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Aufbauanordnung eines Gleichrichters
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in Brückenschaltung Die Erfindung betrifft eine Aufbauanordnung eines
Gleichrichters in Brückenschaltung, zusammengesetzt aus in offener Stapelbauweise
miteinander und mit Distanzteilen verspannten Selendiodentabletten und Elektrodenplatten.
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In der Grundbauform ist eine derartige Aufbauanordnung bekannt durch
den AEG-Katalog Druck Nr. E 43 12.102/0369, Leistungshalbleiter Selen-Bauelemente,
Lieferprogramm 1969/70, Seiten 51 bis 55, und Seite 41, Bild 1 (Hochstrom-Selengleichrichtersätze)
sowie auch durch den AEG-Katalog Druck Nr. E 43.
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12.112 mit einem jüngeren Lieferprogramm Selen-Bauelemente 1974. Bei
diesen bekannten Selengleichrichtern sind auf einem oder mehreren isolierten Gewindebolzen
Gleichrichterplatten in festen Abständen voneinander zu offenen Säulen zusammengebaut.
Gleichrichter können aus mehreren Säulen bestehen und zusätzlich mit Schutzplatten
an den Enden der Säulen ausgerüstet sein.
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Der Materialaufwand, insbesondere an Gleiohrichterplattenfläche, Distanz-
und Isolierteilen und die Materialkosten für die bekannten Selengleichrichtersätze
sowie das Bauvolumen des offenen Säulenaufbaues sind beträchtlich. Außerdem
können
nur die aufwendigen, speziell für diesen Säulenaufbau hergestellten Gleichrichterplatten
verwendet werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Aufbauform für Selengleichrichter
in Brückenschaltung zu schaffen, in welcher auch die Selenleistungsgleichrichter
mit einem vergleichsweise bedeutend geringeren naterial- und Kostenaufwand erstellbar
sind und die bisher bei Leistungsgleichrichtern entwickelten elektrischen Qualitätseigenschaften
erhalten werden.
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Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch zu lösen, daß bei einer
Aufbauanordnung eines Gleichrichters in Brückenschaltung mit den eingangs erwähnten
allgemeinen Merkmalen der Stapelbauweise Paare gleichsinnig gepolter Selendiodentabletten,
in denen die Selendiodentabletten jeweils zwischen zwei Elektrodenplatten liegen,
und in denen zwischen zwei Elektrodenplatten ein elektrisch isolierendes Distanzteil
angeordnet ist, durch Spannmittel die Selendiodentabletten mit ihren Elektrodenplatten
druckkontaktiert, zusammengehalten und durch eine Lackierung fixiert sind, daß die
Selendiodentablettenpeare nebeneinander angeordnet sind und die nebeneinanderliegenden
Selendiodentabletten jeweils auf einer gemeinsamen Elektrodenplatte aufliegen, und
daß die zwei gemeinsamen Elektrodenplatten die Gleichstrompole und die übrigen Elektrodenplatten
die Wechselstrompole der Brückenschaltung bilden.
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Bei der erfindungsgemäßen Aufbauform von Selengleichrichtern sind
vorteilhaft ungelochte und randlos gestanzte, das heißt bis zum Rand des Trägerblechs
mit der Selenschicht und einer Deckelektrode bedeckte Gleichrichtertabletten verwendbar.
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Derartige Selendiodentabletten sind mit niedrigeren Kosten als die
bisher für Selenleistungsgleichrichter erforderlichen Selenplatten aus dem gleichen
Material und in gleicher Weise wie für Selenkleingleichrichter herstellbar.
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Es ergibt sich außer diesem Kostenvorteil, daß mehr Selentablettentypen
verfügbar sind und damit besser an die Gleichrichtererfordernisse
angepaßte
Selendiodentabletten eingesetzt werden können.
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Die neue, oben in den Grundzügen beschriebene Aufbauform kann nach
Ausgestaltungen der Erfindung im wesentlichen in zwei Varianten ausgeführt werden,
und zwar einmal derart, daß die zwei Elektrodenplatten, die die Gleichstrompole
bilden, innen liegen und durch auf Druck beanspruchte Distanzteile auf Abstand gehalten
sind, und daß die Spannmittel zwei Federklammern sind, die die außen liegenden übrigen
Elektrodenplatten, die paarweise die Wechselstrompole der Brückenschaltung bilden,
druckgebend umfassen.
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In der zweiten Vari,,ite der neuen Aufbauform hingegen liegen die
Elektrodenplatten, die die Gleichstrompole bilden, außen und sind durch auf Zug
beanspruchte Distanzteile auf Abstand gehalten, wobei zwei Druckfedern die Spannmittel
sind, die zwischen den innen liegenden, paarweise die Wechselstrompole bildenden
Elektrodenplatten eingesetzt sind.
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In beiden Varianten sind die Elektrodenplatten, die die Gleichstrompole
bilden, mittels der Distanzteile so weit voneinander auf Abstand gehalten, daß zwischen
diesen Elektrodenplatten ausreichend Raum zur Kühlung des Gleichrichters ist.
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Die paarweise je einen Wechselstrompol einer Brückenschaltung bildenden
Elektrodenplatten sind nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung durch je
zwei streifenförmige Fortsätze miteinander elektrisch verbunden, und es sind diese
Verbindungen als Wechselstromanschlüsse ausgeformt. Die Elektrodenplatten, die die
Gleichstrompole bilden, haben, vorteilhaft in der Mitte, einen streifenförmigen
Fortsatz, der als negativer bzw. positiver Gleichstromanschluß ausgeformt ist.
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Weiteren Ausgestaltungen der Erfindung entsprechend können die paarweise
die Wechselstrompole bildenden Elektrodenplatten
sowie auch die
als Spannmittel dienenden Federklammern rechtwinklig abgekantet sein und als Kühlrippen
des Gleichrichters ausgebildet sein.
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Jedes Distanzteil ist zweckmäßig zu einem Befestigungsfuß zur Montage
des Gleichrichters ausgeformt.
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Einer besonderen Ausbildung der Erfindung gemäß schließlich ist mit
den Elektrodenplatten, welche die Gleichstrompole eines Gleichrichters in Brückenschaltung
bilden, eine Selenüberspannungsbegrenzertablette druckkontaktiert. Die Selenüberspannungsbegrenzertablette
ist zwischen den die Gleichstrompole bildenden Elektrodenplatten angeordnet und
ist bei den oben beschriebenen Varianten der Aufbauform gemäß der Erfindung jeweils
mit einer Feder druckkontaktiert.
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In der Zeichnung sind die erwähnten zwei Varianten der Aufbauform
und Anordnung von Selengleichrichtern dargestellt und als Ausführungsbeispiel der
Erfindung nachstehend beschrieben, wobei die Anordnung der Selenüberspannungsbegrenzer
noch im einzelnen erläutert sowie auch weiterenAusbildungen der Erfindung entsprechende
Bauformmerkmale beschrieben sind. Es zeigen Figur 1 und Figur 2 schematisch die
zwei Varianten der Aufbauform eines Selengleichrichters in Zweiphasenbrückenschaltung,
Figur 3 und Figur 4 in der Seitenansicht bzw. Draufsicht eine nach der Variante
gemäß Figur 1 aufgebaute Selengleichrichteranordnung in Zweiphasenbrückenschaltung.
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In diesen Figuren haben gleiche Elemente und Bestandteile jeweils
die gleichen Bezugszeichen.
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Die Aufbauform eines Gleichrichters in Brückenschaltung geht deutlich
aus den schematischen Darstellungen der Figuren 1
und 2 hervor.
Der Gleichrichter in Brückenschaltung setzt sich fast ausschließlich aus Selendiodentabletten
und Elektrodenplatten, die miteinander und mit Distanzteilen in einer offenen Stapelbauweise
verspannt sind, zusammen. Es bilden in dem Gleichrichter Paare von Selendiodentabletten,
wie z.B.
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das Paar 1a, Ib, je einen Stapel eines sogenannten Dreipoldiodenzweigpaares,
in dem diese Tabletten in Reihenschaltung gleichsinnig gepolt sind und zwischen
je zwei Elektrodenplatten liegen, und zwar die (erste)Diodentablette la zwischen
den Elektrodenplatten 3a und 2a, die (zweite) Diodentablette Ib zwischen den Elektrodenplatten
2b und 3b. In jedem Stapel befindet sich zwischen der Elektrodenplatte 2a und der
Elektrodenplatte 2b ein elektrisch isolierendes Distanzteil 5. Bei einem Gleichrichter
in Zweiphasenbrückenschaltung, wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt, sind nach
Fig. 1 zwei derartige Stapel 3a, 1a, 2a, 5, 2b, ib, 3b und 3c, 1c, 2a, 5, 2b, 1d,
3d nebeneinander auf den zwei entsprechend langen Elektrodenplatten 2a und 2b angeordnet.
Es bilden diese zwei Elektrodenplatten die Gleichstrompole des Gleichrichters, während
die übrigen Elektrodenplatten, nämlich 3a und 3b des ersten Stapels und 3c und 3d
des zweiten Stapels, die zwei Wechselstrompole bilden und paarweise (3a, 3b; 3c,
3d) zusammengefaßt sind. Bei einem Gleichrichter in Dreiphasenbrückenschaltung sind
drei Stapel, die drei sogenannten Dreipoldiodenzweigpaare, nebeneinander angeordnet
und durch die Elektrodenplatten, welche die Gleichstrompole bilden, elektrisch und
mechanisch miteinander verbunden.
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Wiederum die (in den drei Stapeln jeweils zwei) übrigen Elektrodenplatten
bilden die drei Wechselstrompole und sind paarweise zusammengefaßt.
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Die zwei Varianten der Aufbauform eines Gleichrichters in Brückenschaltung
unterscheiden sich dadurch, daß nach Figur 1 in den Stapeln der Dreipoldiodenzweigpaare
die Elektrodenplatten 2a, 2b, welche die Gleichstrompole des Gleichrichters bilden,
innen liegen und die Elektrodenplatten 3a, 3b; 3c, 3d, welche paarweise die Wechselstrompole
bilden, außen liegen, und daß nach Figur 2 die Elektrodenplatten 2a und 2b (Gleichstrompole
)
der Stapel außen liegen, während die übrigen Elektrodenplatten (Wechselstrompole)
innen liegen. Des weiteren unterscheiden sich die zwei Varianten durch die Art der
Spannmittel, durch welche die Selendiodentablettenpaare mit ihren Elektrodenplatten
druckkontaktiert, und durch die die gesamte Aufbauanordnung zusammengehalten werden.
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In den Figuren 1 und 2 sind die Spannmittel mit 4a und 4b bezeichnet.
Nach Figur 1 sind die Spannmittel zwei vorgespannte Federklammern, die die zwei
Stapel einzeln an den außen liegenden Elektrodenplatten 3a, 3b und 3c, 3d druckgebend
umfassen. Die Distanzteile 5, die in der Mitte der Stapel liegen, sind dadurch auf
Druck beansprucht. Hingegen sind nach Figur 2 die Spannmittel zwei auf Druck beanspruchte
Druckfedern, die zwischen den in den zwei Stapeln innen liegenden Elektrodenplatten
3a, 3b und 3c, 3d eingesetzt sind.
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Hier sind die Distanzteile 5, die die in den Stapeln außen liegenden
Elektrodenplatten 2a und 2b (diese bilden die Gleichstrompole des Gleichrichters)
auf Abstand voneinander halten, auf Zug beansprucht.
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Im folgenden sind die Aufbaukonstruktion und Anordnung eines nach
Figur 1 ausgeführten Gleichrichtersatzes in Zweiphasenbrückenschaltung und die diese
Konstruktion ausgestaltenden Merkmale beschrieben, wobei auf die Figuren 3 und 4
Bezug genommen wird.
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Wie die Figur 4 zeigt, enthalten die oben erwähnten Stapel je ein
Paar Selendiodentabletten 1a, Ib und 1c, ld, deren Selendiodentabletten jeweils
zwischen zwei Elektrodenplatten, von denen eine einen Gleichstrompol und eine einen
Teil eines Wechselstrompols bilden, liegen. Ein elektrisch isolierendes Distanzteil
5 hält die die Gleichstrompole bildenden Elektrodenplatten und die daraufliegenden
Selendiodentabletten mit ihren Wechselstrom-Elektrodenplatten auf Abstand. Die zwei
Plattenstapel der Selendiodenplatten 1a, ib und 1c, 1d haben die zueinander parallelen
Elektrodenplatten 2a und 2b, die
die Gleichstrompole + und - der
Gleichrichteranordnung bilden, gemeinsam und werden durch sie elektrisch und mechanisch
miteinander verbunden, so daß von den zwei Plattenstapeln je eine Selendiodentablette
1a und 1c auf der Elektrodenplatte 2a und je eine Selendiodentablette 1b und ld
auf der Elektrodenplatte 2b in der Querrichtung der Stapel nebeneinander angeordnet
sind und daß die Elektrodenplatten entsprechend lang sind. Bei der Ausführung eines
Gleichrichtersatzes nach Figur 1, 3 und 4 liegen die Elektrodenplatten 2a und 2b
innen in der Gleichrichteranordnung und in den Plattenstapeln der Selendiodenpaare.
Im Innern der Gleichrichteranordnung zwischen den mit einem Abstand durch die Distanzteile
5 voneinander getrennten Elektrodenplatten ist ein kanalartiger Raum für die Zuführung
de- Kühl luft.
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Durch zwei vorgespannte Federklammern 4a und 4b, die die Plattenstapel
der Selendiodenpaare umfassen, wird die Gleichrichteranordnung zusammengehalten.
Dadurch sind die einzelnen Selendiodentabletten mit ihren Elektrodenplatten druckkontaktiert,
beispielsweise die Diodentablette 1c mit den Elektrodenplatten 2a und 3c. Die einzelnen
Selendiodentabletten werden außerdem fixiert mittels einer auf die ganze Oberfläche
des Gleichrichters noch aufzubringenden Schicht aus einem geeigneten Lack, wie unten
gezeigt wird. Die zwei nach außen gerichteten Seitenflächen des Gleichrichters sind
jeweils, wie Figur 4 zeigt, über ihrer ganzen Länge mit acht Kühlrippen K bewehrt.
Diese sind in einfacher Weise dadurch ausgebildet, daß die vier Elektrodenplatten
3a, 3b; 3c, 3d, welche paarweise zwei Wechselstrompole bilden, und die Federklammern
4a, 4b an zwei gegenüberliegenden Kanten je einmal im rechten Winkel abgekantet
sind. Die Abkantungen werden vor dem Zusammenbau der Gleichrichteranordnung vorgenommen.
Die Elektrodenplatten und die Spannfedern sind aus Blechen durch Stanzen und Biegen
hergestellt. Da wegen der Wechselstrom-Elektrodenanordnung die Federklammern keinen
Strom zu leiten brauchen, können Stahlfedern verwendet werden, an deren elektrische
Leitfähigkeit keine Anforderungen gestellt sind. Für die Elektrodenplatten können
verzinnte Stahlbleche verwendet werden.
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Die Montage eines Gleichrichters nach Figur 3 und 4 geschieht mit
Hilfe einer dafür geeigneten Montagevorrichtung, in der die Teilstapel mit den einzelnen
Selendiodentabletten 1a und 1c und zwei abgekanteten Elektrodenplatten 3a und 3c
nebeneinander auf einer entsprechend langen Elektrodenplatte 2a, die Teilstapel
mit den Diodentabletten 1b und ld und zwei abgekanteten Elektrodenplatten 3b und
3d nebeneinander auf einer ebenso langen Elektrodenplatte 2b geschichtet werden.
Es sind dazu Selendiodentabletten, randlos gestanzt und in gleicher Weise und aus
den gleichen Blecharten hergestellt wie für Kleingleichrichter, zu verwenden. Ferner
sind ausgestanzte Blechteile mit der aus Fig.3 ersichtlichen Umrißform mit je einem
streifenförmigen Fortsatz 2a', 2b' in der Mitte für die Elektrodenplatten 2a und
2b sowie Blechteile mit je einem streifenförmigen Fortsatz 3a', 3b', 3c', 3d' für
die Elektrodenplatten 3a, 3b, 3c, 3d respektiv zu verwenden. Die Elektrodenplatten,
Selendiodentabletten und die Distanzteile werden gestapelt. Die beiden Federklammern
4a und 4b werden über die Stapelung geschoben, so daß dadurch zwei Paar Selendiodentabletten,
la, Ib und 1c, ld, zusammen mit den Elektrodenplatten und je einem Isolierteil nebeneinander
angeordnet zu einer Gleichrichteranordnung zusammengefaßt sind, worin die einzelnen
Selendiodentabletten mit ihren Elektrodenplatten druckkontaktiert sind. Die beteiligten
Elektrodenplatten werden so zusammengesetzt, daß ihre streifenförmigen Fortsätze
2a', 2b', 3a', 3b1, 3c', 3d' an einer Seitfläche des Gleichrichters herausragen.
Diese sechs Fortsätze können als Löt-oder als Steckanschlüsse ausgebildet sein.
Die Fortsätze 3a' und 3b' und die Fortsätze 3c' und 3d' werden durch ihre Abkantung
aneinandergeführt und durch Lötung elektrisch mit ein ander verbunden und bilden
die Wechselstromanschlüsse.
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Schließlich wird, wie schon erwähnt, die ganze Oberfläche des Gleichrichters
mit einer Schicht aus einem geeigneten Lack überzogen, beispielsweise durch Tauchlackierung
ohne die Löt-oder Steckanschlüsse, indem diese aus dem Lackbad herausgehalten sind.
Die Lackierung verringert den thermischen Widerstand
des Gleichrichters.
Außerdem dient sie zur Fixierung der einzelnen Bauteile und schützt den Gleichrichter
vor Feuchteeinwirkung.
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Als isolierende Distanzteile 5 dienen Formteile, z.B. aus Polykarbonat,
die im wesentlichen zylindrische Körper mit je einem quaderförmigen Ansatz 51 sind,
der auf einem fußartig ausgeformten Standteil 52 steht. Das Standteil hat eine Befestigungslasche
53 und dient zur Montage der Gleichrichteranordnung. Die zwei Isolierteile 5 werden
beim Zusammenbau der Gleichrichteranordnung so eingefügt, daß ihre Standteile 52
an der Seite des Gleichrichters, die der Seite mit den herausragenden Fortsätzen
bzw. Lötanschlüssen gegenüberliegt, ein Stück hervorragen und in einer Ebene liegend
angeordnet sind.
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Bei für bestimmte Anwendungen vorgesehenen Gleichrichtern wird verlangt,
daß der Ausgang der Gleichrichterschaltung einen Überspannungsschutz erhält, und
zwar zweckmäßig durch eine zum Ausgang parallel geschaltete Diode mit einer spannungsbegrenzenden
Charakteristik. Hierfür bieten sich sogenannte Selenüberspannungsbegrenzertabletten
an. Bei einem Gleichrichter mit der Aufbauanordnung nach Fig.3 und 4 ist, wie die
Fig.4 zeigt, eine Selenüberspannungsbegrenzerplatte 6 mit den Gleichstrompolen,
bestehend aus Elektrodenplatten 2a und 2b, elektrisch verbunden. Diese Platte 6
liegt mit ihrer Kathode an der Innenfläche der Elektrodenplatte 2b, die den Pluspol
des Gleichrichters bildet, an und ist mittels einer elektrisch leitenden Feder 61,
vorzugsweise aus Bronze, die bogenförmig zwischen der Anode der Platte 6 und der
den Minuspol bildenden Elektrodenplatte 2a liegt, mit den Gleichstrompolen druckkontaktiert.
Die Uberspannungsbegrenzertablette und die Feder 61 werden ebenfalls durch die Lackierung
des Gleichrichters fixiert.