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Trockengleichrichteranordnung für Hochspannungszwecke Es ist bekannt,
Trockengleichrichteranordnungen für hohe Spannungen aus einer Vielzahl von Gleichrichterelementen
in Tablettenform aufzubauen. Hierbei hat man bereits einen Aufbau für die Anordnung
gewählt, bei dem auf Ringscheiben Tablettenstapel zwischen Stabsystemen eingeschichtet
und entsprechend zusammengeschaltet wurden. Eine Vielzahl solcher Ringscheiben wurde
in einem Gestell angeordnet, welches in einem mit einer Kühlflüssigkeit gefüllten
Gefäß untergebracht wurde. Bei dieser bekannten Anordnung werden die einzelnen Tablettenstapel
unmittelbar von dem Kühlmittel bespült; der Wärmeübergangsquerschnitt von den Tabletten
zum Kühlmittel ist daher praktisch nur durch die Ränder der Tabletten gegeben, also
sehr klein. Ferner würden bei einem solchen bekannten Ringscheibensystem, falls
es ohne den zusätzlichen Behälter benutzt würde, die einzelnen Tablettenstapel freiliegen,
so daß sie schädlichen äußeren Einflüssen ausgesetzt sein würden; außerdem sind
sie dann auch in elektrischer Hinsicht nach außen ungeschützt.
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Bei einer weiteren bekannten Trockengleichrichteranordnung für Hochspannung
sind die Elemente in eine Vielzahl von Isolierrohren eingeschichtet, die ihrerseits
hintereinandergeschaltet und nach Art einer räumlichen Spirale (Schraube) angeordnet
sind. Auch hier sind die Wärmeübergangsflächen von den Elementen zum Kühlmittel
kaum größer als die Tablettenränder. Außerdem wird der mechanische Zusammenhalt
der Spirale nur durch die elektrischen Verbindungen zwischen
den
einzelnen Rohrsystemen hergestellt, so daß die Anordnung nicht sehr stabil ist.
Es sind ferner Trockengleichrichter für niedrige Spannungen bekannt, bei denen eine
geringe Anzahl von Elementen in einem flachen Gehäuse, z. B. in ringförmig angeordneten
Kammern eines kreisscheibenförmigen Gehäuses aus Isoliermaterial, untergebracht
sind.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Trockengleichrichteranordnung für
Hochspannungszwecke, bei der in an sich bekannter Weise scheibenförmige Isolierkörper
Gleichrichtertablettenstapel tragen. Die Nachteile der bekannten Anordnungen werden
nach der Erfindung dadurch vermieden, daß mehrere scheibenförmige Isolierkörper
auf einem isolierten Träger, z. B. einer Isolierstange oder einem Isolierrohr, zu
einer Gleichrichterkette vereinigt und daß zwischen den scheibenförmigen Isolierkörpern
Abstandhalter derart angeordnet und ausgebildet sind, daß die gesamte Anordnung
einen Kühlkörper mit Rippen bildet und daß die Gleichrichtertablettenstapel jeweils
in den scheibenförmigen, die Kühlrippen bildenden Isolierkörpern in der Nähe des
Scheibenumfanges an den vom Kühlmittel umspülten Teilen dicht aufeinanderfolgend
derart angeordnet und elektrisch miteinander verbunden sind, daß sie eine im wesentlichen
kreisförmige, elektrisch leitende Anordnung bilden. Die Anordnung nach der Erfindung
stellt eine kompakte und mechanisch robuste Einheit mit großer Kühlfläche dar. Der
einzelne scheibenförmige Körper bildet mit Vorteil ein nach außen bis auf die elektrischen
Anschlüsse geschlossenes Gehäuse, in welchem in der für die Feldverteilung besonders
günstigen Kreisringform becherförmige Aussparungen für die Aufnahme der Gleichrichtertablettenstapel
und zwischen diesen Verbindungskanäle für das Einlegen der Verbindungsleitungen
zwischen den Tablettenstapeln zur Herstellung der erwünschten elektrischen Zusammenschaltung
der Gleichrichterelemente vorgesehen sind. Es können auch mehrere Kreisringe von
Aussparungen vorgesehen sein; die Aussparungen selbst können vorzugsweise senkrecht
zur Ebene der Scheibe oder auch parallel bzw. geneigt zu dieser angeordnet sein.
Um die Tabletten in den Stapeln in gutem gegenseitigem Kontakt und gegenüber den
Anschlußleitungen bzw. Schienen zu halten, können entweder besondere Druckfedern
vorgesehen sein, oder die Verbindungsleitungen bzw. -schienen zwischen den einzelnen
Stapeln können unmittelbar derart ausgebildet sein, daß sie gleichzeitig die Funktion
von Federn für die Gewährleistung des Kontaktes übernehmen. Außer den Aussparungen,
in welchen die Verbindungsleitungen zwischen den Stapeln verlegt sind, werden vorzugsweise
an dem einzelnen Scheibenkörper weitere Aussparungen bzw. Nuten vorgesehen, in welchen
die äußeren Anschlußleitungen des bzw. der zusammengeschalteten Trockengleichrichtersysteme
der einzelnen Scheiben verlegt werden können. Zweckmäßig sind an sich an dem einzelnen
Scheibenkörper derart viele solche Nuten oder Kanäle vorgesehen, daß bei Verwendung
des gleichen Scheibenkörpers verschiedene äußere Schaltungen zwischen den Tablettenstapeln
hergestellt bzw. eine verschiedene Anzahl verschiedener Anschlußleitungen herausgeführt
werden können.
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Der Scheibenkörper ist vorzugsweise derart gestaltet, daß er, nachdem
die Tablettenstapel in die becherförmigen Aussparungen eingeschichtet worden sind
und durch die ebenfalls eingelegten bzw. aufgelegten Schaltschienen ihre gegenseitige
Schaltung hergestellt wurde, als Fassung für die Aufnahme eines in der Umfangsrichtung
ein- oder mehrteiligen Abschlußkörpers dient, der nach seinem Einsetzen die becherförmigen
Aussparungen an ihren Öffnungen abschließt. Hierbei kann er vorzugsweise gleichzeitig
als Druckkörper benutzt werden, welcher in den einzelnen becherförmigen Aussparungen
die Tabletten, die gegenseitigen Verbindungsleitungen der verschiedenen Tablettenstapel
als auch die nach außen führenden Anschlußleitungen bzw. Schienen in ihrer Lage
hält und die Teile in der erwünschten Weise gegeneinander und gegenüber dem Scheibenkörper
festspannt.
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Der Abschlußkörper kann nach dem Einsetzen in den Scheibenkörper zu
diesem Zweck nur durch mechanische Mittel in seiner Lage gesichert sein. Oft wird
es jedoch erwünscht sein, den Gleichrichtertablettenstapel gegen äußere Einflüsse
weitgehend zu schützen. Für die Erzielung -dieses Effektes können der Einsatz bzw.
Abschlußkörper und der eigentliche Scheibenkörper über Dichtungsmittel miteinander
verbunden werden, und zwar vorzugsweise unmittelbar durch Anwendung einer Kittverbindung,
z. B. durch Anwendung eines Gießharzes auf Äthoxylenbasis, wobei dann von diesem
gleichzeitig die Funktion der gegenseitigen mechanischen Verbindung von Abschlußkörper
und Scheibenkörper sowie diejenige der Abdichtung des Raumes übernommen wird, in
welchem an dem Scheibenkörper die Gleichrichtertabletten untergebracht sind.
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Durch einen solchen Aufbau eines Scheibenkörpers mit eingeordneten
Gleichrichtertabletten ist dann eine nach außen sowohl mechanisch als auch elektrisch
einwandfrei geschützte Einheit für einen Trockengleichrichter für hohe Spannungen
geschaffen.
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Als Werkstoff für die Scheiben können für Hochspannungszwecke an sich
bekannte geeignete Isolierstoffe benutzt werden. Vorzugsweise wird keramisches Material
für die Scheiben gewählt, weil dieses gleichzeitig eine verhältnismäßig gute Wärmeleitfähigkeit
besitzt und somit besonders geeignet ist, die Verlustwärme abzuführen, welche an
den Gleichrichtertabletten betriebsmäßig anfällt.
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Jedes derartige Scheibensystem kann mit anderen gleichartigen zu einem
geschichteten System in einer Gleichrichteranordnung vereinigt werden, wobei gegebenenfalls
bei der Schichtung noch Distanzringe zwischen je zwei benachbarten Scheiben benutzt
werden können. Um die Tablettenstapel an den verschiedenen Scheiben miteinander
in elektrische, schaltungsmäßige Beziehung
zu bringen, sind die
Scheiben mit entsprechenden Durchgangsöffnungen vorzugsweise versehen, in welchen
entsprechende Kontaktorgane verlegt, z. B. eingesetzt, werden können, die vorzugsweise
unmittelbar federnden Charakter haben und durch ihr Einsetzen in die Kanäle der
Scheiben und gegebenenfalls derjenigen der an der Bildung dieser Kanäle beteiligten
Distanzstücke unmittelbar in ihrer Lage gehalten werden und dann den erwünschten
Kontakt und die elektrische Verbindung vermitteln.
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Um die verschiedenen Scheiben in dem Gleichrichtersystem einander
unter rein mechanischen Gesichtspunkten zuordnen zu können, können sie auf Stangen
oder einem zentralen Rohr oder auch in einem sie umgebenden Rohr als Träger angeordnet
werden. Dieser Träger und die Scheiben sind vorzugsweise derart ausgebildet, daß
sie in verschiedene vorbestimmte relative Lagen zueinander in der Umfangsrichtung
der Scheiben gebracht werden können, was sich aus Gründen der elektrischen Schaltung
und der Herstellung der entsprechenden Verbindungsleitungen als zweckmäßig erweisen
kann. Dieses verschiedene Zusammenbringen der Scheiben in der Umfangsrichtung mit
ihrem Träger läßt sich z. B. dadurch erreichen, daß entsprechende Rippen an dem
Träger und entsprechende Gegenaussparungen an den Scheiben benutzt werden. Es können
für diesen Zweck sowohl an den Scheiben als auch an dem Träger Aussparungen benutzt
werden, wobei dann in diese zur Lagesicherung entsprechende Stäbe eingelegt werden.
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Am Ende des gemeinsamen Trägers können in für Hochspannungseinrichtungen
an sich geläufiger Weise dann noch entsprechende Strahlungsringe bzw.-kappen vorgesehen
werden.
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In den einzelnen Scheiben können entsprechende Aussparungen vorgesehen
sein, um auf diese Weise an dem einzelnen Scheibenkörper eine möglichst große wärmeabstrahlende
Fläche zu schaffen.
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Eine beispielsweise Ausführung für die Anwendung der Erfindung veranschaulicht
die Zeichnung. In den Fig. I und 2, welche zwei einander entsprechende Risse bilden,
wobei in Fig. I eine Schnittdarstellung gezeigt ist, und in Fig.2 an dem Scheibensystem
aus Gründen der Veranschaulichung Teile weggebrochen sind, bezeichnet I den Grundkörper
einer Scheibe aus keramischem Material, welche Ringscheibenform besitzt. Dieser
Ringscheibenkörper ist mit Aussparungen 2 versehen für die Vergrößerung seiner Oberfläche
und für den Durchtritt von Kühlluft. Der Körper besitzt eine zentrale Aussparung
bzw. Bohrung 3, mittels welcher er zusammen mit anderen Ringscheiben gemäß Fig.
I auf ein Isolierrohr 4 als Träger aufgeschoben ist. Hierbei sind zwischen den einzelnen
Ringscheiben noch besondere Distanzringe 5 aus Isoliermaterial benutzt. Die Bohrung
der Scheibe ist an ihrem Umfang mit mehreren in der Umfangsrichtung gegeneinander
versetzten Aussparungen 6 versehen, um die Scheibe in verschiedenen Stellungen in
der Umfangsrichtung nach Wahl auf das Isolierrohr 4 aufschieben zu können. Zu diesem
Zweck sind an dem Isolierrohr entsprechende Aussparungen 7 vorgesehen und in die
Aussparungen 6 und 7 Sicherungsstäbe 8 eingelegt. Es besteht also für die einzelne
Scheibe hiernach die Möglichkeit, sie in vier verschiedenen Stellungen in der Umfangsrichtung
gegeneinander versetzt auf den Träger aufzuschieben.
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Die einzelne Scheibe besitzt becherförmige Aussparungen 9, in welche
die Tablettenstapel Io eingeschichtet sind. Zwischen den becherförmigen Aussparungen
9 sind in dem Scheibenkörper Verbindungskanäle II in dem Isolierkörper vorgesehen.
In diese sind die Verbindungsleitungen I2 bzw. I3 für die Zusammenschaltung der
einzelnen benachbarten Tablettenstapel eingelegt. Hierbei liegen die Verbindungsleitungen
I3 auf dem Boden der becherförmigen Teile, so daß sich die Tablettenstapel auf sie
aufsetzen, während die Verbindungsleitungen bzw. -schienen I2 auf die oberste Tablette
jedes Stapels aufgelegt sind. Diese Schienen sind vorzugsweise unmittelbar als Federungskörper
ausgebildet. An denjenigen Stellen, wo ein äußerer Anschluß der zusammengeschalteten
Bechertablettensysteme stattfinden soll, sind Anschlußschienen 14 bzw. 15 eingelegt,
welche sich nach der Mitte der Scheibe zu erstrecken. Um diese Schienen gut verlegen
zu können, gegebenenfalls nach außen isoliert, sind vorzugsweise in dem Isolierkörper
entsprechende Kanäle vorgesehen.
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Die einzelne Scheibe ist ferner derart aufgebaut, daß die oberen Öffnungen
der becherförmigcn Aussparungen in der Ebene einer ringscheibenförmigen Vertiefung
bzw. Aussparungen des Scheibenkörpers liegen. Auf diese Weise entsteht eine Fassung
für das Einlegen des Ringes 18. Durch dessen Einsetzen werden unmittelbar die Tablettenstapel
mit ihren Verbindungsschienen und den Anschlußschienen an dem Scheibensystem zusammengespannt
in ihrer gegenseitigen elektrischen Verbindung und an sich in ihrer Lage gehalten.
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Der eingelegte Ring 18 wird an seinen Rändern 18a und i8b über eine
Verkittung i9 mit dem übrigen Ringsystem mechanisch verbunden, und gleichzeitig
wird -eine Dichtung des Innenraumes, welcher die Tabletten enthält, dadurch an diesen
Stellen hergestellt.
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Das freie Ende jeder Anschlußschiene 14 bzw. 15 liegt über
einem Durchgangskanal 2o der Scheibe i. Nach der Montage der verschiedenen Scheiben
in der Anordnung gemäß Fig. i liegt dieser Durchgangskanal 2o in der gleichen Flucht
mit einem entsprechenden Kanal 21 in dem bzw. den entsprechenden Distanzringen 5.
In diese Durchgangskanäle zwischen den Anschlüssen je zweier in der Achsrichtung
aufeinanderfolgender und elektrisch zusammenzuschaltender Scheiben ist jeweils als
elektrische Verbindungsleitung eine Feder 22 eingesetzt, so daß auf diese Weise
die verschiedenen Scheibensysteme in der erwünschten Weise entsprechend elektrisch
miteinander zusammengeschaltet werden.
In den Fig. 3 und 4 ist in
zwei einander entsprechenden Rissen der vorliegende Hochspannungsgleichrichter fertig
aufgebaut gezeigt.
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Es bezeichnet wieder I die einzelnen Scheiben mit den Tablettenstapeln,
5 die Distanzstücke und 4 das Tragrohr. 23 und 24 sind Strahlungsringe der Gleichrichteranordnung,
die elektrisch mit den Enden der Gleichrichtersäule verbunden sind. Der Träger kann
an seinem Ende oder an beiden Enden mit bestimmten Armaturen versehen sein entsprechend
der Art, wie er in der Anlage angeordnet bzw. getragen werden soll.
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Eine Scheibe der vorliegenden Anordnung kann mit ihren Gleichrichtertabletten
in verschiedener Weise entsprechend dem Bestimmungszweck unter hochspannungstechnischen
Gesichtspunkten geschaltet und mit ihren becherförmigen Aussparungen in der Umfangsrichtung
vollständig oder teilweise ausgenutzt sein. Es ist insbesondere vorteilhaft, an
den einzelnen Scheiben jeweils zwei halbkreisförmig angeordnete Reihenschaltungen
von Gleichrichterelementen zueinander parallel zu schalten, wie es die Fig. 2 erkennen
läßt. Dadurch ist es möglich, die beiden Anschlüsse I4 und I5 der Scheibe, die eine
erhebliche Potentialdifferenz aufweisen, diametral gegenüber, also mit größtem Abstand,
anzuordnen.
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Ist für die Anordnung ein hohler zentraler Träger benutzt, so besteht
die Möglichkeit, auch diesen Raum für die Unterbringung elektrischer Teile der Anlage
auszunutzen, insbesondere, wenn diese gleich dem Gleichrichter unter spannungstechnischen
Gesichtspunkten zu isolieren sind. So könnten beispielsweise in dem Hohlraum dieses
Trägers für die Schaltanlage benutzte Kondensatoren untergebracht werden.