DE2435459B2 - Anordnung der stromschienen in einer hochstromgleichrichteranlage - Google Patents

Description

nenpaar ein zweites Schienenpaar (3*. 4') angeordnet 30 gen gebildeten, in Bohrungen der Schienen verlaufenist das mit derselben Anzahl Dioden (1') und den Isolierstrecken unzugänglich und können daher Sicherungen (2') wie das erste Paar bestückt jedoch nicht gereinigt werden.

um 180° gegenüber dem ersten Stromschienenpaar Die Ausbildung starker magnetischer Wechselfelder

um seine Längsachse gedreht ist wobei die auf Grund der hohen Zweigströme wird durch diese Sicherungen des einen Schienenpaares jeweils mit 35 Anordnung nicht behindert Die magnetischen Wechseiden Dioden des anderen Schienevjpaares und die felder verursachen Wirbelstrombildung und dadurch Schienen (3, 3' bzw. 4, 4') gleichen Potentials Erhitzung und Zusatzverluste in den die Schienen miteinander verbunden sind. umgebenden metallischen Bauteilen eines Gleich-

5. Anordnung nach Anspruch 4. dadurch gekenn- richterschrankes oder in den die Schienen tragenden zeichnet daß die jeweils an dem einen Ende der 40 Wänden eines Transformators.
Schienenpaare (3, 4 und 3', 4') angeordneten Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

Verbindungen (12,13) mittels Stützern auf einer die Schienenanordnung zu schaffen, bei der eine großflächi-Kühlmittelversorgung aufnehmenden Konsole befe- ge Isolation zwischen den einander zugeordneten stigt und das andere Ende einer der Gleichspannung Wechsel- und Gleichspannung führenden Schienen führenden Schienen mit einer Gleichstromsammel- 45 vermieden und der durch die Wechselfelder hervorgeruschiene und das andere Ende einer der Wechselspan- fene magnetische Fluß verringert wird. Zur Lösung

nung führenden Schienen mit einer Wechselstromsammeischiene verbunden sind.

dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, auf den einander zugekehrten Oberflächen der beiden Stromschienen kainmartig ineinandergreifende so Rippen anzuordnen, durch die der Raum zwischen den Schienen zu einem mäanderförmig verlaufenden Luftspalt mit einer auf die Potentialdifferenz zwischen den Schienen abgestimmten Breite geformt ist. Vorteilhafterweise ist der Querschnitt der Stromschienen

Die Erfindung betrifft iine Anordnung der Strom-Schienen in einer Hocnstromgleichrichteranlage, bei der

tu je einer mehrere paraHelgeschaltete Dioden 55 U-förmig und der Abstand zwischen den einander •ragenden Stromschiene eine mit den zugehörigen zugekehrten Stirnflächen der U-Schenkel gleich der Sicherungen besetzte Stromschiene parallel verläuft.

Wie F i g. 1 zeigt, stellen die die Dioden 1 tragenden

Stromschienen A und die mit den Sicherungen 2

Breite des Luftspaltes. Mit besonderem Vorteil ist parallel zu einem ersten aus der die Wechselspannung führenden Stromschiene und der die Gleichspannung

bestückten Stromschienen B mit den über die Dioden 6o führenden Stromschiene gebildeten Schienenpaar ein und Sicherungen hergestellten Verbindungen zwischen zweites Schienenpaar angeordnet, das mit derselben den Schienen Maschen dar. Der Strom in der Schiene A Anzahl Dioden und Sicherungen wie das erste Paar nimmt von Masche zu Masche um den Diodenstrom ab, bestückt, jedoch um 180° gegenüber dem ersten während der Strom in der Stromschiene B dementspre- Schienenpaar um seine Längsachse gedreht ist, wobei chend zunimmt. Durch die unterschiedlichen Ströme in 65 die Sicherungen des einen Schienenpaares jeweils mit den Schienen entsteht in den Maschen ein magnetischer den Dioden des anderen Schienenpaares und die Differenzfluß, dessen Amplitude in der Mitte der Schienen gleichen Potentials miteinander verbunden Anordnung bis auf Null abnimmt und dessen Richtung in sind.

Die neue Anordnung und Ausführung der Stromschienen erspart die Verwendung von Isoliermaterial, so daß eine Bildung von Strombrücken weitgehend ausgeschlossen ist und die Anordnung leicht gereinigt werden kann. Der Abstand der Schienen voneinander s ist nicht von einer Isolierschicht, sondern von der zwischen den Schienen herrschenden Potentialdiiferenz abhängig und der magnetische Widerstand durch die mäanderfcirmige Ausbildung des Luftspaltes zwischen den Schienen mindestens ebenso hoch wie bei der bekannten Schienenanordnung. Durch die Aufteilung der SchienenancrdiHing in zwei Schienenpaare, die in ihrer Längsrichtung um 180° gegeneinander gedreht sind, wird die Ausbildung magnetischer Wechselfelder und dadurch eine Wirbelstrombildung in benachbarten metallischen Bauteilen weitgehend unterdrückt

Zur weiteren Erläuterung wird auf dL· Zeichnungen verwiesen, in denen AusfChningsbeispiele der erfindungsgemäßen Anordnung dargestellt sind.

F i g. 1 gibt schematisch eine aus zwei Schienen mit mehreren parallelgeschalteten Dioden und zugehörigen Sicherungen gebildete Gleichrichteranordnung in bekannter Ausführung und den bei dieser Anordnung auf Grund der Stromverteilung entsprechenden Stromverlauf wieder;

F i g. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Anordnung und Ausführung eines Stromschienenpaares;

F i g. 3 zeigt ein Beispiel für die Befestigung der Stromschienen mit schematisch angedeuteten Dioden und Sicherungen;

F i g. 4 stellt eine weitere Anordnung von Stromschienen dar;

F i g. 5 dient der Erläuterung der in F i g. 4 dargestellten Anordnung der Stromschienen.

Nach Fig.2 haben eine Stromschiene 3 und eine Stromschiene 4, die mit Bohrungen 5 zur Kühlmittelführung ausgestattet sind und von denen die eine die Dioden und die andere die Sicherungen trägt. U-förmigen Querschnitt und sind so angeordnet, daß die Stirnflächen 6,7 der U-Schenkel aufeinander ausgerichtetet sind. Die Breite d des Luftspaltes zwischen den Stirnflächen wird durch die zwischen den Schienen herrschende Potentialdifferenz bestimmt. Auf den einander zugekehrten Oberflächen der Stromschienen zwischen den U-Schenkeln sind Rippen 8, vorzugsweise paarweise zu U-Schienen 9 zusammengefaßte Rippen, befestigt, deren Länge der Länge der Schienen 3, 4 entspricht und deren Höhe so bemessen ist, daß der Abstand zwischen dem freien Ende der Rippen und der gegenüberliegenden Schiene bzw. der jeweils gegenüberliegenden Grundfläche der IJ-Schiene 9 gleich der Luftspaltbreite d ist Der gegenseitige Abstand der Rippen 8 ist mindestens ebenso groß wie die Luftspaltbreite. Die Rippen bewirken eine mäanderförmige Ausbildung des Luftspaltes. Das bedeutet eine Verlängerung der Höhe des Luftspaltes im Vergleich zu dem durch eine dünne Isolationsschicht gebildeten Spalt zwischen den Stromschienen der bekannten Anordnung, so daß trotz unveränderter Breite der Stromschienen der magnetische Widerstand des Luftspaltes mindestens ebenso hoch wie der bei der bekannten Anordnung ist, da bei dieser die Höhe des Spaltes gleich der Breite der Stromschienen ist.

Die die Rippen 8 bildenden Schienen 9 lassen sich in einfacher Weise z. B. mittels Nieten oder Schrauben auf den Stromschienen 3, 4 befestigen. Der zeitlich sich ändernde magnetische Fluß erzeugt in den Rippen Wirbelströme. Die dabei entstehende Verlustwärme wird zum Teil an die Luft und zum Teil an die als Kühlkörper wirkenden Stromschienen 3,4 abgegebea

Fig.3 zeigt ein Beispiel für den Einbau der Stromschienen 3, 4 in eine Tragkonstruktion. Die Stromschiene 3, die beispielsweise die Dioden 1 trägt, und die Stromschiene 4 mit den Sicherungen 2 sind mittels Stützern 10 an Trägern 11 befestigt Die Söitzer 10 sind in bekannter Weise aus Prozellan und daher nicht hygroskopisch und leicht zu reinigen.

In Fig.4 ist eine besonders vorteilhafte Anordnung der Stromschienen dargestellt Die für einen Gleich-Ftchterzweig erforderlichen Dioden 1 und Sicherungen 2 sind hier auf zwei Stromschienenpaare 3, 4 und 3', 4' gleichmäßig verteilt Die Stromschienen 3' und 4' verlaufen parallel zu den Stromschienen 3,4, jedoch ist das Schienenpaar 3', 4' gegenüber dem Schienenpaar 3, 4 um 180° gedreht Die Schienen 3 und 3' führen Wechselspannung und sind elektrisch leitend miteinander verbunden, wie durch den Leiter 12 schematisch angedeutet. Ebenso sind die Gleichspannung führenden Schienen 4 und 4' durch einen schematisch angedeuteten Leiter 13 miteinander verbunden. Die auf der Stromschiene 3 angeordneten Dioden 1 sind an die Sicherungen 2' auf der Stromschiene 4' und die Dioden Γ auf der Stromschiene 3' an die Sicherungen 2 auf der Stromschiene 4 angeschlossen. Da für die Anbringung der Dioden und Sicherungen die Schienenseite mit der größten Oberfläche ausgenutzt ist, können je zwei Dioden bzw. Sicherungen, gegebenenfalls seitlich versetzt nebeneinander angeordnet werden.

Durch die Aufteilung der Schiene 3 und 4 in zwei um 180° gegeneinander gedrehte Schienenpaare ergibt sich ein induktivitätsarmer Aufbau und dadurch eine Verbesserung des Leistungsfaktors. Außerdem heben sich die Differenzflüsse in den einander zugekehrten Maschen gegenseitig auf, so daß sich über der Gesamtanordnung kein oder nur ein schwaches magnetisches Wechselfeld ausbilden kann.

Über das Zustandekommen dieser Wirkungsweise der Anordnung nach F i g. 4 gibt F i g. 5 näheren Aufschluß. In Fig.5a sind die Maschen I bis V einer Schienenanordnung mit sechs Dioden dargestellt. Die Leiter 14 und 15 versinnbildlichen die Wechselspannung führende Schiene bzw. die Gleichspannung führende Schiene und die Leiter 16 die durch die Dioden und die Sicherungen gebildeten Verbindungen zwischen den Stromschienen. Die eingetragenen Pfeile geben die Richtung des Stromes, der Punkt in den Kreisen 17 die eine Richtung des von den Strömen in einer Masche erzeugten magnetischen Differenzflusses und das χ in den Kreisen 18 die entgegengesetzte Richtung des Differenzflusses an.

In Fig. 5b ist die untere Hälfte der Leiter 14 und 15 180° gegenüber der oberen Hälfte gedreht und in F i g. 5c nach oben geklappt, so daß der Teilleiter 15' bzw. 14' nun parallel zum oberen Teil des Leiters 14 bzw. 15 verläuft Wie Fig.5c zeigt, haben die Differenzflüsse der einander entsprechenden Maschen entgegengesetzte Richtung.

Die Schienenpaare nach F i g. 4 werden zweckmäßigerweise zum Einbau in einen Schrank mittels Stützern vertikal auf einer Konsole aufgebaut, in der die Kühlmittelversorgung untergebracht ist und auf der die notwendigen Beschaltungselemente für den Betrieb der Gleichrichteranlage angeordnet sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   ,J. Anordnung der Stromschienen in einer Hochstromgleichrichteranlage, bei der zu je einer mehrere paraHelgeschaltete Dioden tragenden Stromschiene eine mit den zugehörigen Sicherungen besetzte Stromschiene parallel verläuft, dadurch

   gekennzeichnet, daß auf den einander züge- _

   kehrten Oberflächen der beiden Stromschienen (3,4) _1O des Raumes zwischen der Dioden- und der Sicherungs

   der Mitte wechselt Dieser Fluß, der im Takt der Kommutierung des Gidchricbtcrs pulsiert, erzeugt m den Maschen Zusatzspannangen, die den Querstrom /_o im Vergleich zu dem mittleren Diodenstrom l_m von der Mitte der Anordnung zum Teil nach außen drängen, wie es die in Fig.! dargestellte Kurve zeigt Dieser Suomverdrängungseffekt ist um so geringer, je kleiner der magnetische Fluß durch die Maschen ist Die Größe des FluBes hängt vom Querschnitt und von der Länge d Did d d Sih

   kammartig ineinandergreifende Rippen (8) angeordnet sind, durch die der Raum zwischen den Schienen zu einem mäanderförmig veriaufencbn Luftspalt mit einer aisf die PotentiakfiOerenz zwischen den Schienen abgestimmten Breite fcpgeformt ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (8) paarweise zu einer Schiene (9) mit U-förmigem Querschnitt zusammengefaßt sind.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Stromschienen (3, 4) U-förmig ist und der Abstand zwischen den einander zugekehrten Stirnflächen (6, 7) der U-Schenkel gleich der Breite (d)des Luftspaltes ist

   schiene ab. Je kleiner der Abstand d zwischen der Sicherungsschiene und der Diodenschiene ist, desto kleiner ist der Maschenfluß und damit der Stromverdrängungseffekt

   Zur Verminderung des Stromverdrängungseffektes, der eine Erhöhung der Anzahl der Dioden bedingt, ist es bekannt (Siemens-Zeitschrift 42 [19681 Heft 7, S. 544 bis 549). die Diodenschiene und die Sicherungsschiene unter Zwischenlage einer Schicht aus isolierendem Material so dicht wie möglich nebeneinander anzuordnen. Auf diese Weise kann die ungleichmäßige Stromauf teilung auf ± 10 bis ± 15% gesenkt werden.

   Nachteilig wirkt sich bei der bekannten Anordnung die großflächige Isolierstrecke zwischen der Dioden-
4. 4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 25 und der Sicherungsschiene aus. Da das Isoliermaterial

   dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu einem ersten aus der die Wechselspannung führenden Stromschiene (3) und der die Gleichspannung führenden Stromschiene (4) gebildeten Stromschie-

   hygroskopisch ist besteht die Gefahr einer Brückenbildung über die Isolierstrecke. Diese Gefahr erhöht sich mit zunehmender Größe der Oberfläche der Isolierschicht Außerdem sind die durch Isolierverschraubun-