DE4126831A1 - Stromschienensystem fuer stromrichter - Google Patents
Stromschienensystem fuer stromrichterInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Stromschienensystem
für Stromrichter mit mindestens zwei im Querschnitt
rechteckförmigen Stromschienen.
Ein derartiges Stromschienensystem für Stromrichter ist
in der deutschen Patentanmeldung P 40 20 026.4 vorge
schlagen worden. Dort ist vorgesehen, die elektrischen
Modulanschlüsse von Stromrichtermodulen mit einem ersten
induktivitätsarmen Verbindungsschienensystem zu kontak
tieren, während die elektrischen Anschlüsse von Kondensa
torbatterien an einem zweiten, senkrecht zum ersten Ver
bindungsschienensystem angeordneten induktivitätsarmen
Verbindungsschienensystem liegen, das mit dem ersten Ver
bindungsschienensystem elektrisch in Verbindung steht.
Durch die spezielle L-förmige Verschienung wird ein in
duktivitätsarmer "Einheits-Stromrichter" geschaffen, der
sich ohne Veränderung in unterschiedlichen Stromrichter
anlagen einsetzen läßt.
Um die Forderung nach einer induktivitätsarmen Verschie
nung zu erfüllen, ist es notwendig, die Abstände zwischen
den einzelnen Stromschienensystemen zu minimieren. Das
hat jedoch zur Folge, daß die bei einem stark erhöhten
Stromfluß durch das Stromschienensystem - insbesondere
bei Auftreten eines Kurzschlusses - auftretenden magneti
schen Abstossungskräfte zwischen den einzelnen Strom
schienen stark ansteigen. In der konventionellen Strom
richtertechnik werden die einzelnen Stromschienen oft
mittels Glimmer voneinander isoliert und in vorgegebenen
Abständen punktweise miteinander verschraubt. Dies ist
eine montageaufwendige Technik, mit den Nachteilen, daß
die auftretenden Kräfte nur punktweise abgefangen werden
und daß die Außenkanten der Stromschiene infolge der
Feldstärkeüberhöhung zum Glimmen neigen.
Der Erfindung liegt davon ausgehend die Aufgabe zugrunde,
ein Stromschienensystem für Stromrichter zu schaffen, das
einerseits induktivitätsarm ausgeführt ist und bei dem
andererseits die magnetischen Abstossungskräfte zuverläs
sig abgefangen werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Stromschienensystem für
Stromrichter mit mindestens zwei im Querschnitt rechteck
förmigen Stromschienen gelöst, wobei die elektrische Iso
lierung zwischen den Stromschienen mittels Gießharz oder
einem gießfähigen Kunststoff erfolgt und die Stromschie
nen insgesamt in Gießharz oder Kunststoff eingegossen
sind und wobei Stromschienenfenster in den Stromschienen
oder Stromschienenverengungen vorgesehen sind, wodurch
einstückig durchgängige Gießharzstege oder Gießharzerwei
terungen bzw. Kunststoffstege oder Kunststofferweiterun
gen von einer Außenfläche des Stromschienensystems zu al
len weiteren Isolierflächen und zur anderen Außenfläche
geschaffen werden.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen ins
besondere darin, daß das vorgeschlagene, in einem Block
vergossene Stromschienensystem kompakt aufgebaut, glimm
fest, kriechstromfest und absolut kurzschlußfest ist.
Desweiteren ist das System platzsparend, leichtgewichtig
und gut wärmeableitend. Alle Isolier- und Außenschichten
sind fest miteinander verankert, so daß Kurzschlußkräfte
mit beträchtlichen Größenordnungen (ca. 20 t) keine
Spalten (Glimmen!), Ablösungen etc. verursachen. Dabei
liegt die Dicke der Zwischenisolationen im Bereich der
Dicke der Verbindungsschienen. Das System ist zudem
preisgünstig herstellbar und schnell montierbar.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
Ünteransprüchen gekennzeichnet. Durch den Kantenschutz
aus elektrisch leitfähigem Material wird ein Glimmen bei
Feldstärkeüberhöhung zuverlässig verhindert.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeich
nung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es
zeigen:
Fig. 1 einen aus mehreren Stromrichtermodulen
aufgebauten Stromrichter,
Fig. 2, 3, 4, 5 Schnitte durch eine Verbindungsschiene.
In Fig. 1 ist ein aus mehreren Stromrichtermodulen auf
gebauter Stromrichter dargestellt. Es sind vier nebenein
ander in einer Reihe angeordnete Stromrichtermodule 1 zu
erkennen, deren vertikal angeordnete elektrische Modulan
schlüsse 2 jeweils mit vertikalen Verbindungsschienen 3
kontaktiert sind. Die vertikalen Verbindungsschienen 3
sind mit horizontalen Verbindungsschienen 4 zusammenge
setzt, wobei die einzelnen horizontalen Verbindungsschie
nen 4 über elektrische Kupplungen 7 miteinander in Ver
bindung stehen. An die horizontalen Verbindungsschienen 4
sind jeweils Kondensatorbatterien 5 für den Gleichspan
nungszwischenkreis des Stromrichters über elektrische
Kondensatoranschlüsse 6 angeschlossen. Die Erfindung be
faßt sich mit dem Aufbau der vertikalen und horizontalen
Verbindungsschienen 3, 4.
In Fig. 2 ist ein Schnitt durch eine Verbindungsschiene
dargestellt, und zwar durch eine vertikale Verbindungs
schiene 3. Es sind drei im Querschnitt rechteckförmige
Stromschienen, nämlich eine positive Gleichspannungslei
tung 8, eine negative Gleichspannungsleitung 9 und eine
Mittelpunktleitung 10 zu erkennen, wobei die Mittelpunkt
leitung 10 zwischen positiver und negativer Gleichspan
nungsleitung angeordnet ist. Die Stromschienen 8, 9, 10
bestehen vorzugsweise aus Kupfer und sind allseitig in
Gießharz 11 oder Kunststoff eingebettet, d. h. zwischen den
einander gegenüberliegenden Flächen der einzelnen Strom
schienen und auch an allen weiteren Flächen und Kanten
der Stromschienen befindet sich Gießharz oder Kunststoff
zur elektrischen Isolation und zum mechanisch robusten
Aufbau des Stromschienensystems. Das Gießharz 11 bzw. der
Kunststoff gewährleistet den elektrischen Berührungs
schutz und garantiert die Einhaltung des berechneten,
vorgegebenen Isolationsabstandes zwischen den potential
behafteten Stromschienen.
Da auch die Außenkanten der Schienen mit Gießharz oder
Kunststoff bedeckt sind, werden Glimm- und Kriechstroman
fälligkeit vermieden. Die Kanten der einzelnen Strom
schienen 8, 9, 10 sind jeweils mit einem Kantenschutz 12
- vorzugsweise aus einem elektrisch leitfähigen Gummi -
versehen. Diese Maßnahme verhindert eine zu starke elek
trische Feldstärkenerhöhung an den Kanten der Strom
schiene mit daraus resultierendem elektrischen Glimmen.
Die gesamten Flächen der Stromschienen 8, 9, 10 sind von
einem Wickelband 13 (Entkopplungsband) - vorzugsweise ei
nem Glasband - umhüllt, was die Rißanfälligkeit des Gieß
harzes unter erhöhter Spannungsbeanspruchung verhindert
bzw. vermindert. Anstelle des Wickelbandes kann auch eine
elastische Kunststoffschicht eingesetzt werden. Wichtig
ist dabei lediglich, daß eine Entkopplung der Schienen
von mechanischen Spannungen und Gießspannungen erfolgt.
Wie vorstehend ausgeführt, ist der Isolationsabstand zwi
schen den Stromschienen entsprechend der Potentialdiffe
renz bzw. Spannungsdurchschlagsbeanspruchung so gering
wie möglich vorgegeben, um ein induktivitätsarmes Strom
schienensystem zu schaffen. Aufgrund des geringen Isola
tionsabstandes treten jedoch hohe magnetische Absto
ßungskräfte zwischen den einzelnen Stromschienen auf,
wenn ein relativ hoher Kurzschlußstrom fließt. Diese ho
hen Abstoßungskräfte stellen eine große Belastung für
die schmalen Gießharzschichten bzw. Kunststoffschichten
zwischen den einzelnen Stromschienen dar.
Um das Stromschienensystem kurzschlußfest auszubilden,
sind deshalb die Stromschienen abschnittsweise mit Strom
schienenfenstern (siehe Stromschienenfenster 19 gemäß
Fig. 4) oder mit Stromschienenverengungen (siehe Strom
schienenverengungen 21 gemäß Fig. 5) versehen. Hierdurch
werden Gießharzstege oder Kunststoffstege (siehe Gieß
harzstege 14 in Fig. 3) bzw. Gießharzerweiterungen oder
Kunststofferweiterungen gebildet, in denen das Gießharz
11 bzw. der Kunststoff einstückig durchgängig - d. h. ohne
Unterbrechung durch Stromschienen - von einer Außenfläche
zur anderen Außenfläche des Stromschienensystems ver
läuft. Aufgrund dieser durchgängigen Gießharzabschnitte
bzw. Kunststoffabschnitte werden die beim Auftreten eines
Kurzschlußstromes entstehenden hohen magnetischen Absto
ßungskräfte zwischen den einzelnen Stromschienen be
herrscht. Die Verklebung Gießharz-Stromschiene 8-Gieß
harz-Stromschiene 9 - Gießharz allein könnte den auftre
tenden Abstoßungskräften bei den geringen Isolationsab
ständen nicht widerstehen.
In Fig. 3 ist ein Schnitt durch eine Verbindungsschiene
dargestellt, bei dem insbesondere der Gießharzsteg 14 zu
erkennen ist, der durch Stromschienenfenster (siehe
Stromschienenfenster 19 gemäß Fig. 4) in den Stromschie
nen 8, 9, 10 gebildet wird. Es ist zu erkennen, daß die
Innenkanten des Stromschienenfensters ebenfalls mit dem
Kantenschutz 12 versehen sind.
In Fig. 3 ist desweiteren eine Anschlußvorrichtung zur
Kontaktierung einer Stromschiene, hier der Mittelpunkt
leitung 10, dargestellt. Derartige Anschlußvorrichtungen
können auch für die weiteren Stromschienen 8, 9 vorgese
hen sein. Im einzelnen besteht die Anschlußvorrichtung
aus einer an der Kante des Stromschienensystems angeord
neten, nach außen hin geöffneten Anschlußarmatur 16 aus
einem elektrisch leitfähigen Metall (vorzugsweise Kup
fer), die über eine Schlaufe 15 mit der Mittelpunktlei
tung 10 verbunden ist. Die ebenfalls von Wickelband 13
umhüllte Schlaufe 15 hat die Funktion des Toleranzaus
gleiches bezüglich mechanischer Spannungen während des
Vergießens von Gießharz bzw. Kunststoff und im späteren
Betrieb. Die Anschlußarmatur 16 weist eine nach außen hin
gerichtete Bohrung 17 zur Aufnahme externer Steck- oder
Schraubverbinder auf. Um einen Berührungsschutz der An
schlußvorrichtung zu ermöglichen, ist die Anschlußarmatur
16 am Boden einer aus Gießharz bzw. Kunststoff geformten
Tasche 18 angeordnet.
In Fig. 4 ist ein Schnitt durch eine Verbindungsschiene
dargestellt, bei dem insbesondere die Stromschienenfen
ster zu erkennen sind. Es ist beispielhaft die positive
Gleichspannungsleitung 8 gezeigt, die in gleichmäßigen
Abständen mit Stromschienenfenstern 19 versehen ist. Die
Stromschienenfenster 19 sind mit Gießharz 11 gefüllt, wo
durch die Gießharzstege 13 gebildet werden. Die Kanten
und Flächen der Stromschienen sind ebenfalls mit Gießharz
11 umgeben. Der Kantenschutz 12 und das Wickelband 13
sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt. Die
Stromschienenfenster 19 können allgemein rechteckig oder
quadratisch oder kreisrund oder oval oder schlitzförmig
ausgebildet sein.
Der Verbindungsschienen-Verbund zieht sich bei der Her
stellung noch während des Aushärtvorgangs zusammen, wo
durch Spaltfreiheit (Glimmfestigkeit) und mechanische
Stabilität sichergestellt werden (Abstossungskräfte ca.
20 t). Für die externen elektrischen Anschlüsse können
bedarfsweise Eingußarmaturen oder Anschlußfahnen vorgese
hen werden (siehe Fig. 4), um z. B. Kondensatoren etc.
anschließen zu können. Ein derartiges Stromschienensystem
weist ungefähr lediglich die halbe Dicke gegenüber kon
ventionell geschraubten Schienen auf, was platz- und ge
wichtssparend ist.
In Fig. 5 ist ein Schnitt durch eine Verbindungsschiene
dargestellt, bei dem insbesondere Stromschienenverengun
gen zu erkennen sind. Es ist beispielhaft die positive
Gleichspannungsleitung 8 gezeigt, die in gleichmäßigen
Abständen mit Stromschienenverengungen 20 versehen ist.
Durch die Stromschienenverengungen 20 werden Gießharzer
weiterungen 21 geschaffen, d. h. es werden hierdurch rela
tiv breite Randstege aus Gießharz gebildet. Die Ausfüh
rungen zur Fig. 4 gelten sinngemäß ebenfalls für die
Variante gemäß Fig. 5.
Die vorstehenden Ausführungen zu einem aus drei Strom
schienen bestehenden System gelten sinngemäß auch für ein
System aus zwei, vier, fünf etc. Stromschienen.
Claims (5)
1. Stromschienensystem für Stromrichter mit min
destens zwei im Querschnitt rechteckförmigen Stromschienen
(8, 9, 10), wobei die elektrische Isolierung zwischen den
Stromschienen mittels Gießharz (11) oder einem gießfähigen
Kunststoff erfolgt und die Stromschienen insgesamt in
Gießharz oder Kunststoff eingegossen sind und wobei
Stromschienenfenster (19) in den Stromschienen oder
Stromschienenverengungen (20) am Rande der Stromschienen
vorgesehen sind, wodurch einstückig durchgängige Gieß
harzstege (14) oder Gießharzerweiterungen (21) bzw.
Kunststoffstege oder Kunststofferweiterungen von einer
Außenfläche des Stromschienensystems zu allen weiteren
Isolierflächen und zur anderen Außenfläche geschaffen
werden.
2. Stromschienensystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kanten der Stromschienen (8, 9, 10)
mit einem Kantenschutz (12) aus einem elektrisch leitfä
higen Material versehen sind.
3. Stromschienensystem nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß als Kantenschutz (12) ein elektrisch
leitfähiger Gummi herangezogen wird.
4. Stromschienensystem nach einem der Ansprüche 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromschienen
(8, 9, 10) mit einem Wickelband (13) umhüllt sind.
5. Stromschienensystem nach einem der Ansprüche 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromschienen
(8, 9, 10) mit einer elastischen Kunststoffschicht versehen
sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4126831A DE4126831C2 (de) | 1991-08-14 | 1991-08-14 | Stromschienensystem für Stromrichter |
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DE4126831A1 true DE4126831A1 (de) | 1993-02-18 |
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ID=6438262
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DE4126831A Expired - Lifetime DE4126831C2 (de) | 1991-08-14 | 1991-08-14 | Stromschienensystem für Stromrichter |
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Country | Link |
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