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Spannungsversorgungsgerät
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Spannungsversorgungsgerät mit wenigstens
einem Halbleiter-Stromrichter, der auf einer gemeinsamen Montagefläche angeordnete
Thyristorblöcke, deren gegenüber der Montagefläche vorgesehene, elektrische Hauptanschlüsse
durch Schienen verbunden sind, und weitere, auf einer zur Montagefläche parallelen
Leiterplatte angeordnete, elektrische Bauelemente aufweist.
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Bei einem bekannten Spannungsversorgungsgerät dieser Art (DE-OS 28
05 019) sind jeweils zwei Thyristoren zu einem Thyristorblock zusammengefaßt, der
ein wärmeleitfähiges Gehäuse besitzt. Diese Gehäuse sind auf einer mit Kühlrippen
versehenen Montagefläche montiert.
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Die Schienen, mit denen die Thyristoren zur gewUnschten Stromrichterschaltung
zusammengefaßt werden, liegen in der Ebene der Thyristor-Hauptanschlüsse. Es ist
mindestens eine Leiterplatte vorgesehen, welche die zum Stromrichter gehörende Elektronik
trägt. Diese Leiterplatte ist mit Abstand vor den Schienen angeordnet.
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Bei der Montage müssen die Schienen einzeln und sinnrichtig mit den
Hauptanschlüssen der Thyristorblöcke verbunden werden. Dies ist mühsam und birgt
Fehlermöglichkeiten in sich. Das gleiche gilt auch, wenn ein Thyristorblock defekt
ist und ausgetauscht werden soll, weil auch dann ein großer Teil der Schienen entfernt
und anschließend wieder montiert werden muß.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spannungsversorgungsgerät
der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei dem die Montage der Schienen vereinfacht
ist und Fehlverbindungen vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schienen
an der Leiterplatte befestigt sind und die Leiterplatte im Bereich der elektrischen
HauptanschlUsse der Thyristorblöcke Durchbrüche aufweist.
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Bei dieser Konstruktion brauchen die Schienen nicht mehr einzeln gehandhabt
zu werden. Vielmehr sind sie durch die Befestigung an der Leiterplatte in ihrer
gegenseitigen Lage eindeutig festgelegt. Da alle Schienen als Einheit gehandhabt
werden, braucht bei der Montage lediglich einmal die richtige Lage der Gesamtanordnung
gewählt zu werden; alsdann sind lediglich noch die Anschlußteile der Schienen mit
den Hauptanschlüssen der Thyristorblöcke zu verbinden zu werden.
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Da ein Vertauschen der Schienen nicht möglich ist, sind Fehlverbindungen
ausgeschlossen. Die in der Leiterplatte vorgesehenen Durchbrüche ermöglichen es,
die Hauptanschlüsse der Thyristorblöcke trotz des Vorhandenseins der Leiterplatte
bequem zu erreichen.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß für das Halten der Leiterplatte
keine zusätzlichen Befestigungsmittel erforderlich sind. Vielmehr wird die Leiterplatte
über die Schienen an den Thyristorblöcken abgestützt.
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Außerdem kann auf diese Weise die Leiterplatte wesentlich näher an
den elektrischen.AnschlUssen der Thyristorblöcke angeordnet werden als es bisher
möglich war. Die elektrischen Verbindungen zwischen den Anschlüssen und auf der
Leiterplatte angeordneten Teilen von Steuer-, Lösch-, Schutz- und Hilfsschaltungen
sind daher sehr kurz. Entsprechend gering ist die Abstrahlung von elektrischen Störimpulsen.
Die Spannungsverluste sind klein. Die Induktivität dieser Leitungsverbindungen ist
vernachlässigbar.
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Der letztgenannte Vorteil ist besonders ausgeprägt, wenn die Schienen
auf der der Montagefläche abgewandten Seite der Leiterplatte verlaufen und die Durchbrüche
von den Thyristorblöcken oder von den Anschlußteilen der Schienen durchsetzt sind.
Auf diese Weise läßt sich nämlich die Leiterplatte besonders dicht neben den elektrischen
HauptanschlUssen anordnen, Mit besonderem Vorteil sind die Schienen durch Verlöten
mit einer Leiterbahn an der Leiterplatte befestigt. Auf diese Weise dient die mechanische
Befestigung gleichzeitig der elektrischen Verbindung. Es sind daher keine zusätzlichen
Leitungen zwischen Schiene und Leiterplatte zu verlegen.
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Hierbei können an den Schienen Stege angeformt sein, die in Löcher
der Leiterplatte greifen. Dies stellt schon beim Zusammenbau von Schiene und Leiterplatte
die korrekte Lage der Schienen sicher.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung liegt zumindest eine Schiene flach
auf der Leiterplatte auf und ihre Anschlußteile haben die Form einer federnd nachgiebigen
Zunge. Eine solche Schiene versteift die Leiterplatte. Da die Zungen eine gewisse
Beweglichkeit haben, können etwaige Toleranzunterschiede ausgeglichen
werden.
Hierdurch wird die Montage und Demontage erheblich erleichtert. Sind die Zungen,
vorzugsweise durch Verschrauben, mit den Thyristor-Hauptanschlüssen verbunden, bilden
die Schienen ein starres Gerüst, das die Leiterplatte trägt.
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In weiterer Ausgestaltung kann zumindest eine Schiene mit Abstand
über der Leiterplatte verlaufen und mit den Anschlußteilen verbundene und mit der
Leiterplatte verbundene Stege tragen. Diese Schienen verlaufen daher in einer gegenüber
der Leiterplatte versetzte Ebene. Sie können daher über Leiterbahnen, Bauelemente
oder andere Schienen hinweggeführt werden.
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Günstig ist es ferner, die Leiterplatte auch im Bereich der Steueranschlüsse
der Thyristorblöcke mit Durchbrüchen zu versehen, um Stecker einer Steuerleitung
ungehindert aufstecken zu können.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß mindestens
ein Lösch-Thyristorblock auf der gemeinsamen Montagefläche und mindestens eine zugehörige
Drosselspule auf der Leiterplatte vorgesehen sind und daß deren elektrische Verbindung
über zusätzliche, mit der Leiterplatte elektrisch und mechanisch verbundene Schienen
erfolgt. Löschströme, die bei durch Wechselrichter angetriebenen Motoren in der
Größenordnung des Laststroms liegen, werden daher über widerstandsarme und kurze
Stromschienen zu dem zu löschenden Thyristor geführt, wobei sich der Vorteil ergibt,
daß Eigeniduktivitäten und Spannungsabfälle vernachlässigbar sind.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten,
bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Fig.
1 eine Draufsicht auf die Montagefläche mit den darauf angeordneten Thyristorblöcken,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Leiterplatte mit zugehörigen Schienen, Fig. 3 einen
Schnitt längs der Linie III-III der Fig, 2, Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie
IV-IV der Fig. 2, Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V der Fig. 2 und Fig. 6
das Schaltbild eines Thyristorblockes.
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Fig. 1 zeigt eine Montageplatte 1 aus gut wärmeleitenden Material,
deren Vorderseite eine Montagefläche 2 bildet und deren Rückseite mit vertikal verlaufenden
Kühlrippen 3 versehen ist. Auf der Montagefläche 2 sind neun Thyristorblöcke Mol
bis Mo9 montiert. Diese weisen je ein Gehäuse 4 aus wärmeleitendem Material auf,
das mittels Schrauben 5 und 6 auf der Grundplatte 1 montiert ist. Das Gehäuse enthält,
wie Fig. 6 zeigt, zwei Thyristoren 7 und 8 mit den zugehörigen Hauptanschlüssen
a, b und c sowie den Steueranschlüssen d und e.
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Die Thyristorblöcke Mol bis Mo6 sind mit Hilfe von Schienen 9 bis
13 zu einem Wechselrichter zusammengeschaltet, bei dem jeweils der Thyristor 7 als
gesteuerter Gleichrichter und der Thyristor 8 als Freilaufdiode wirken. Zu diesem
Zweck verbindet die Schiene 9 die Hauptanschlusse a der Thyristorblöcke Mol bis
Mo3 miteinander und mit einem Anschluß 14 für die positive Gleichspannung. Die Schiene
10 verbindet die Hauptanschlüsse b und c der Tilyristorblöcke Mo4 bis Mo6
miteinander
und mit einem Anschluß 15 für die negative Gleichspannung. Verbindungsschienen 11,
12 und 13 verbinden jeweils die Hauptanschlüsse b und c der ersten Gruppe von Thyristorblöcken
mit dem Hauptanschluß c der zweiten Gruppe von Thyristorblöcken.
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Die Thyristorblöcke Mo7 bis Mo9 gehören zu einer Löschschaltung, bei
der die Hauptanschlüsse c die Ausgänge bilden und die Hauptanschlüsse a mittels
einer Schiene 16 und die Hauptanschlüsse b mittels einer Schiene 17 miteinander
verbunden sind. Die Löschschaltung weist außerdem Drosselspulen L1 und L2 (Fig.
2) sowie weitere nicht näher veranschaulichte Bauelemente auf.
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In den Fig. 2 bis 5 ist eine Leiterplatte 18 veranschaulicht, die
als gedruckte Schaltung mit Leiterbahnen 19 an der Oberseite und Leiterbahnen 20
an der Unterseite ausgeführt ist. Die Leiterplatte trägt Steckleisten und zahlreiche
elektrische Bauelemente für Steuer-, Schutz-, Hilfs- und Löschschaltungen, die bis
auf die Drosselspulen L1 und L2 nicht näher gekennzeichnet sind. Die Leiterplatte
18 weist im Bereich der Hauptanschlüsse der einzelnen Thyristorblöcke Durchbrüche
21 und 22 auf, über die die als Gewindestutzen ausgeführten Hauptanschlüsse a, b
und c zugänglich sind, wenn die Leiterplatte 18 auf die Thyristorblöcke Mol bis
Mo9 aufgelegt worden ist.
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Die Durchbrüche 21 sind so groß, daß auch noch die Steueranschlüsse
e und d mittels eines Steckers 23 erreicht werden können.
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Die in Fig. 1 nur schematisch dargestellten Schienen 9 bis 13, 16
und 17 sind in den Fig. 2 bis 5 genauer veranschaulicht. Sie greifen mit verschieden
geformten Anschlußteilen 24 bis 27 durch die Durchbrüche 21 und 22. Außerdem sind
sie jeweils an zwei Stellen-A und B fest mit der Leiterplatte 18 verbunden.
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Die Schienen 9, 10, 14 und 15 stehen hochkant, wie es für die Schiene
10 in den Fig. 3 und 4 veranschaulicht ist. Die Schiene 10 ist über Stege 28 mit
ihren Anschlußteilen 27 verbunden. Diese greifen über die Hauptanschlüsse C und
B und sind an ihnen mittels Muttern 33 befestigt. Außerdem sind zwei Stege 29 vorgesehen,
die im Bereich einer Leiterbahn 19 durch die Leiterplatte 18 greifen und mittels
einer Lötung 30 damit verbunden sind, so daß sich eine Befestigungsstelle A ergibt.
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Die Schienen 11 bis 13 liegen auf der Leiterplatte 18 auf, wie es
Fig. 5 zeigt. Abgewinkelte Stege 31 greifen durch die Leiterplatte und werden auf
der Rückseite mittels einer Lötung 32 mit der dort befindlichen Leiterbahn 20 verbunden,
so daß sich eine Befestigungsstelle B ergibt. Der Anschlußteil 26 ist nach unten
abgekröpft, so daß er in den Durchbruch 21 greift, und über den Hauptanschluß a
gelegt, wo er wiederum mit einer Mutter 33 befestigt wird. Der Anschlußteil 26 bildet
eine federnde Zunge, die Toleranzunterschiede auszugleichen vermag.
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Bei der Herstellung wird so vorgegangen, daß die Schienen 9 bis 13,
16 und 17 bei der Bestückung der Leiterplatte mit angebracht werden. Diese kann
daher als Ganzes auf die bereits auf der Montageplatte 1 angeordneten Thyristorblöcke
Mol bis Mo9 aufgesetzt werden.
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Alsdann brauchen lediglich die Muttern 33 aufgeschraubt zu werden,
da alle Verbindungsschienen bereits die richtige Lage haben und nicht mehr einzeln
gehalten zu werden brauchen.
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In der Praxis hängtdie Yihl der Schienen und deren Verlauf von dem
gewünscht n Schaltungsaufbau des Stromrichters ab. Auf diese Weise können nicht
nur - wie veranschaulicht - Wechselrichter, sondern auch mehrphasige Gleichrichter,
Umrichter u. dgl. aufgebaut werden.
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Der durch eine Erweiterung des Durchbruches 21 greifende Stecker 23
für die Steueranschlüsse d und e kann auch durch Einzelstecker ersetzt werden, die
durch eigene kleine Durchbrüche in der Leiterplatte 18 greifen.
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