DE2341715A1

DE2341715A1 - Rotierende gleichrichteranordnung

Info

Publication number: DE2341715A1
Application number: DE19732341715
Authority: DE
Inventors: Thayer L Dillman; Andrew J Spisak
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1972-09-11
Filing date: 1973-08-17
Publication date: 1974-03-21
Also published as: BE804634A; IT993182B; CA975422A; GB1447883A; FR2199221A1; FR2199221B1; AU5916173A; JPS4976007A; JPS5514062Y2; SE388981B; CH564273A5; JPS54172218U; US3852628A; AR198688A1; AT331907B; ATA759673A; ES418628A1

Description

1 6. AUG. 1973

V/ESuJIiiGHOUSE 8520 Erlangen, den

Electric Coloration Werner-von-Siemens-Str.

East Pittsburgh ~ Pa. USA

Unser Zeichen: PA 72/893* Hea/Pl

notierende Gleichrichteranordnung

Zusatz zur Patentanmeldung P 23 04 935.6

(Es wird die Priorität der Voranmeldung in den USA, Serial-lTo, 287 923 vom 11.9.1972, in Anspruch genommen)

Im Hauptpatent ....(Patentanmeldung P 23 04 935.6) ist eine rotierende G-leichrichteran Ordnung in Brücken schaltung für elektrische Maschinen j insbesondere für Speisung ihrer umlaufenden Feldwicklung aus einer Wechselstromerregermaschine, geschützt, bei der jeweils mindestens eine G-leichrichterzelle sowie zugehörige !^schaltungselemente, Kühlkörper und Sicherungen als auswechselbare Baueinheit auf der inneren Planschseite eines mit der Maschinenwelle rotierenden Trägerrad-Ringflan- «ches isoliert befestigt ist. Dabei weist jede Baueinheit einen leitenden, hohlen Sockelkörper auf, der isoliert am iiingflansch befestigt ist und bei dem radial innenliegenä am Soclrelkörper mindestens eine Gleichrichterscheibenzelle zwischen zwei metallischen Kühlkörpern elektrisch und thermisch leitend angeordnet ist, wobei die Säule aus den beiden Kühlkörpern und der dazwischen liegenden Scheibenzelle über eine sich am Sockelkörper abstützende Federplatte gegen den Sockelkörper verspannt ist. Ferner ist an einem axialen Ende des Sockelkörpers eine Sicherung angeordnet, deren radial innenliegender Anschluß über eine Lasche leitend mit dem radial innenliegenden Kühlkörper der Säule verbunden ist;

Jede dieser Baueinheiten weist dabei jedoch nur eine bestimmte Durchlaßrichtung der Gleichrichter auf, so daß für jede Polarität eine gesonderte Baueinheit erforderlich ist, die dann auch auf verschiedenen Trägerrädern angeordnet werden müssen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, aus-

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gehend von demselben Grundprinzip komplexere Baueinheiten su schaffen, die einen erheblich einfacheren Aufbau der gesamten rotierenden Gleichrichteranordnung ermöglichen.

Ausgehend von einer GleichrichteranOrdnung der eingangs beschriebenen Art nach dem Hauptpatent besteht die Erfindung darin, daß jede !Baueinheit zwei Gleichrichtersäulen entgegengesetzter Polarität mit einer beiden Gleichrichtersäulen gemeinsamen, am Sockelkörper angeschlossenen Stromzuführung aufweist und daß jeder Gleichrichtersäule eine eigene, den Schmalseiten des Sockelkörpers benachbarte Sicherung zugeordnet ist.

Durch diese Anordnung zweier Gleichrichtersäulen entgegengesetzter Polarität auf dem Sockelkörper ergibt sich eine sehr kompakte Baueinheit, die auch eine einfachere Ausbildung der Gesamtanordnung ermöglicht. Dabei ist es in Weiterbildung der Erfindung möglich, daß die Baueinheit auf der inneren Flanschseite eines einzigen, auf der Welle isoliert befestigten 2rägerradringflansehes in Umfangsrichtung axial nebeneinanderliegend isoliert festgelegt sind, daß die Sicherungen der Gleichrichtersäulen der einen Polarität direkt leitend mit dem Ringflansch und die Sicherungen der Gleichrichtersäulen der anderen Polarität mit einem isoliert ata Ringflansch befestigten 3tromsammelring verbunden sind und daß das Trägerrad als der eine Gleichstrompol und der Stromsammeiring als der andere Gleichstrompol jeweils an der zugehörigen, in der Welle verlegten Erregerstromzuleitung angeschlossen ist.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteranspriichen genannt.

Anhand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels nach der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigen:

Pig, 1 eine Seitenansicht mit teilweisem Längsschnitt einer

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Baueinheit nach der Erfindung;

Fig. 2 eine Ansicht von unten auf die Baueinheit;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein entsprechendes Trägerrad rait eingebauten Baueinheiten;

Pig. 4 eine Teilansicht auf das offene Ende des Trägerrades mit einem Teilschnitt entsprechend der Schnittlinie IV-IV nach Pig. 3;

Pig. 5 das elektrische Schaltschema einer einzelnen Baueinheit;

Pig. 6 ein vereinfachtes Schaltbild des gesamten bürstenlosen Erregersystems und

Pig. 7 ein Schaltbild der Gesamtanordnung.

Wie aus den Pig. 1 und 2 zu ersehen ist, weist jede Baueinheit 1 einen So.ckelkörper 11 mit einer metallischen Basisplatt 12 und zwei seitlichen Befestigungsstegen 13 für die Gleichrichtersäulen auf. In der dadurch gebildeten Ausnehmung 14 ist ein Kondensator 15 angeordnet, der einerseits an die Basisplatte 13 angeschlossen ist und andererseits einen Anschlußdraht 16 zu einem Anschlußstück 17 aufweist, das seinerseits in einem becherförmigen Isolierteil 18 in einer Öffnung der Basisplatte 12 befestigt ist.

Auf diesem Sockelkörper 11 sind nunmehr zwei Gleichrichtersäulen 2 und 3 angeordnet, die aus je einer Gleichrichterscheibenzelle 19 und 19' und den beiden metallischen Kühlkörpern 20 und 21 bestehen. Die beiden Kühlkörper 20 und 21 mit der dazwischenliegenden Scheibenzelle 19 bzw. 19' werden dabei durch eine Federplatte 23, die über Stützen 22 aus Isoliermaterial mit dem üockelkörper 11 verbunden sind, gegen diesen Socltelkörper geOreßt, so daß sich ein guter elektrischer Kon-

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taktdruck ergibt· Wesentlich, ist dabei, daß die beiden Scheibenzelle« 19 und 19' jeweils so angeordnet sind, daß die Säulen 2 und 3 entgegengesetzte Polarität zum Sockelkörper aufweisen.

Jeder der Gleichrichtersäule!) 2 und 3 ist ferner eine Sicherung 25 bzw. 25' zugeordnet, die jeweils den Schmalseiten des Sockelkörpers 11 benachbart angeordnet sind. Dabei sind die unteren Anschlüsse 26 der Sicherungen 25 über eine Lasche 28 und entsprechende Schrauben 29 und 30 mit dem unteren Kühlkörper 21 leitend verbunden. An den gleichen Anschlußpunkt ist auch eine Lasche 31 von den AnSchlußstücken 17 der Kondensatoren 15 herangeführt, so daß diese Kondensatoren den Scheibenzellen 19 bzw. 19' parallel geschaltet sind.

Die entsprechenden DrehstromphasenanSchlüsse sind über einen starken Kupferleiter 32 an die Basisplatte 12 herangeführt und über Schrauben 33, die durch einen abgewinkelten Ansatz 34 der Leiter 32 führen, an der Basis befestigt. Palis erforderlich, können noch entsprechende Ausgleichsgewichte 35 an der Basisplatte 12 befestigt werden, wie insbesondere aus Pig. 2 zu ersehen ist.

Der Gesamtaufbau einer rotierenden G-leichrichteranOrdnung unter Verwendung der beschriebenen Baueinheiten 1 ist in den Pig. 3 und 4 dargestellt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich iet, ist ein einziges Trägerrad 40 unter Zwischenschaltung einer Isolierung 43 auf der Welle 41 befestigt. Dieses Trägerrad weist einen Nabenteil 42, einen radialen Planschabschnitt 44 und einen daran anschließenden, außenliegenden axialen Ringflansch 45 auf.

Eine entsprechende Anzahl einzelner Baueinheiten 1 sind nunmehr auf dem inneren Umfang des Ringflansches 45 nebeneinanderliegend angeordnet. Die Sockelkörper 11 jeder Baueinheit 1 sind dabei durch eine isoliert geführte Schraube 46 in einer öffnung des Basiskörpers 12 mit dem Ringflansch ver-

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schraubt. Der Sockelkörper 11 ist gegenüber dem Ringflansch 45 durch eine Isolierschicht 48 isoliert. Die Sicherungen 25t die auf der Seite des radialen Planschabsohnittes 44 liegen und mit den Gleichrichtersäulen 2 verbunden sind» sind direkt elektrisch leitend mit ihren Anschlüssen 2? durch Schrauben am Ringflansch 45 befestigt· Die Sicherungen 25' auf der anderen Seite aind dagegen in Gruppen an entsprechenden SaamelsehienenBegraenten 50 befestigt, die Ihrerseits isoliert an den Ringflanach 45 angeschraubt sind. Dabei sind zur Halterung dieser Sicherungen 25⁽ entsprechende Schrauben 51 durch Ansätze 52 der oberen Sicherungsanschlüsae 27 geführt und im Sammelring 50 befestigt.

Die Basisplatten 12 jeder Baueinheit 1 sind nunmehr elektrisch mit den DrekBtroraerregeranachlüssen verbunden* Dazu sind mehrere Leiter 53 von der nicht näher dargestellten Drehstroeerregeraafchine entlang der Welle 4t und dann durch entsprechende öffnungen 54 im radialen Trägerradflansch 44 geführt und dort durch entsprechend« Isolierhalterungen 55 festgelegt. Anschließend sind die Leiter 53 axial Über den Nabenteil 42 geführt und dort in eine« Tragring 56 in geeigneter Weise, beispielsweise durch Iaollerringe 57, gehalten. Jeder Leiter 53 ist dann axt die entsprechenden Anscrhlüeee 32 der Basiskörper 12 herangeführt.

Wie aus dem Vorhergehenden hervorgeht, bildet das Trägerrad selbst einen Seil des elektrischen Stromkreises, da die Sicherungen 25 direkt mit de» Ringflanaoh 45 verbunden sind» Die·er . Stromkreis erstreckt sieh von de» Ringflansch 45 durch den radialen Flansch 44 sowie den Habenteil 42 su einem Anschlag 58, der über entsprechende Muffen 59 an Nabenteil 42 befestigt ist. Dieser Anschluß 58 besteht zweckmäßigerweise aus einer schweren Kupferlitze und ist an einen radial in die Welle 41 eingesetzten Bolzen 60 herangeführt und dort zwischen den beiden Ringen 61 verspannt. Die Welle 41 weist dabei in her-

köratnlicher Weise eine Bohrung 62 auf, in der die beiden Br-

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regerstromzuleitungen 63 und 64 zur Erregerwicklung des Generators axial geführt und durch Isolierschichten 65 gegeneinander und gegen die Welle isoliert sind. Der radiale Bolzen 60 erstreckt sich nunmehr radial durch die Welle 61 und ist in den Leiter 63 eingeschraubt, wobei auch dieser Bolzen 60 in geeigneter Weise durch Isolierbeilagen 66 von der Welle isoliert ist.

Auf der gegenüberliegenden Seite zum radialen Bolzen 60 ist etoweiterer Bolzen 6? in entsprechender Weise in die Welle eingelassen» Ferner ist etwa in Flucht mit den Sicherungen 25' ein Samtnelring 68 unter Zwischenschaltung einer Isolierung 69 auf der Welle befestigt, wobei die Verbindung von diesem Sammelring 68 zum radialen Bolzen 67 durch eine entsprechende Verbindungsleitung 70 hergestellt ist. Wie schon vorher beschrieben, sind die Sicherung 25' an dem offenen Ende des Ringflansches 45 in Gruppen auf den Sammelringsegnenten 90 befestigt. Jedes Segment 50 ist nunmehr an den Saemelring 68 Über eine oder mehrere Verbindungsleitungen 72 und 73 angeschlossen, um somit den Stromkreis zu dem Erregerstromleiter 64 zu schließen.

Se* elektrische Schaltbild einer derartigen Baueinheit 1 iat in Pig· 5 dargestellt. Wie daraus zu ersehen ist, sind die beiden Gleichrichter 19 und 19' mit entgegengesetzter Polarität an den Anschluß 32 und über die beiden Sicherungen 25 und 25* an die Anschlußpunkte 75 und 76 angeschlossen. Diese Anordnung ermöglicht es, die einzelnen Baueinheiten sehr einfach in eine Breiphasen-Gleichrichter-Briioken schaltung einzubauen. Zuriickkoamend auf Fig. 3 ist ein vollständiger Stromkreis «it den Baueinheiten 1 von den Drehatromerregerzuleitungen 53, dem Anschluß 32, der Basisplatte 12, die linke Scheibenzelle 19, die Sicherung 25, den Ringflansch 45, den radialen Flansch 44, den Ifabenteil 42, die Verbindung 58 und dem Bolzen 60 zum positiven Gleichstromerregerleiter 63 gebildet. Der Rückschluß erstreckt sich vom negativen Leiter 64 zum Bolzen 67, der Verbindungsleitung 70, dem Sammelring 68, den Verbindungen 73 und 72,

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dem Sammelringsegment 50, der Sicherung 25'» der rechten Scheibenzelle 19' und dem Anschluß 32 zur Drehstromerregerleitung 53.

Ein vereinfachtes Schaltbild einer typischen bürstenlosen Erregung unter Verwendung der Baueinheiten 1 ist in 3?ig. 6 gezeigt. Von einer Drehstromerregermaschine 77 mit einer stationären Gleichstromerregung 80 wird in der dreiphasigen Ankerwicklung 81 ein entsprechender dreiphasiger Brehstrom erzeugt. Die rotierende Gleichrichteranordnung 78 ist mit dieser Drehstrorawicklung 81 verbunden. Wie aus der Pig. ersichtlich, ist in jede Phase eine Gleichrichterbaueinheit 1 eingeschaltet, wobei die jeweiligen Ausgänge 75 und 76 dann an die beiden G-leichstromerregerleiter 63 bzw. 64 zur Speisung der Erregerwicklung 82 des Generators 79 angeschlossen sind.

Es ist aber auch möglich, eine größere Anzahl von Baueinheiten 1 vorzusehen, wobei mehrere parallele Zweige jeder Phase des Drehstromerregerankers erforderlich sind. Eine derartige Schaltung ist in lig. 7 gezeigt. Dabei sind beispielsweise jeweils 3 parallele Zweige 53 pro Phase vorgesehen. Jeder Zweig 53 ist an den Anschluß 32 einer Baueinheit 1 angeschlossen, während die Ausgänge 65 über den Ilingflansch 45 mit dem Erregerstromleiter 63 und die Ausgänge 76 über die Segmente 50 und den Sammelring 68 mit dem anderen Erregerleiter 64 verbunden sind. Jedoch sind auch noch weitere Varianten möglich.

Die beschriebene Baueinheit ermöglicht somit in kompakter Weise eine Zusammenfassung aller erforderlichen Bauelemente für die Gleichrichter des Erregerstromes einer Phase in einer Brüokenschaltung. Diese Baueinheiten bieten darüber hinaus noch den Vorteil, daß für die gesamte rotierende Gleichrichteranordnüng lediglich ein einziges Trägerrad erforderlich ist, auf dem in übersichtlicher Weise alle erforderlichen Elemente angeordnet und im Schadensfalle leicht ausgewechselt werden können.

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Claims

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Patentan apriiche

ζ
( 1. dotierende GleichrichteranOrdnung in Brücken schaltung für

v_> elektrische Maschinen, bei der jeweils mindestens eine Gleichrichterzelle sowie zugehörige Beschaltungselemente, Kühlkörper und Sicherungen als auswechselbare Baueinheit auf der inneren Flanschseite eines mit der Maschinenwelle rotierenden !Eragerraaringflansch.es isoliert befestigt ist und bei der die Baueinheit einen leitenden hohlen Sockelkörper aufweist, der isoliert am Ringflansch befestigt ist und radial innenliegend am Sockelkörper mindestens eine Gleichrichterscheibenzelle zwischen zwei metallischen Kühlkörpern elektrisch und thermisch leitend angeordnet ist, wobei die Säule aus den beiden Kühlkörpern und der dazwischenliegenden Scheibenzelle über eine sich am Sockelkörper abstützende Federplatte gegen den Sockelkörper verspannt ist und bei der an einem axialen Ende des Sockelkörpers eine Sicherung angeordnet ist, deren radial innenliegender Anschluß über eine Lasche leitend mit dem radial innenliegenden Kühlkörper der Säule verbunden ist nach Patent (Patentanmeldung P 23 04 935.6), dadurch gekennzeichnet, daß jede Baueinheit (1) zwei Gleichrichtersäulen (2, 3) entgegengesetzter Polarität mit einer beiden Gleichrichtersäulen (2, 3) gemeinsamen, am Sockelkörper (11) angeschlossenen Stromzuführung (32) aufweist und daß jeder Gleichrichtersäule (2, 3) eine eigene, den Schmalseiten des Sockelkörpers (11) benachbarte Sicherung (25, 25') zugeordnet ist.
2. Gleichrichteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheiten (1) auf der inneren Planschseite eines einzigen, auf der Welle (41) isoliert befestigten Irägerrad-Ringflansches (45) in Umfangsrichtung axial nebeneinanderliegend isoliert festgelegt sind, daß die Sicherungen (25) der Gleichrichtersäulen (2) der einen Polarität direkt leitend mit dem Ringflansch (45) und die Sicherungen (25¹) der Gleichrichtersäulen (3) der anderen PoIa-

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rität mit isoliert am Ringflansch. (45) befestigten Strotnsammelringsegmenten (50) verbunden sind und daß das Trägerrad (40) als der eine Gleichstrompol und die Stromsammelringsegraente (50) als der andere Gleichstrompol jeweils an der zugehörigen, in der Welle (41) verlegten Erregerstromzuleitung (63, 64) angeschlossen ist.
3. Gleichrichteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Nabenteil (42) des Trägerrades (40) und einem senkrecht in die Erregerstromzuleitung (43) eingeschraubten Bolzen (60) eine elektrische Verbindung (58) vorgesehen ist.
4. Gleichrichteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Welle (41) ein isoliert befestigter Stromsammeiring (68) vorgesehen ist, der einerseits über Verbindungsleitungen (72, 73) mit den Strorasamnelringsegmenten (50) und andererseits über eine Verbindung (70) mit einem in den anderen Erregerstromzuleiter (64) radial eingeschraubten Bolzen (67) in Verbindung steht.

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