DE1086349B - Stromrichteranlage fuer hohe Stroeme mit Halbleiterventilanordnungen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stromrichteranlage für hohe Ströme, welche mit Halbleiterventilanordnungen aus Gleichrichterelementen, ζ. Β. solchen auf der Basis eines Halbleiters aus oder nach Art von Germanium oder Silizium, arbeiten und jeweils mehrere Gleichrichterelemente zur anteiligen Führung des Gesamtstromes der einzelnen Ventilanordnungen enthalten.

Hierbei erweist es sich aber als schwierig, eine anteilig gleiche Aufteilung des Gesamtstromes auf die parallel geschalteten Gleichrichterelemente zu erreichen. Es ist für diese Zwecke bereits eine solche räumliche Leitungsführung in Aussicht genommen worden, bei welcher die Elemente in nach Art der Sprossen einer Sprossenleiter angeordneten Leitungen liegen und die gemeinsame Zu- und die gemeinsame Ableitung über die Holme des des Sprossenleitersystems erfolgt, indem die Zuleitung zu diesem System an dem einen Holm am oberen Ende der Leiter, die Ableitung dagegen an dem anderen Holm am unteren ao Ende der Leiter erfolgt. Hierdurch wird erreicht, daß die Widerstände für die über die einzelnen Gleichrichterventile fließenden Teilströme zwischen den Anschlußpunkten der Sprossenleiter gleich groß sind.

An einem solchen Sprossenleiter-Leitungssystem angestellte theoretische Untersuchungen über die Gleichstromverteilung auf die einzelnen parallel liegenden Ventile haben aber nun zu dem Ergebnis geführt, daß derjenigen Ströme wegen, welche für die verschiedenen A^entile über gemeinsame Leitungsstücke von einem gewissen Gleichstromwiderstand fließen, doch noch keine gleichmäßige anteilige Aufteilung des Gesamtstromes auf die parallel geschalteten Gleichrichterelemente erreicht wird. Bereits rechnerische Untersuchungen haben vielmehr zu dem Ergebnis geführt, daß bei einem solchen Sprossenleiter-Leitungssystem diejenigen Leitungen und die in ihnen angeordneten Gleichrichterelemente, welche nach den Enden der Sprossenleiter zu liegende Sprossen bilden, höhere anteilige Ströme am Gesamtstrom führen als·diejenigen Leitungen, welche vom Ende der Leiter entfernter liegende Sprossen bilden.

Außer dieser rein gleichstrommäßigen Betrachtung erscheint bei einer solchen Stromrichteranlage noch beachtenswert, daß über das einzelne Gleichrichterelement und denjenigen Leitungszug, in welchem es liegt, jeweils ein pulsierender Gleichstrom fließt. Dieser hat zur Folge·, daß jeweils durch jeden der Leitungszüge, welcher ein Gleichrichterelement enthält, auch sich ändernde magnetische Felder hervorgerufen werden, und zwar jeweils ein solches beim Aufbau des einzelnen Stromblockes und ein solches beim Abbau dieses Stromblockes. Hierdurch ruft jeder von mehreren benachbarten Leitern, die im Sinne des grund-Stromrichteranlage für hohe Ströme
mit Halbleiterventilanordnungen

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dr.-Ing. Paul Schnecke, Berlin-Siemensstadt,
ist als Erfinder genannt worden

sätzlichen Aufbaues der Stromrichteranlage je ein Gleichrichterelement enthalten und von gleichsinnig gerichteten Strömen durchflossen werden, je ein die Leitungszüge und Gleichrichterelemente der anderen parallelen Leiterzweige beeinflussendes magnetisches Feld hervor. Auch diese Erscheinung führt bei einer Stromrichteranlage mit sprossenleiterartig angeordneter Leitungsführung zu einer verschiedenen anteiligen Stromaufteilung des von den parallel geschalteten Halbleiter-Gleichrichter-Elementen zu führenden Gesamtstromes, und zwar in entgegengesetztem Sinne zu derjenigen Erscheinung, die für das Sprossenleitersystem erläutert worden ist. Die Gleichrichterelemente und Leitungen, welche in dem Sprossenleiteraufbau nach dessen Enden zu als Sprossen liegen, würden also zufolge dieser gegenseitigen Beeinflussung der parallelen Stromzweige mit den Gleichrichterventilen dazu führen, daß die nach den Enden der Sprossenleiter zu liegenden Sprossen anteilige kleinere Ströme übernehmen als die von den Enden der Leiter entfernter liegenden Sprossen. Wirken diese beiden Erscheinungen für die anteilige Stromauf teilung eines Gesamtstromes auf die parallelen Zweige über die Gleichrichterventile auch einander entgegen, so heben sie sich doch nicht auf. Es ist im allgemeinen so, daß

009 569/340

die erste erörterte Erscheinung der ungleichmäßigen anteiligen Stromaufteilung eines Gesamtstromes in ihrer Wirkung die an zweiter Stelle geschilderte Erscheinung überwiegt.

Diese Schwierigkeiten werden bei einer Stromrichteranlage der eingangs angeführten Art dadurch vermieden, daß erfindungsgemäß zur Vermeidung einer gegenseitigen Beeinflussung der einzelnen Parallelzweige im Sinne einer Stromverdrängung die parallel geschalteten Halbleiterventile zusammen mit ihren Zu- und Ableitungen nach Art der Stäbe des Mantels eines Käfigs in gleichmäßiger Verteilung in Bezug aufeinander in dessen Umfangsrichtung und in bezug auf eine durch die Grundflächen der Käfigform geführte Symmetrieachse angeordnet und die Zu- und Ableitungen zu den bzw. von den als Käfigstäbe angeordneten Leitungen strahlenförmig etwa von der genannten Achse der Käfigform ausgehen, wo auch die Zu- und Ableitungen zu der gesamten Ventilanordnung angeschlossen sind. Diese Strahlen können dabei in der Ebene der Grundflächen der Käfigform oder/und in zu diesen Grundflächen parallelen Ebenen verlegt sein. Es können diese auch strahlenartig zu den nach Art von Käfigstäben angeordneten Leitungen mit den Gleichrichterventilen verlegten Zuleitungen von der Achse der Käfigform nicht in senkrechter Richtung, sondern in räumlich gegen die Käfigachse geneigter Lage ausgehen. Diese Zuleitungen können in diesem Sinne beispielsweise die Seitenkanten einer Pyramide bilden, an deren Spitze die gemeinsame Speiseleitung anliegt, während sich an die Ecken der Grundfläche der Pyramide die einzelnen Käfigstäbe mit den Gleichrichterventilen anschließen. Es können daher auch zwei pyramidenartige \^rerbindungsleitungsfiguren in einer solchen Schaltung vorhanden sein. Diese pyramidenartigen Verbindungsleitungssysteme, welche sich mit ihrer Grundfläche an die Grundfläche der Käfigform anschließen, können dabei derart räumlich angeordnet sein, daß sie sich mit ihrer Höhenausdehnung in Richtung auf ihre Spitze zu entweder an die Käfigform nach außen anschließen oder nach innen zu in den Hohlraum der Käfigform hinein erstrecken.

Es kommt auch im wesentlichen nur darauf an, daß die Gleichrichterventile mit ihren unmittelbaren Zu- und Ableitungen nach Art der Stäbe im Mantel eines Käfigs angeordnet sind, d. h., die Zuleitungen zu den Ventilen und die Ventile selbst brauchen in ihrer Längenausdehnung durchaus nicht streng nach Art der Ausdehnung eines Käfigstabes von geradliniger Achse ausgebildet und angeordnet zu sein, sondern nur grundsätzlich eine entsprechende relative Lage zueinander haben. Es ist das so zu verstehen, daß die Gleichrichterelemente gegebenenfalls mit ihrer Achsrichtung sich auch senkrecht bzw. radial zur Achse eines solchen Käfigstabes erstrecken können und die Zuleitung zu bzw. die Ableitung von den einzelnen Ventilen gewissermaßen nur in der Ebene liegen, welche durch die Lage der Achse eines solchen Käfigstabes bestimmt sein würde.

Eine solche Käfiggrundform kann dabei kreisförmige oder auch polygonale Grundflächen haben, die nicht gleich groß zu sein brauchen, so daß sich z. B. die Grundform eines Pyramiden- oder Kegelstumpfes für den Käfig ergibt. In den verschiedenen Käfigstäben können die Gleichrichterelemente räumlich in verschiedener Höhe in bezug auf die Grundflächen des Käfigs angeordnet sein. Hierbei können verschiedene Anordnungen gewählt werden. So können die Gleichrichterelemente in den an der Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Käfigstäben derart angeordnet sein, daß ein sie verbindender Linienzug eine Zickzacklinie darstellen würde. Statt dessen könnte auch eine solche Anordnung gewählt werden, daß in mehreren in der Umfangsrichtung des Käfigmantels aufeinanderfolgenden Käfigstäben die verschiedenen Gleichrichterelemente¹ immer weiter von der einen Grundfläche sich entfernen und sinngemäß sich der anderen annähern bis zu einer bestimmten Zahl von Elementen, wonach

ίο dann wieder ein neues räumliches System beginnt, welches gleichartig der erstgenannten Folge von Gleichrichterelementen wieder mit einem Element in räumlich gleichartig näherer Lage zu der einen Grundfläche beginnt. Ein die in der Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Gleichrichterelemente verbindender Linienzug würde in diesem Falle aufeinanderfolgende Sägezahnformen aufweisen.

Die vorliegende Anordnung ist auch dann anwendbar, wenn in jedem der parallelen Zweige einer Speiseleitung bzw. je Käfigstab mehrere Gleichrichterelemente in Reihenschaltung angeordnet werden.

Eine Weiterbildung der vorliegenden Anordnung kann auch so getroffen werden, daß mehrere Käfigsysteme benutzt werden, die gleichachsig übereinander bzw. hintereinander oder gegebenenfalls unter Ausbildung mit verschieden großen Grundflächen einander umschließend angeordnet sind, in dem Leitungszug entweder elektrisch parallel oder in Reihe geschaltet sind. Hierbei kann die gegenseitige Zuordnung dieser Käfige dabei derart gewählt werden, daß die Käfigstäbe des einen Käfigs in bezug auf die Käfigstäbe des anderen Käfigs in der Umfangsrichtung der Käfigformen gegeneinander versetzt liegen, was sich z. B. für eine günstige Führung der Zuleitungen zu und der Ableitungen von den Gleichrichterventilen als günstig erweisen kann. Bei Anwendung einer Reihenschaltung aus parallel geschalteten Gleichrichterventilsystemen können jeweils gleichartige Käfigsysteme entsprechend gleichachsig angeordnet werden und dabei die Zu- und Ableitungen zu bzw. von den Käfigstäben des Leitungssystems sich jeweils zwischen den Enden dieser Stäbe und der Symmetrieachse der einzelnen Käfigform erstrecken. Das ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, wenn, wie bereits oben angedeutet, von einer Aufbauform ähnlich derjenigen Gebrauch gemacht wird, nach welcher in jedem Käfigstab mehrere Gleichrichterventile angeordnet werden. So können in diesem Sinne für diese Zwecke zwei Käfige mit zwei ihrer Grundflächen einander derart benachbart angeordnet werden, daß die Käfigstäbe der benachbarten Käfige entweder-unmittelbar oder über kurze Verbindungsstücke elektrisch miteinander verbunden werden können.

Diese grundsätzliche Aufbauform der vorliegenden Anordnung mit Stromrichter-Halbleiterventilen läßt sich dann, wenn sehr große Ströme zu beherrschen sind, auch dahingehend weiterbilden, daß je eine solche der im vorstehenden geschilderten Einheiten ihrerseits als Ventilanordnung in einem Käfigstab eines größeren Käfigs benutzt wird, dessen einzelne Käfigstäbe also jeweils aus einer solchen bereits ihrerseits käfigartig aufgebauten Einheit bestehen bzw. eine solche enthalten. Der durch die Käfigform bestimmte Hohlraum kann jeweils für die Unterbringung von Zubehörteilen der elektrischen Anlage oder gegebenenfalls für die Unterbringung von integrierenden Bestandteilen der einzelnen Gleichrichterelemente oder einer Gruppe von Gleichrichterelementen ausgenutzt werden, indem z. B. die zur Kühlung benutzten

7u Kühlfahnen in dem Hohlraum der Käfigform unter-

5 6

gebracht werden und in Verbindung damit gegebenen- Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung die räum-

falls der Hohlraum unmittelbar zur Bildung des liehe gegenseitige Zuordnung einer Mehrzahl von in

Schachtes für eine Kühlmittelführung verwendet wird. einem Speiseleitungszug parallel geschalteten HaIb-

Diese Kühlung kann dabei eine Konvektionskühlung leiter-Gleichrichter-Elementen, die zusammen mit oder eine solche mit einem erzwungenen Kühlmittel- 5 ihren Zu- und Ableitungen einander nach Art der

strom gasförmigen oder flüssigen Charakters sein, mit Stäbe im Mantel eines Käfigs zugeordnet sind. Unter

welcher gegebenenfalls noch eine Rückkühleinrichtung Speiseleitung ist dabei beispielsweise eine Phasen-

zusammenwirkt. leitung einer Sternpunktschaltung oder der Zweig

Bei Aufbau der vorliegenden Anordnung können einer Brückenschaltung einer Stromrichteranlage versieh durch die gegenseitige Zuordnung der parallel ge- ίο standen. In der Figur sind acht im gleichen Speiseschalteten Gleichrichterelemente an ihrem gemein- leitungszug parallel geschaltete Gleichrichterventile samen Träger bzw. ihren Einzelträgern noch freie mit 1 bis 8, ihre Zuleitungen mit 9 bis 16 und ihre Räume oder Oberflächen zwischen den Halbleiter- Ableitungen mit 17 bis 24 bezeichnet. Die Zuleitunelementen und ihren Zuleitungen ergeben. Diese freien gen 9 bis 16 gehen von einem gemeinsamen Ring 25 Räume oder Oberflächen können dann sinngemäß 15 aus, der zugleich Umfang der oberen kreisflächenebenfalls für die Unterbringungen von Zubehörteilen förmigen Grundfläche der Käfigzylinderform ist. Die der elektrischen Anlage ausgenutzt werden. So ist es Ableitungen 9 bis 16 laufen an einem gemeinsamen z. B. in solchen elektrischen Anlagen bekannt, den ein- Ring 26 zusammen, der zugleich Umfang der unteren zelnen Gleichrichterventilen zur Beherrschung der Grundfläche der genannten Zylinderform ist. Der Kommutierung wegen des auftretenden Ladungs- 20 Ring 25 ist über strahlenförmig verlaufende Leitunträgerstaueffektes besondere Schaltungselemente zu- gen 27 bis 34 mit der gemeinsamen Zuleitung 35 verzuordnen, die beispielsweise aus Kondensatoren oder bunden. Ebenso gehen von dem Ring 26 der Umfangseiner Reihenschaltung von Kondensatoren und Wider- linie der unteren kreisförmigen Grundfläche der Käfigständen oder ähnlichen Schaltungselemente-Zusammen- form, radial nach innen verlaufend, die Leitungen 37 Stellungen bestehen, die dem einzelnen Halbleiter- 25 bis 44 aus, welche zu der gemeinsamen Leitung 45 Gleichrichter-Element oder Gruppen von in Reihe ge- führen. Die Zuleitungen 27 bis 34 bzw. 37 bis 44 schalteten Gleichrichterelementen an deren Anschluß- liegen in diesem Falle jeweils strahlenförmig in den klemmen parallel geschaltet sind. Diese Zubehör- Grundflächen der Käfigform. Wenn die Ringe 25 und elemente können dann beispielsweise räumlich zwi- 26 entsprechende elektrische Leiter sind, so kann die sehen benachbarten Gleichrichterelementen oder in 30 Zahl der strahlenförmig von der Zuleitung 35 ausdem geschlossenen Käfigraum angeordnet werden. gehenden elektrischen Leitungen ebenso wie die Zahl

Die Anordnung kann aber auch derart getroffen der zu dem Leiter 45 hinführenden strahlenförmig

werden, daß diese Zubehörteile der elektrischen An- verlaufenden Leitungen 37 bis 44 auch verschieden

lage an besonderen Trägern angeordnet werden, die von der Zahl der Zuleitungen, nämlich 9 bis 16 zu,

einen gleichartigen Aufbau wie die Käfigformen 35 und der Zahl der Ableitungen, nämlich 15 bis 24, von

haben, wobei diese Träger gleichachsig dann auch mit den Gleichrichterelementen sein,

den genannten Käfigformen aneinandergereiht sind. Nach der Figur der Zeichnung können die Zu-

Es können auch, insbesondere für eine Ausnutzung leitungen 35 und 45, welche zu den beiden Grunddes Hohlraumes der Käfigform für die Unterbringung flächen der Käfigform führen, durch rohrförmige von Kühlelementen für die parallel geschalteten 40 Ausbildung der einen, auch konzentrisch zueinander Gleichrichterelemente, wie bereits angedeutet, meh- angeordnet sein, wie der gestrichelt eingetragene, reren Gleichrichterelementen Kühlelemente gemein- durch den Leiter 45 hindurchgeführte Leiter 35' zeigt, sam zugeordnet sein, indem z.B. mehrere Gleich- Wird also der Leiter 35' als Zuleitung zu den strahlenrichterelemente an einem gemeinsamen Träger ange- förmig verlaufenden Leitungen 27 bis 34 in der oberen ordnet sind, von welchem eine oder mehrere ent- 45 Grundfläche der Käfigform benutzt, so kann sinnsprechende geeignete Wärmeleitbrücken zu dem ge- gemäß die in der Zeichnung von dieser Fläche aus meinsamen Kühlfahnensystem führen, welches im nach oben verlaufende Zuleitung 35 in Fortfall Hohlraum der Käfigform untergebracht ist. kommen.

Es ist eine auf einer umlaufenden Welle angeord- In den Fig. 2 und 3 sind je eine Abwicklung für nete Gleichrichteranordnung bekanntgeworden, bei 5° eine Käfigmantelform dargestellt, wobei die Halbweicher Gleichrichterplatten nach Art der Speichen leiter-Gleichrichter-Ventile in den verschiedenen eines Rades zwischen senkrecht zur Welle sich er- Käfigstäben, welche in der Umfangsrichtung des streckenden Scheiben gehalten sind und auch bereits Käfigs aufeinanderfolgen, in verschiedener Höhe in für die elektrische Verbindung der Grundelektroden bezug auf die bzw. in verschiedener Entfernung von der Gleichrichterplatten miteinander die elektrische 55 den Grundflächen der Käfigform schematisch einge- und mechanische Verbindung mit den genannten tragen sind. Die Ventile sind in Fig. 2 mit 1 σ bis 8 a Scheiben als Lösung angeführt wird. Hierbei hat es und in Fig. 3 mit Ib bis Sb bezeichnet. Wie bereits sich aber offenbar nicht um die Parallelschaltung einer früher in der Beschreibung für solche Aufbauformen Vielzahl oder aller Gleichrichterplatten der Anord- angedeutet wurde, ist in Fig. 2 die Verbindungslinie nung zu einer Ventilanordnung gehandelt, die in der 60 der aufeinanderfolgenden Gleichrichterelemente eine Phasenleitung einer Null- bzw. Sternschaltung oder Zickzacklinie und in Fig. 3 eine sägezahnförmige einem Zweig einer Brückenschaltung eines Strom- Linie mit verschiedener Steilheit der Flanken an jedem richters liegt, sondern nur um die einpolige schal- Sägezahn. Eine solche gegenseitige räumliche Zuordtungsmäßige Zusammenfassung der Platten an einer nung der Halbleiterventile kann sich unter baulichen ihrer Elektroden, wie sie sich z. B. bei Sternschaltun- 65 Gesichtspunkten als zweckmäßig erweisen, damit bei gen oder an den Gleichstrompolen von Gleichrichter- einer gegenseitigen gleichmäßigen Verteilung der brückenschaltungen ergibt. Gleichrichterelemente und einer entsprechenden sym-

Zur näheren Erläuterung der Erfindung an Hand metrischen Lage in bezug auf die Achse der Käfigeiniger Ausführungsbeispiele wird nunmehr auf die form gleichzeitig eine räumlich relativ gedrängte Bau-Figuren der Zeichnung Bezug genommen. 70 form erreicht wird. So kann in diesen Fällen die seit-

7 8

liehe Ausdehnung an dem einzelnen Gleichrichter- Ein weiteres Ausführungsbeispiel veranschaulichen

element bis über diejenige Grundfläche ausladen, die in einer mehr konstruktiven Darstellung die Fig. 8 an der Anordnung an sich für die Unterbringung und 9 in zwei einander entsprechenden Rissen. Fig. 8 eines in der Umfangsrichtung an der Käfigform be- ist dabei zum Teil ein Schnitt nach der Linie nachbarten Gleichrichterelementes bedingt ist. 5 VIII-VHI der Fig. 9, Fig. 9 teilweise ein Schnitt

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 der Zeichnung nach der Linie IX-IX der Fig. 8. In diesen Figuren veranschaulicht eine gegenüber derjenigen nach Fig. 1 bezeichnet 57 einen metallischen Tragring, an welchem verschiedenartige Verlegung der zwischen der gemein- gemeinsam alle Gleichrichterelemente 58 befestigt samen Zuleitung 35 bzw. der gemeinsamen Zuleitung sind. Diese Gleichrichterelemente können hierfür mit 45 und den Stäben der Käfigform bzw. den am Um- io den an ihren Fassungen vorgesehenen Gewindebolzen fang der Grundflächen der Käfigform liegenden Kreis- unmittelbar in mit Gewinde versehene Löcher an dem ringformen 25 bzw. 26 strahlenförmig verlaufenden Tragring 57 eingeschraubt sein. Statt dessen können Leitungen. Diese Zuleitungen zu den Stabender Käfig- die Gleichrichterelemente sinngemäß auch mit Geform sind in Fig. 4 mit 27 α bis 34 a, die Ableitungen windebolzen ihrer Fassungen durch entsprechende von der Käfigform mit 37a bis 44a bezeichnet. Sie 15 Bohrungen an dem Träger 57 hindurchgeführt sein. liegen, wie zu erkennen ist, in diesem Falle jeweils in Mittels auf die innen am Tragring 57 hervortretenden der Mantelfläche einer Kegelform von kreisförmiger Bolzenteile aufgeschraubter Muttern können die Grundfläche. In dieser Fig. 4 ist ferner noch ge- Gleichrichterelementefassungen an dem Tragring 57 strichelt angedeutet, daß eine solche Kegelform sich festgespannt werden, wobei sich ein entsprechender nicht z. B. von der oberen Grundfläche der Käfigform 20 Flansch der Gehäuseform der Gleichrichterelemente ausladend zu erstrecken braucht, sondern sich viel- auf eine der Flanschfläche für einen wirksamen elekmehr auch in das Innere des Hohlraumes der Käfig- irischen und thermischen Übergang angepaßte Gegenform erstrecken kann, wie es durch die mit 27 b bis fläche an der Außenmantelfläche des Tragringes 57 346 bezeichneten, gestrichelt dargestellten Leitungen aufsetzt. Auf diese Weise findet durch die Befestigung angedeutet ist. Auch in diesem Falle kann analog der 25 unmittelbar eine gute gegenseitige Verbindung der Ausführung nach Fig. 1 eine konzentrische Führung Gleichrichterelemente und des Tragringes sowohl der Leitungen 35 und 45 zu den Zuleitungen 27 α bis unter dem Gesichtspunkt einer guten thermischen als 34 a und 37 a bis 44 a gewählt werden, wie es wieder auch guten elektrischen Leitung statt. Wie aus der durch den gestrichelt eingetragenen und durch den Fig. 9 zu erkennen ist, hat der Tragring 57 in diesem rohrförmigen Leiter 45 hindurchgeführten Leiter 35' 30 Ausführungsbeispiel eine polygonale Umgangsform. angedeutet ist. Die einzelnen in Fig. 9 sichtbaren Polygonseiten sind

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist eine mit 57 a bis 57 c bezeichnet. Der polygonale Körper Aufbauform in schematischer Darstellung gezeigt, bei 57 ist von einem Isolierring 36 getragen, der seinerwelchex der Käfig nicht die Form eines Kreiszylin- seits von einem metallischen Ring 59 U-förmiger ders, sondern diejenige nach Art eines Kegelstumpfes 35 Querschnittsform gegenüber dem Beden 60 der elekhat, indem nämlich die Ringe 25 α und 26 a, welche irischen Anlage abgestützt ist. Der Tragring 59 gleichzeitig die Grundflächen der Käfigform be- schließt sich mit seinem lichten Querschnitt an eine stimmen, untereinander einen verschieden großen Bodenöffnung 61 der Anlage an, unterhalb welcher Durchmesser haben. Gleichzeitig ist in dieser Figur ein Lüfter 62 angeordnet ist, dessen Lüfterrad mit 63 angedeutet, daß die Verlegung der strahlenförmigen 40 und dessen Antriebsmotor mit 64 bezeichnet sind. Zuleitungen zu den Stäben im Mantel der Käfigform Durch diesen Lüfter kann ein Luftstrom gemäß den eine verschiedenartige sein kann. So liegen die von eingetragenen Pfeilen erzeugt werden. Auf die obere dem gemeinsamen Leiter 35 strahlenförmig ausgehen- Grundfläche des Tragringes 57 ist ein Isolierring 65 den Zuleitungen 27a bis 34a in einer gemeinsamen aufgesetzt, der seinerseits einen metallischen Ring 66 Ebene bzw. einer ebenen Fläche, die Zuleitungen 37a 45 mit den in Fig. 9 sichtbaren Polygonseiten 66 α* bis bis 44a zu der gemeinsamen Ableitung 45 dagegen 66/trägt. An diesem metallischen Ring66 als Sammelauf der Mantelfläche eines Kegels von kreisförmiger schiene sind die von den einzelnen Gleichrichter-Grundfläche, elementen 58 ausgehenden biegsamen Anschlußleitun-In Fig. 6 ist eine Anordnung gezeigt, bei welcher gen 67 an entsprechenden Anschlußklemmen 68 angezwei solche gleichartig aufgebaute Käfigformen, die 5° schlossen.

mit 46 und 47 bezeichnet sind, gleichachsig zwischen Bei einem Vergleich dieser bisher geschilderten

den Zuleitungen 35 und 45 eingeordnet sind. Von den Aufbauform mit der schematischen Darstellung nach beiden Grundflächen der Käfigformen erstrecken sich Fig. 1 ist zu erkennen, daß der Kreisring 26 nach die strahlenförmig verlaufenden Zuleitungen zu den Fig. 1 dem Tragring 57 nach Fig. 8 und der Kreis-Stäben der Käfigformen in den Mantelflächen von 55 ring 25 nach Fig. 1 dem Tragring 66 entspricht.
Kegeln kreisförmiger Grundfläche. Die Spitzen der- Zur Ergänzung des Systems nach den Fig. 8 bzw. 9

jenigen Kegel, welche in dieser Aufbauform einander zu einem solchen, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, benachbart liegen, sind über eine Leitung 48 elek- fehlen also noch die strahlenförmig verlaufenden Leitrisch miteinander verbunden. tungen und die von deren Zusammentreffpunkt ausin Fig. 7 sind ebenfalls zwei Käfigformen gleich- 60 gehenden Speiseleitungsteile. Diese strahlenförmig achsig zwischen den beiden Leitungen 35 und 45 elek- verlaufenden elektrischen Leitungen werden in Fig. 9 trisch aneinandergereiht. In diesem Falle sind jedoch durch die mit 69 bis 74 bezeichneten Stege gebildet, die beiden Zylinderkäfigformen 46 α und 47 a mit der welche in radialer Richtung von der zentralen Symeinen Grundfläche einander unmittelbar eng benach- metrieachse des Polygons zu den Ecken des Polygons bart zugeordnet. Die gegenseitige elektrische Verbin- 65 verlaufen. Im Zentrum dieses Polygons sind als gedung der beiden Käfigformen kann daher über kurze meinsame Zuleitung zu bzw. gemeinsame Ableitung Zwischenverbindungen 49 bis 56 oder durch eine ge- von der Parallelschaltung der Gleichrichterelemente eignete unmittelbare elektrische Verbindung der in zwei Leitungsteile 75 und 76 vorgesehen, welche konaxialer Richtung benachbarten Käfigstabenden er- zentrisch zueinander liegen und über eine elektrisch folgen. 70 isolierende Zwischenlage 77 räumlich voneinander ge-

trennt sind. In der rechten Hälfte der Fig. 9 sind die Stege 69 bis 72 zu sehen, welche zentral an dem Leitungsstück 75 und außen in den Ecken des metallischen Tragringes 57 enden, in der linken Hälfte der Fig. 9 die Stege 72 α, 73, 74 und 69 a, welche sich zwisehen dem rohrförmigen. Leitungsstück 76 und den Ecken des metallischen Ringes 66 erstrecken. 69 und 69a· bzw. 72 und 72α sind also jeweils zwei Leitungsschienen, die an der Einrichtung vertikal übereinander in verschiedener Höhe angeordnet sind. An den konzentrischen Leiter 76 ist als nach außen führende Anschluß leitung eine Leitungsschiene 78 angeschlossen.

Wie bereits im Zusammenhang mit dem vorher in dieser Beschreibung gegebenen Hinweis für eine Benutzung konzentrisch angeordneter Speiseleitungsteile erwähnt worden ist, können die gemeinsame Zu- und die gemeinsame Ableitung zu einer Anordnung aus parallel zueinander geschalteten Halbleiterventilen auch durch räumlich hintereinander- oder übereinanderliegende und dabei vorzugsweise gleichachsig liegende Leiterstücke gebildet werden. Diese mögliche Bauform ist in Fig. 8 ebenfalls wenigstens andeutungsweise wiedergegeben in Form des gestrichelt dargestellten Leitungsteiles 79 und die von diesem radial nach außen führende Leitungsschiene 80. Diese Leitungsschiene 80 zusammen mit der Zuleitung 79 bildet im Falle einer solchen Ausführung also die Zuleitung zu dem strahlenförmig verlaufenden Leitungssystem, dem z. B. die Schienen 69 bis 72 angehören, deren äußere Enden an dem metallischen Tragring 57 elektrisch angeschlossen sind. In der Darstellung nach den Fig. 8 und 9 ist noch ein Ring von polygonaler Grundform aus Isoliermaterial wiedergegeben, der mit 65 a bezeichnet ist. Er kann zusammen mit dem Isolierring 65, welcher die metallischen Ringe 57 und 66 gegeneinander abstützt, unmittelbar aus einem Stück hergestellt sein. Dieser Isolierring 65 α ist als Träger für die Eisenkerne einer Anzahl von Wandlern 81 benutzt. Von diesen ist je einer jeder der Verbindungsleitungen 67 zwischen einem der Gleichrichterelemente 58 und dem Ring 66 bzw. den Anschlußstellen 68 derart zugeordnet, daß diese Leitungsstücke 67 in Form eines einzigen Leiters eine Windung der bzw. die Primärwicklung dieser Wandler bilden. Diese Wandler können entweder Überstromwandler oder Rückstromwandler sein und nach Art von Sättigungsstromwandlern benutzt werden, deren mit einer Vormagnetisierungswicklung versehene Eisenkerne aus einem vorzugsweise magnetisch hochwertigem Material, wie z. B. Nickeleisen oder Kobalteisen, bestehen und gegebenenfalls in Form von Bandringkernen hergestellt sein können.

In der Zeichnung ist ferner noch in Form der an demRing36 aus Isoliermaterial eingetragenen Reihenschaltungen aus Widerständen und Kondensatoren schematisch angedeutet, daß dieser isolierende Tragring 36 gegebenenfalls unmittelbar noch die Funktion eines Trägers von Schaltungselementen übernehmen kann, welche zweckmäßig Zubehörteile einer solchen Halbleiterventilanordnung sein können. Es hat sich nämlich in vielen Fällen als zweckmäßig erwiesen, den Halbleiterelementen mit Rücksicht auf den bei der Kommutierung an ihnen wirksam werdenden Trägerstaueffekt diese zusätzlichen Schaltungselemente parallel zu schalten, um auf diese Weise von diesem Trägerstaueffekt herrührende nachteilige Erscheinungen bei der Kommutierung zwischen den Gleichrichteranordnungen in einer solchen Stromrichteranlage zu beseitigen bzw. diese in einer erwünschten Weise zu beherrschen. Ein Beispiel einer solchen Parallelschaltung zu dem einzelnen Schaltungselement würde eine solche Reihenschaltung aus einem Kondensator und einem Ohmschen Widerstand sein.

Eine solche Gleichrichteranordnung kann bekanntermaßen im Sinne eines Quecksilberdampfgleichrichters auch mit einer Anschnittsteuerung oder Teilaussteuerung während jeder Periode oder Halbwelle des Wechselstromes betrieben werden, so daß also die Stromführung des einzelnen Ventils erst zu einem gewissen Zeitpunkt im Verlauf der positiven Halbwelle des Wechselstromes einsetzt, indem die Reihe mit der einzelnen Ventilanordnung eine in ihrer Vormagnetisierung steuerbare Regeldrossel benutzt wird, deren Sättigungsgrad mit Hilfe eines Steuerstromes vor dem Beginn der Übernahme des Verbraucherstromes eingestellt wird. Während der Stromübernahme geht die Drossel in die Sättigung und verbleibt in dieser, bis der über sie fließende Verbraucherstrom wieder absinkt. Eine solche Regeldrossel ist in Fig. 8 ebenfalls angedeutet. Von dieser Regeldrossel ist erstens der Eisenkern 82 dargestellt, der über einen Isolierkörper 83 in dem Säulensystem getragen ist. Die' Arbeitswicklung dieser Regeldrossel wird unmittelbar durch den Leiter 75 gebildet. Zweitens ist die zur Steuerung der Regeldrossel benutzte Wicklung allerdings nur schematisch angedeutet und mit 84 bezeichnet.

In der Fig. 9 ist ferner noch gezeigt, wie der Hohlraum, der von dem Mantel der Käfigform umschlossen ist, für die Unterbringung von Teilen der elektrischen Anlage ausgenutzt werden kann. Nach der Darstellung der Fig. 9 sind die radial verlaufenden und in dem Schnitt in der rechten Hälfte dieser Figur unmittelbar sichtbaren Stege 69 bis 72, welche als elektrische Verbindungsleitungen zwischen dem zentral angeordneten Leiter 75 und den Ecken des polygonalen Ringes 57, wie bereits beschrieben, benutzt sind, zugleich noch für die weitere Funktion ausgenutzt, Kühlfahnen zu tragen, über welche die an den Gleichrichterelementen 58 anfallende elektrische Verlustwärme in wirksamer Weise abgeführt werden kann. Auch die in dem linken Teil der Anordnung radial zum Tragring 57 der Gleichrichterelemente 58 verlaufenden Stege, welche jedoch unterhalb der sichtbaren Stege 72α·, 73, 74 und 69 a. zum Ring 66 liegen, sind Träger solcher Kühlfahnen. Diese Kühlfahnen sind in der Darstellung an den Stegen jeweils mit 86 bzw. 87 bezeichnet. 86 und 87 sind zwei in radialer Richtung aufeinanderfolgende Systeme von Kühlfahnen. In dem Kühlfahnensystem 86 laden die Kühlfahnen mit größeren Flächenteilen von dem Steg aus als in dem System 87. Diese verschiedene Ausdehnung der Kühlfahnen ist gewählt, um den in dem Hohlraum des Käfigs vorgegebenen Raumverhältnissen Rechnung zu tragen. Es kann auch eine entsprechend größere Stufenzahl für den Aufbau der Kühlfahnen in der Richtung von der Innenmantelfläche des Ringes 57 zum Zentrum gewählt werden. Wie aus der Darstellung zu entnehmen ist, wird die an den Gleichrichterelementen anfallende elektrische Verlustwärme diesen Kühlfahnen über die Körperteile des Ringes 57, also die Polygonseiten 57 a usw., und die Stege 69 bis 72 usw. zugeführt. Dieser Funktion der genannten Teile, den Kühlfahnen die an den Gleichrichterelementen anfallende elektrische Verlustwärme in wirksamer Weise zuzuführen, damit sie von den Kühlfahnen in wirksamer Weise an den Kühlluftstrom abgegeben wird, der von dem Lüfter 62 erzeugt wird, kann durch eine besondere Querschnittsbemessung dieser als Wärmeleitbrücken wirkenden Teile Rechnung getragen werden, damit auch an den von dem Entstehungsort der elektrischen Ver-

009 569/340

lustwärme entfernter liegenden Kühlfahnen noch ein ausreichendes Temperaturgefälle gegen das umgebende Kühlmittel besteht und somit eine wirksame Wärmeabfuhr stattfindet. Soweit die Innenflächen des polygonalen Ringes 57 nicht für die Anordnung der Gleichrichterelemente benötigt werden, können sie zusätzlich auch noch mit Kühlfahnen besetzt werden.

Wenn im vorstehenden von Kühlfahnen gesprochen ist, so soll damit nicht an eine ausschließliche bestimmte Form dieser Kühlfahnen, z. B. in Form ebener Platten, gedacht werden, denn die für die Wärmeabfuhr an das umgebende Kühlmittel bestimmten Teile können auch eine andere Raumform haben. Sie können in diesem Sinne z. B. durch röhrenförmige Körper gebildet werden, welche mit ihrer Grundfläche an ihrem die Wärmeleitbrücke bildenden Träger befestigt sind und in ihrer Achsrichtung von diesem Träger ausladen.

Die vorliegende Anordnung braucht bei ihrer räumlichen Aufstellung nicht oberhalb einer öffnung im Boden der elektrischen Anlage angeordnet zu sein. Die Aufbauform kann auch derart gewählt sein, daß die einzelne Einheit zusammen mit anderen Einheiten auf einer durchgehenden Fläche eines Raumes unter Zuhilfenahme von laternenförmigen Trägern oder auf einzelnen Säulen angeordnet wird, so daß eine wirksame Führung eines forcierten Kühlmittelstromes möglich ist, wenn es nicht bereits ausreichend ist, eine Konvektionskühlung an der einzelnen Ventilanordnung zu benutzen. Der Lüfter bzw. das Umwälzorgan für das Kühlmittel kann entweder einen Druckkühlstrom oder einen Saugkühlstrom erzeugen und je nach den vorliegenden Verhältnissen in Verbindung damit am oberen und unteren Ende der einzelnen Einheit angeordnet werden.

Eine Anordnung nach den Fig. 8 und 9 kann auch eine dahingehende Abwandlung erfahren, daß die einzelnen Gleichrichterelemente mit ihren Gehäuseachsen in bezug auf die Achsrichtung des Käfigs parallel zu dieser angeordnet sind. Das würde bedeuten, daß als Träger für sie z. B. eine kreisringförmige Scheibe benutzt wird, deren Achsrichtung mit der Achse der grundsätzlichen Käfigform zusammenfällt, wie es in der Fig. 8 beispielsweise für den Träger 65 α der Wandler 81 der Fall ist. Die Kühlfahnen könnten in diesem Falle gegebenenfalls unmittelbar individuell für die einzelnen Gleichrichterelemente vorgesehen sein, wobei diese Kühlelemente dann ihrerseits einen zylinderförmigen oder prismatischen Kanal umschließen, aus welchem mittels eines Lüfters zwischen diesen Kühlfahnen hindurch ein entsprechender Luftstrom hinausgeschickt oder zwischen den Kühlfahnen in den genannten Kanal aus dem die Anordnung umgebenden Raum hineingesaugt wird.

Die Fig. 10 veranschaulicht ein weiteres Beispiel, bei welchem für den Einbau der Gleichrichterventile etwa grundsätzlich die gleiche Anordnung beibehalten worden ist wie in dem Aufbau nach den Fig. 8 und 9. Dieses Beispiel zeigt jedoch eine Ausführungsform, wobei jeweils je Stab des gesamten, aus zwei Käfigen aufgebauten Käfigsystems zwei Gleichrichterelemente in Reihenschaltung zueinander angeordnet sind. In dieser Ausführung bezeichnen 88 bzw. 89 jeweils je ein solches Käfigsystem, welches entsprechend der Fig. 8 aus einem Ring 57 als Träger einer Anzahl von Gleichrichterelementen 58 und einem weiteren Anschlußring 66 sowie entsprechenden strahlenförmig verlaufenden Zuleitungen, z.B. 69 bis 72 bzw. 69a, 72 a, 73, 74, besteht, die im Sinne der Fig. 6 zu Anschlußleitern 35 und 45 führen bzw. zu einem zwei Käfiggrundflächen elektrisch miteinander verbindenden Leiter 48. Der Tragring des Systems 88 ist mit 90 bezeichnet, die Gleichrichterelemente mit 91, der zweite Anschlußring mit 92. Dieser zweite Anschlußring 92 ist über strahlenförmig verlaufende Zuleitungen an den Leiter93 angeschlossen, der z.B. dem Leiter 45 nach dem Schema der Fig. 6 entsprechen möge. Für die Einheit 89 ist der Tragring für die Gleichrichterelemente 95 mit 94 bezeichnet und der

ίο Anschlußring, an welchen die biegsamen Anschlußleitungen der anderen Pole der Gleichrichterelemente 95 angeschlossen sind, mit 96. Von diesem Ring 96 erstrecken sich wieder nicht besonders dargestellte Leitungen radial nach innen zu einem zentralen Leiter, der wiederum mit strahlenförmig verlaufenden Leitern elektrisch verbunden ist, die an den Ring 90 angeschlossen sind. Aus der Darstellung ist zu entnehmen, daß eine solche Anordnung dadurch in ihrem Aufbau vereinfacht werden kann, daß eine unmittelbare elektrische Verbindung zwischen den Ringen 90 und 96 hergestellt wird. Das kann entweder über besondere Leitungsschienen oder unmittelbar durch den Ring 97 erfolgen, über welchen der Tragring 90 gegen den Ring 96 abgestützt ist, oder durch ein unmittelbares Aufeinandersetzen und gegebenenfalls zusätzliches mechanisches und elektrisches Verbinden der Teile 90 und 96 erfolgen, so daß dieser besondere Zwischenring 97 dann auch, wenn nicht aus anderen Gründen zweckmäßig beibehalten, in Fortfall kommen könnte. Die Einheit 89 ist über einen elektrisch isolierenden Ring 98 von einem laternenförmigen Körper 99 getragen, dessen Aussparungen in der Mantelfläche mit 99» bezeichnet sind. Die zweite gemeinsame Zuleitung zu der Säule an der Einheit 89 bildet die Schiene 93 α. Dieser Körper 99 ist auf dem Boden 100 der elektrischen Anlage aufgestellt. In seinem Hohlraum ist der Lüfter 101 angeordnet. Durch diesen wird ein Kühlmittelstrom in vertikaler Richtung durch den Hohlraum der Käfigform hindurch erzeugt. An den Ringen 97 und 98 sind wieder schematisch Reihenschaltungen aus Kondensatoren und Widerständen angedeutet. Das soll wieder darauf hinweisen, daß im Falle der Benutzung von Schaltungselementen parallel zu den einzelnen Gleichrichterelementen ζ. Β. mit der Funktion, Hilfseinrichtungen für die Beherrschung des an den Gleichrichterelementen auftretenden Trägerstaueffektes zu sein, jeder dieser Ringkörper unmittelbar als Träger dieser Hilfsschaltungselemente ausgenutzt werden könnte, wie es bereits im Zusammenhang mit den Fig. 8 und 9 erläutert worden ist. Es würde in diesem Sinne der Ring 98 z. B. die Schaltungselemente tragen, welche den Gleichrichterelementen 95 am Tragring 94 parallel geschaltet werden, und der Ring 97 die entsprechenden Schaltungselemente, welche den Gleichrichterelementen 91 parallel geschaltet werden, die in der Einheit 88 vom Ring 90 getragen sind.

Das weitere Ausführungsbeispiel gemäß den drei einander entsprechenden Rissen nach den Fig. 11 bis 13 zeigt eine Aufbauform, in welcher mehrere Ventilanordnungen einander zugeordnet sind, wie sie beispielsweise für eine Brückenschaltung im Anschluß an ein dreiphasiges Netz erforderlich sein würden, die also sechs Ventilanordnungen, je eine für jeden Zweig der dreiphasigen Brückenanordnung, enthält. Diese Aufbauform ist zugleich ein Ausführungsbeispiel dafür, daß die säulenartigen Einheiten der einzelnen Ventilanordnungen auch als horizontal von einem Träger ausladende Systeme angeordnet werden können. Die einzelnen Ventilanordnungen, die aus

einer Mehrzahl von parallel geschalteten Halbleiterelementen bestehen, jedoch auch gleichzeitig gegebenenfalls je Zweig der Parallelschaltung mehrere in Reihe geschaltete Halbleiterelemente aufweisen können, sind in den Fig. 11 und 12 nur schematisch angedeutet. Diese sechs Ventilanordnungen der Brückenschaltung sind in den Figuren mit 102 bis 107 bezeichnet. Die einzelne Käfigform bzw. Säule ist mit der einen Grundfläche in der Mantelfläche eines Kühlkanals 108 angeordnet, durch welchen der Lüfter 109 einen Gesamtkühlluftstrom hindurchschickt, welcher in der einzelnen der Einheiten 102 bis 107 dann in Form eines anteiligen Kühlluftstromes seinen Weg z. B. senkrecht zur Achse des Kühlschachtes 108 durch die Hohlräume der einzelnen Käfigformen der Einheiten 102 bis 107 hindurch nimmt. Um eine einwandfrei wirksame Führung des Kühlluftstromes beim Übergang von dem Kühlschacht 108 zu den Einheiten 102 bis 107 zu gewährleisten, sind an den entsprechenden Stellen in dem Kühlschacht 108 noch besondere Leitbleche 110 vorgesehen. Die elektrischen Zuleitungen zu der Brückenschaltung dieses Systems vom Netz bzw. dem Speisetransformator werden durch die drei Schienen 111 bis 113 gebildet. Diese erstrecken sich in zwei Zweigen, die jeweils mit α und b bezeichnet sind, also z. B. die Schiene 111 in zwei Zweigen 111 a und 111 b, zu je zwei Ventilanordnungen in zwei Zweigen der Brücke. Das ist in dem vereinfachten Schaltungsschema nach der Fig. 14 noch leichter zu erkennen, in welchem die gleiche Zuordnung der Halbleiterventilanordnungen gewählt ist, wie sie in der räumlichen Aufbauform nach den Fig. 11 bis 13 angewendet ist. So teilt sich von den wechselstromseitigen Anschlußleitungen der Stromrichteranordnung ζ. Β. die Schiene 111, wie angeführt, in die beiden Anschlußschienen lila und 111 b auf. Von diesen ist die Schiene lila an den einen Pol der Ventilanordnung 107 und die Schiene 111 b an den einen Pol der Ventilanordnung 102 angeschlossen. Unter Berücksichtigung der gewählten Schaltung ist auch die elektrische Verbindung zwischen den Anschlußschienen und den anderen Ventilanordnungen zu erkennen. Die anderen Pole der Ventilanordnungen sind in entsprechenden Gruppen an die Gleichstromsammelschienen 114 bzw. 115 der Anlage angeschlossen. 116 bezeichnet eine Umkleidung der Anordnung, aus welcher durch die obere Mantelfläche die Anschlußleitungen 111 bis 113 zur Wechselstromseite der Anlage heraustreten. Durch öffnungen im Boden der Anlage sind die Gleichstromsammelschienen 114 und 115 herausgeführt. Die gesamte Stromrichteranordnung ist von dem Boden 117 der elektrischen Anlage getragen.

Wie aus der schaltungsmäßigen Darstellung nach Fig. 14 zu entnehmen ist, muß auf eine sinngemäße Polung der Gleichrichterelemente geachtet werden, damit eine solche entsprechende Leitungsführung möglich ist, wie sie die Darstellung zeigt. Bei Benutzung einer Einheit mit dem grundsätzlichen Aufbau nach den Fig. 8 und 9 müßte unter Beibehaltung von Gleichrichterelementen gleichartigen Aufbaues, wobei also stets der gleiche Pol des in die Fassung eingeschlossenen Gleichrichterelementes an diese Gehäusefassung angeschlossen ist, diesem Umstand durch die Herausführung des entsprechenden der gemeinsamen Anschluß leiter 75 bzw. 79 und 80, der mit dem entsprechenden der Anschlußringe 57 bzw. 66 einer solchen Anordnung nach Fig. 8 verbunden ist, an dem äußeren Ende der einzelnen Säule Rechnung getragen werden. Die entsprechende Anpassung des Aufbaues jeder der Ventilanordnungen der parallel geschalteten Halbleiterventile für den Einbau in eine solche elektrische Brückenschaltung läßt sich auf einfache Weise dadurch erreichen, daß gegebenenfalls die Anschlußringe 66 und 57 in ihrer Übereinanderanordnung vertauscht werden. So würde beispielsweise für die übereinander angeordneten Ventilanordnungen 105 bis 107 ein Aufbau gewählt werden, in welchem von der Achse des Kühlschachtes 108 bzw. von der an diesem angesetzten Grundfläche der einzelnen säulenförmigen Einheit aus gerechnet, in der einzelnen Einheit dem Tragring 57 der Anschluß ring 66 folgt. In der Gruppe, welche die Einheiten 102 bis 104 enthält, würde sinngemäß, von der Achse des Kühlschachtes 108 aus gerechnet, in der einzelnen Einheit dem Anschlußring 66 der Tragring 57 mit den Gleichrichterelementen folgen.

Während nach dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 11 bis 13 die verschiedenen Ventileinheiten einer Stromrichterschaltung an einen gemeinsamen Träger bzw. in einem gemeinsamen Gerüst in horizontaler Lage angeordnet sind, kann bei anderen Ausführungsformen der Ausbau der Stromrichteranlage auch derart gewählt werden, wie er bei der Zusammenstellung aus Ventilen vom Charakter der Quecksilberdampfentladungsgefäße geläufig ist, indem die einzelnen Ventileinheiten nach Art von Einanodengefäßen nebeneinander auf dem Boden der Anlage in einer oder mehreren Reihen oder sonstigen gegenseitigen Zuordnungen angeordnet sind.

Ein solches Ausführungsbeispiel für den Einbau von Halbleiterventileinheiten veranschaulichen die Fig. 15 bis 17 in drei einander entsprechenden Rissen. Auf dem Boden 118 der Anlage ist zunächst ein Luftkasten 119 angeordnet, der mittels der Lüfter 120 und 121 durch die öffnungen 122 und 123 mit Kühlluft beschickt wird. Von diesem Luftkasfen werden die einzelnen Ventilanordnungen 124 bis 129 getragen, von denen jede wiederum aus mehreren parallel geschalteten Halbleiterelementen bestehen möge. Diese Ventilanordnungen sollen gemeinsam wieder eine Drehstrombrückenschaltung bilden, deren Speisung vom Transformator bzw. Wechselstromnetz über die Schienen 131 bis 133 und die an diese anschließenden Schienen 134 bis 136 erfolgt. Die gleichstromseitigen Sammelschienen der Stromrichteranlage sind mit 137 und 138 bezeichnet. Auf dem Boden der Anlage ist ferner noch ein Geräteschrank 139 vorgesehen, durch welchen die Gleichstromsammelschienen hindurchgeführt sind. In diesem Schrank sollen z. B. Schutzeinrichtungen angeordnet sein, die überstromabhängig oder rückstromabhängig betätigt werden, sowie Hilfseinrichtungen für die Steuermagnetisierung benutzter Regeldrosseln und eine Vormagnetisierung benutzter Sättigungswandler od. dgl.

Claims (30)

Patentansprüche:

1. Stromrichteranlage für hohe Ströme mit Halbleiterventilanordnungen, die jeweils mehrere Gleichrichterelemente in Parallelschaltung zur anteiligen Führung des Gesamtstromes der einzelnen Ventilanordnung enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung einer gegenseitigen Beeinflussung der einzelnen Parallelzweige im Sinne einer Strom Verdrängung die parallel geschalteten Halbleiterventile zusammen mit ihren Zu- und Ableitungen nach Art der Stäbe des Mantels eines Käfigs in gleichmäßiger Verteilung in Bezug aufeinander in dessen Umfangsrichtung und in bezug auf eine durch die Grundflächen der Käfigform geführte Symmetrieachse angeordnet

und die Zu- und Ableitungen zu den bzw. von den als Käfigstäbe angeordneten Leitungen strahlenförmig etwa von der genannten Achse der Käfigform ausgehen, wo auch die Zu- und Ableitungen zu der gesamten Ventilanordnung angeschlossen sind.

2. Stromrichteranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieStromzu-und-abführungen zu dem Ausgangspunkt der strahlenförmig auseinandergehenden parallel geschalteten Zweigleitungen in dem den Käfigen benachbarten Bereich in der Achse des Käfigs geführt sind.

3. Stromrichteranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Käfigformen mit Halbleiterventilen gleichachsig hintereinander angeordnet sind.

4. Stromrichteranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Käfigformen mit Halbleiterventilen gleichachsig übereinander angeordnet sind. ao

5. Stromrichteranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Käfigformen mit Halbleiterventilen gleichachsig ineinander angeordnet sind.

6. Stromrichteranlage nach einem der An-Sprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Käfigformen mit den Gleichrichterventilen elektrisch in Reihe geschaltet sind.

7. Stromrichteranlage nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Käfigformen elektrisch zueinander parallel geschaltet sind.

8. Stromrichteranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Käfigformen mit je einer ihrer Grundfläche derart benachbart liegen, daß diejenigen Elemente, welche in den benachbarten Käfigen aus mindestens einem Gleichrichterelement und dessen Zu-und Ableitung bestehende Stäbe bilden, an deren Enden miteinander entweder unmittelbar oder über nur kurze Leitungsstückeelektrisch verbunden werden können.

9. Stromrichteranlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichachsig liegenden Käfigformen mit ihren Stäben in der Umfangsrichtung der Käfige gegeneinander versetzt angeordnet sind.

10. Stromrichteranlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß an einem oder beiden Enden der einzelnen Käfigformen für die verschiedenen Käfige konzentrisch zueinander liegende gemeinsame Anschlußleitungen vorgesehen sind.

11. Stromrichteranlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Käfigform die Gleichrichterventile in benachbarten Käfigstäben in räumlich verschiedener Höhe bzw. in verschiedener Entfernung von den Grundflächen der Käfigform angeordnet sind.

12. Stromrichteranlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungslinie der in der Umfangsrichtung an der Käfigform aufeinanderfolgenden Gleichrichterventile Zickzackform hat.

13. Stromrichteranlage nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichterventile in mehreren aufeinanderfolgenden Käfigstäben in ihrer Entfernung von der einen Grundfläche zunehmen, um dann nach einer gewissen Folge wieder in der gleichen Entfernung von dieser Grundfläche zu beginnen, so daß eine Verbindungslinie der in der Umfangsrichtung der Käfigform aufeinanderfolgenden Gleichrichterventile sägezahnförmig mit verschiedener Steilheit der Flanken der einzelnen Sägezahnform gestaltet ist.

14. Stromrichteranlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundflächen der Käfigform verschiedene Flächenausdehnungen aufweisen.

15. Stromrichteranlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die je Ventilanordnung parallel geschalteten Halbleiterventile an einem gemeinsamen hohlkörperförmigen Träger angeordnet sind.

16. Stromrichteranlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper die Form eines Ringzylinders oder eine konische Form hat.

17. Stromrichteranlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper eine prismatische oder pyramidenförmige Grundform mit polygonalen Grundflächen hat.

18. Stromrichteranlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die die Gleichrichterelemente tragenden Hohlkörper als metallische Körper ausgebildet sind und unmittelbar einen gemeinsamen elektrischen Anschluß der parallel geschalteten Gleichrichterelemente bilden.

19. Stromrichteranlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß sich von dem die Gleichrichterelemente tragenden metallischen Hohlkörper schienenförmige Körper zu einer zentralen gemeinsamen Zuleitung erstrecken.

.20. Stromrichteranlage nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die schienenförmigen Körper gleichzeitig Träger von im Hohlraum der als Kühlschacht benutzten Käfigform angeordneten Kühlfahnen sind, zu welchen der metallische Tragring der Gleichrichterelemente und diese strahlenförmig verlaufenden metallischen, Stromleitungen bildenden Schienen gleichzeitig die Wärmeleitbrücken für die Abführung der an den Gleichrichterelementen anfallenden elektrischen Verlustwärme von diesen Elementen bilden.

21. Stromrichteranlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb oder unterhalb des gemeinsamen Trägers der Gleichrichterventile einer Parallelschaltung ein weiterer metallischer Hohlkörper als Sammelschiene angeordnet ist, an welchen die anderen Pole der parallel geschalteten Gleichrichterelemente und die eine für die Gleichrichterelemente gemeinsame Zuleitung gegebenenfalls über strahlenförmig verlaufende elektrische Anschlußleiter bzw. -schienen angeschlossen sind, und daß zwischen beiden Hohlkörpern ein geeigneter isolierender Tragring für die elektrische Trennung der beiden Pole der Ventilanordnung vorgesehen ist.

22. Stromrichteranlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die säulenartige Übereinanderanordnung der hohlkörperförmigen elektrischen Trag- bzw. Anschlußkörper ergänzt ist durch einen hohlkörperförmigen Träger, über welchen die Ventilanordnung entweder unmittelbar oder mittelbar von dem Boden der Stromrichteranlage oder einen mehreren Ventilanordnungen einer Stromrichterschaltung gemeinsamen Träger bzw. ein diesen gemeinsames Gerüst getragen ist.

23. Stromrichteranlage nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der isolierende Träger der Säule gleichzeitig als Träger für Hilfsschaltungselemente der Stromrichteranlage benutzt ist, wie z. B. Schaltungselemente, welche den einzelnen Gleichrichterelementen zur Beherrschung des an ihnen am Ende einer Stromführungszeit auftretenden Trägerstaueffektes zugeordnet sind.

24. Stromrichteranlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Tragkörper von Gleichrichterelementen und Anschlußringe sowie isolierende Zwischenringe von Hohlkörperform zu einer Säule übereinander angeordnet sind und zwischen den übereinander angeordneten Gleichrichterelementesystemen eine gemeinsame elektrische Schaltung hergestellt ist.

25. Stromrichteranlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß jede Säule aus mindestens einer parallel geschaltete Ventile enthaltenden Anordnung von einer besonderen Kühleinrichtung mit Kühlmittel beschickt ist.

26. Stromrichteranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere säulenartige Ventilanordnungen an der Wand eines Kühlschachtes mit ihrer Längsachse senkrecht bzw. geneigt zu dessen Achse angeordnet sind und aus einem im Kühlschacht geförderten gemeinsamen Kühlmittelstrom anteilig beliefert werden.

27. Stromrichteranlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß mit der einzelnen Ventilanordnung unmittelbar eine Regeldrossel mechanisch zusammengebaut ist, mittels welcher durch Steuerung ihrer Vormagnetisierung eine Anschnitt- bzw. Teilaussteuerung der Spannungskurve des Wechselstromes, welcher dem Stromrichter zugeführt wird, in jeder Periode dieses Wechselstromes herbeigeführt werden kann.

28. Stromrichteranlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in der Parallelschaltung jedem einzelnen Gleichrichterelement oder mindestens jeder Reihenschaltung parallel geschalteter Elemente je ein Wandler für Überwachungszwecke zugeordnet ist und vorzugsweise diese Wandler an einem gemeinsamen Träger angeordnet sind.

29. Stromrichteranlage nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der biegsame Anschlußleiter von dem einen Pol des Gleichrichterelementes unmittelbar in Form eines einzigen Leiters als Primärwicklung durch den Eisenkern des für die Überwachung benutzten Wandlers, der vorzugsweise ein Sättigungsstromwandler ist, hindurchgeführt ist.

30. Stromrichteranlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer einfachen Leitungsführung für bestimmte Schaltungen, z. B. für eine Gleichstrombrückenschaltung, die Folge der Hohlkörper, welche Anschluß-Sammelschienen oder Träger von Halbleiterelementen bilden, in dem säulenförmigen Aufbau der verschiedenen, den gesamten Stromrichter bildenden einzelnen Ventilanordnungen derart verschieden gewählt ist, daß entweder die Zuleitung zu dem einen oder dem anderen der Pole der Gleichrichterelemente am oberen Ende der Säule heraustritt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 849 727.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

© 009 569/340 7.60