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Hochspannungsgleichrichtersäule Ein Halbleitergleichrichter, dessen
höchste zulässige Sperrspannung ein Vielfaches der höchsten zulässigen Sperrspannung
einer Halbleiterzelle beträgt, weist eine Anordnung von Halbleiterzellen auf, bei
der die Halbleiterzellen derart in Reihe geschaltet sind, daß der eine der beiden
Pole einer Halbleiterzelle mit dem zu ihm entgegengesetzten Pol der vorhergehenden
Halbleiterzelle und der andere der beiden Pole der Halbleiterzelle mit dem zu ihm
entgegengesetzten Pol der nachfolgenden Halbleiterzelle verbunden ist und daß der
Pol der ersten Halbleiterzelle der Halbleiterzellenreihe, der nicht mit dem Pol
einer anderen Halbleiterzelle verbunden ist, der eine Pol des Halbleitergleichrichters
und der Pol der letzten Halbleiterzelle der Halbleiterzellenreihe, der nicht mit
dem Pol einer anderen Halbleiterzelle verbunden ist, der entgegengesetzte Pol des
Halbleitergleichrichters ist.
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Es ist bekannt, bei derartigen Hochspannungsgleichrichtersäulen mit
mehreren elektrisch in Reihe geschalteten Siliziumgleichrichterzellen die Gleichrichterzellen
in mehreren aufeinandergestapelten zylindrischen, flachen Kammern unterzubringen,
deren stirnseitige Begrenzung durch Metallteller erfolgt.
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Die Erfindung bezieht sich auf derartige Hochspannungsgleichrichtersäulen
und besteht darin, daß die Kammern auf der Zylindermantelseite offen sind, daß die
Innenwand jeder Kammer durch ein axiales vierkantiges Isolierrohrstück gebildet
wird, das mit den stirnseitigen Metalltellern, die einen zur Kammerinnenseite hin
umgebogenen äußeren Rand aufweisen, und mit einer zu den Metalltellern parallelen,
die Kammer in zwei Hälften aufteilenden Isolierscheibe verbunden ist, daß die einzelnen
Kammern auf einem vierkantigen, dem Querschnitt des von der Innenwand der Kammer
eingeschlossenen Hohlraums angepaßten Isolierstab derart aufgereiht sind, daß jeweils
der Metallteller mit der einen Polarität einer Kammer an dem Metallteller der anderen
Polarität der benachbarten Kammer anliegt und daß je eine Feder an den Enden des
Isolierstabes die Kammer zusammendrückt.
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Die Isolierscheibe jeder Kammer ist zweckmäßig eine quadratische Scheibe
aus Isolierstoff, deren Diagonale kleiner, aber angenähert gleich dem Durchmesser
der beiden Metallteller jeder Kammer ist. Sie kann zwei oder eine andere geradzahlige
Anzahl Ausschnitte zur Einsenkung von einem oder mehreren der RC-Glieder zu jeder
Siliziumzelle sowie Durchbohrungen zur Durchführung und Stützung der Verbindungsleitungen
von RC-Gliedern und Siliziumzellen aufweisen. In jeder Kammerhälfte ist bei einem
Ausführungsbeispiel eine mit RC-Gliedern beschaltete und durch die elektrischen
Verbindungsleitungen gehalterte Siliziumzelle angeordnet, die mit der mit RC-Gliedern
beschalteten Siliziumzelle der anderen Kammerhälfte in Reihe geschaltet ist. Der
eine Pol der Siliziumzelle in der einen Kammerhälfte ist mit dem einen, die eine
Seitenfläche dieser Kammerhälfte bildenden Metallteller und der entgegengesetzte
Pol der Siliziumzelle in der anderen Kammerhälfte mit dem anderen, die andere Seitenfläche
dieser Kammerhälfte bildenden Metallteller elektrisch leitend verbunden. Die Verwendung
von Metalltellern zum Aufbau der einzelnen Kammern ermöglicht eine gleichmäßige
Potentialverteilung längs der Hochspannungssäule.
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Die Hochspannungssäule hat zweckmäßig an jedem Ende eine die elektrische
Potentialverteilung am Säulenende begünstigende und in elektrischem Kontakt mit
dem Metallteller der benachbarten Kammer stehende Metallkappe.
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Ein Vorteil der Anordnung gemäß der Erfindung besteht darin, daß die
Vierkantausführung des Isolierstabes und des Isolierstückes der Kammern eine Drehung
der Kammern um die Achse der Hochspannungssäule verhindern.
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Die Anordnung gemäß der Erfindung eignet sich besonders für einen
Einbau der Hochspannungssäulen in einen mit Öl, Chlophen od. dgl. gefüllten Kessel.
Die Berührung der Siliziumzellen und RC-Glieder mit der Flüssigkeitsfüllung des
Kessels ermöglicht eine Steigerung der Wärmeabführung.
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Ein vorteilhafter Zusammenbau von mehreren Hochspannungssäulen gemäß
der Erfindung besteht
darin, daß die Hochspannungssäulen an zwei
mit etwa einer Säulenlänge Abstand voneinander entfernten und mit ihren Hauptflächen
zueinander parallel angeordneten Isolierstoffstegen mittels auf den Hauptflächen
angebrachter, der elektrischen Serienschaltung der Gleichrichtersäulen dienender
leitender Schienen gegeneinander versetzt abwechselnd auf der einen und auf der
anderen Seite der Isolierstoffstege befestigt sind. Hierzu sind auf jedem Isolierstoffsteg
die Schienen so angebracht, daß ihre Enden über die Kanten der Isolierstoffstege
überstehen. Das eine Ende einer Hochspannungssäule ist mit dem einen Ende einer
auf dem einen Isolierstoffsteg angebrachten Halteschiene verbunden, das andere Ende
dieser Hochspannungssäule ist mit dem einen Ende einer auf dem anderen Isolierstoffsteg
angebrachten Halteschiene verbunden. -- -Die Halteschiene, die an ihrem einen Ende
mit dem Ende der einen Polarität der sich auf einer Seite der beiden Isolierstoffstege
befindenden Hochspannungssäule verbunden ist, ist an ihrem anderen Ende mit dem
Ende der entgegengesetzten Polarität der einen der beiden benachbarten, sich auf
der anderen Seite der beiden Isolierstoffstege befindenden Hochspannungssäule verbunden.
Die Halteschiene, die an ihrem einen Ende mit dem Ende der entgegengesetzten Polarität
der sich auf der einen Seite der beiden Isolierstoffstege befindenden Hochspannungssäule
verbunden ist, ist an ihrem anderen Ende mit dem Ende der einen Polarität der anderen
der beiden benachbarten, sich auf der anderen Seite der beiden Isolierstoffstege
befindenden Hochspannungssäulen verbunden.
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Der Siliziumgleichrichteraufbau von der Form einer Hochspannungssäule
gemäß der Erfindung sowie ein besonders vorteilhafter Zusammenbau von mehreren Hochspannungssäulen
gemäß der Erfindung wird an Hand der F i g. 1 bis 4 in bevorzugten Ausführungsbeispielen
erläutert.
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F i g. 1 zeigt in zum Teil schematischer Darstellung eine Hochspannungssäule
in Ansicht und Teile von ihr im Schnitt. In F i g. 2 ist in zum Teil schematischer
Darstellung eine Kammer in einem Schnitt senkrecht zur Säulenachse gezeichnet. Die
Lage des Schnittes ist in F i g. 1 durch die strichpunktierte Linie und die Pfeile
A angedeutet.
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Die zylindrischen, flachen, auf der Zylindermantelseite offenen Kammern
1 enthalten jeweils zwei Siliziumzellen 2. Jede Kammer 1 besteht aus einem axialen
vierkantigen Isolierrohrstück 3 sowie einer den Kammerraum in zwei Hälften aufteilenden
mit dem Isolierrohrstück 3 verbundenen Isolierscheibe 4 in einer Ebene senkrecht
zur Kammerachse 5 und zwei Metalltellern 6. Die Metallteller 6 sind
an ihrem äußeren Rand 7 zur Kammerinnenseite hin umgebogen und liegen an ihrem inneren
Rand 8 auf dem vierkantigen Isolierrohrstück 3 auf. Die Isolierscheibe 4 ist eine
quadratische Scheibe aus Isolierstoff, deren Diagonale kleiner, aber angenähert
gleich dem Durchmesser der beiden Metallteller 6 ist. Sie weist zwei Ausschnitte
4 a zur Einsenkung von je einem der RC-Glieder 10 zu jeder Siliziumzelle
2 sowie Durchbohrungen zur Durchführung und Stützung der Verbindungsleitungen von
RC-Gliedern 10 und Siliziumzellen 2 auf. In jeder Kammerhälfte ist eine mit RC-Gliedern
10 beschaltete Siliziumzelle 2 angeordnet, die mit der mit RC-Gliedern
10 beschalteten Siliziumzelle 2 der anderen Hälfte in Reihe geschaltet ist.
Der eine Pol der Siliziumzelle 2 in der einen Kammerhälfte ist elektrisch leitend
mit dem einen Metallteller 6 der Kammer verbunden und der entgegengesetzte Pol der
Siliziumzelle 2 in der anderen Kammerhälfte mit dem anderen Metallteller 6 der Kammer.
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Auf einem vierkantigen Isolierstab 11, der einen kleineren, aber mit
dem Querschnitt des vierkantigen Isolierrohrstücks 3 senkrecht zur Kammerachse 5
angenähert gleichen Querschnitt senkrecht zur Isolierstabachse 5 aufweist, sind
die zylindrischen, flachen, auf der Kammermantelseite offene Siliziumzellen 2 und
RC-Glieder 10 enthaltenden Kammern 1 aufgereiht, und zwar so, daß
jeweils die Seitenfläche der einen Polarität einer Kammer 1 der Seitenfläche der
entgegengesetzten Polarität der benachbarten Kammer 1 zugewandt ist. Je eine Feder
12 an den Enden des Isolierstabes 11. drückt die Kammern 1 aneinander. Eine auf
ein metallisches Gewindestück 12 an jedem Ende des Isolierstabes 11 aufgeschraubte
Scheibe 13 bildet jeweils für eine Feder 12 das Widerlager. An jedem Ende der Hochspannungssäule
ist eine die Potentialverteilung begünstigende und über die Feder 12 in elektrischem
Kontakt mit dem Metallteller 6 der benachbarten Kammer 1 stehende Metallkappe 14
auf das metallische Gewindestück 15 des Isolierstabes 11 aufgesetzt.
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Ein vorteilhafter Zusammenbau von mehreren Hochspannungssäulen wird
an Hand der F i g. 3 und 4 erläutert, die Ansichten eines solchen Zusammenbaues
in zwei zueinander senkrechten Blickrichtungen zeigen. Die Blickrichtung der Ansicht
der F i g. 3 ist in F i g. 4 durch die strichpunktierte Linie und die Pfeile B angedeutet.
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Die Hochspannungssäulen 18 sind an zwei mit etwa einer Säulenlänge
Abstand voneinander entfernten und mit ihren Hauptflächen zueinander parallel angeordneten
Isolierstoffstege 19 und 20 mittels elektrisch leitender Schienen 21 befestigt.
Auf den Isolierstoffstegen 19 und 20 sind die Schienen 21 so angebracht, daß sie
mit ihren Enden 22 über die Kanten 23 und 24 der Isolierstoffstege 19 und 20 überstehen.
Das Ende 25 der einen Polarität einer Hochspannungssäule 181, das sich auf der Seite
der Kanten 23 der Isolierstoffstege 19 und 20 befindet, ist mit dem Ende
26 einer auf dem Isolierstoffsteg 19
angebrachten Halteschiene 211
verbunden. Das Ende 27 der entgegengesetzten Polarität dieser sich auf der
Seite der Kanten 23 der Isolierstoffstege 19 und 20 befindenden Hochspannungssäule
181 ist mit dem Ende 28 einer auf dem Isolierstoffsteg 20 angebrachten Halteschiene
212 verbunden.
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Die Halteschiene 211, die an ihrem Ende 26 mit dem Ende 25 der einen
Polarität der sich auf der Seite der Kanten 23 der Isolierstoffstege
19 und 20
befindenden Hochspannungssäule 181 verbunden ist, ist an
ihrem anderen Ende 29 mit dem Ende 30 der entgegengesetzten Polarität der benachbarten,
sich auf der Seite der Kanten 24 der Isolierstoffstege 19 und 20 befindenden
Hochspannungssäule 182 verbunden. Die Halteschiene 212, die an ihrem Ende
28
mit dem Ende 27 der entgegengesetzten Polarität der sich auf Seite der
Kanten 23 der Isolierstoffstege 19 und 20 befindenden Hochspannungssäule 181 verbunden
ist, ist an ihrem Ende 31 mit dem Ende 32 der einen Polarität der benachbarten,
sich auf der Seite der Kanten 24 der Isolierstoffstege 19 und 20 befindenden Hochspannungssäule
183 verbunden.