Paares durchstoßenden Achsen im wesentlichen parallel zueinander liegen und jeweils zwischen zwei Kühlkörpern eines Paares ein Scheibenthyrisior mit seinen Kontaktflächen im wesentlichen parallel zur Frontfläche des Kühlkörperpaares eingespannt ist, d a durch gekennzeichnet, daß die Kühlkörper (2) von der Frontfläche (23) her gesehen im wesent- >5 liehen den Grundriß eines gleichschenkligen, rechtwinkligen Dreiecks aufweisen und zwei Kühlkörperpaare so angeordnet sind, daß sie einen Quader mit im wesentlichen quadratischer Grundfläche bilden.

2. Stromrichtersatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei Scheibenthyristoren (1) mit den zugehörigen zwei Kühlkörperpaaren (2) gemeinsam eingespannt sind.

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 Frontfläche her gesehen im wesentlichen einen quadratischen Grundriß aufweist.

4. StromrichtersaiiZ nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen beiden dreieckförmigen Kühlkörperpaaren (2) eine Schraube isoliert von der Frontfläche zu einer Befestigung an der Rückseite geführt ist, daß die Schraube durch die Mitte eines Federelements (92) geführt ist, das isoliert über die Frontflächen (23) der Kühlkörperpaare gelegt ist und daß die quaderförmige Baugruppe mittels Federelement und Schraubverbindung (9) zusammengepreßt ist.

5. Thyristorsatz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung an der Rückseite an einem zwei Scheibenthyristoren gemeinsamen, rückwärtigen Kühlkörper aus einem Stück angebracht ist.

6. Thyristorsatz inach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung an der Rückseite an einer Isolierstoffplatte (4) angebracht ist.

7. Thyristorsatz nach einem der Ansprüche 4 bis

b, dadurch gekennzeichnet, daß zur Isolierung /wisehen Federelemeni (92) und Kühlkörperfrontlläche (23) jede Kühlkörperfrontfläche einzeln mit einem I' dierstoffteil (52) abgedeckt ist.

8. Thyrislorsatz nach einem der Ansprüche 2 bis

7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Baugruppe an der Frontfläche ml·: einem lsolierstoffteil (5) abgedeckt ist.

9. Thyristorsatz nach einem der Ansprüche 1 bis

8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen (24) der Kühlkörper (2) im rechter. Winkel zur Frontflä- ⁱ⁾⁰ ehe (23) und zur Unterseite (25) der Baugruppe angeordnet sind, so daß sie zwischen Isolierstoffplatten (4, 5) Luftschächte zum Durchführen der Kühlluft bilden.

10. Thyristorsatz nach einem der Ansprüche 2 bis ^ft5

9, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Baugruppen gegenseitig durch Isolicrstoffplatien (6) isoliert sind.

11 Thyristorsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 10. dadurch gekennzeichnet, daß der Thyristorsatz als BrucKeiisciian.uiie "—e ■--·

12 Thyristorsatz nach einem der Ansprucne 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, daß auf jedem Kühlkörper (2) an der Frontflächenseite eine zugehörige Sicherung (3) angebracht ist.

13 Thyristorsatz nach einem der Ansprüche 1 bis P dadurch gekennzeichnet, daß Stromschienen (8) isoliert von der Frontfläche zur Rückseite gerührt sind.