-
Kontaktscheibe für Trockengleichrichter Gegenstand der Erfindung ist
eine Kontaktscheibe für Trockengleichrichter, insbesondere für Selengleichrichter.
Wie bekannt, enthalten Selengleichrichter als Hauptbestandteile eine Grundelektrode,
eine mit dieser sperrfrei kontaktierende Selenschicht und eine auf diese aufgebrachte
Deckelektrode. Diese Deckelektrode besteht aus einem Metall oder einer Metallegierung,
z. B. aus Zinn-Kadmium, die an der Grenzschicht zwischen der Deckelektrode und der
Selenschicht die Sperrwirkung bei der entsprechenden Stromrichtung hervorruft. Die
Trockengleichrichter werden häufig zu Gleichrichtersäulen zusammengefaßt, d. h.
zu Säulen, die aus einer Vielzahl von Gleichrichtern bestehen. Werden diese Gleichrichtersäulen
aus Gleichrichtern üblicher Größe, also aus Gleichrichtern mit einem Durchmesser
von etwa 4 cm oder etwa rr cm aufgebaut, so bietet es keine Schwierigkeiten, die
gegenseitige elektrische Verbindung der einzelnen Gleichrichter dadurch herzustellen,
daß die Gleichrichter mit einer zentralen Bohrung versehen und unter Zwischenlegung
von ringförmigen Kontaktkörpern auf einen Schraubenbolzen aufgereiht und alsdann
durch diesen mit Druck zusammengehalten werden. Der Schraubenbolzen ist hierbei
von einer Isolierhülse umgeben.
-
Handelt es sich indes um Hochleistungstrockengleichrichter, d. h.
um Gleichrichter, die mit besonders hoher Stromdichte betrieben und im allgemeinen
als Großflächengleichrichter ausgebildet werden, so ist es bei besonders hoher Belastung
nicht mehr ausreichend, die elektrische Verbindung in der angegebenen Weise durch
ringförmige Kontaktkörper herzustellen. Hierbei ist der Umstand zu berücksichtigen,
daß die Deckelektrode in der Regel sehr dünn ist. Eine volle Kontaktierung einer
derartigen Deckelektrode ist nicht zulässig, weil man zur Abführung der Verlustwärme
freie
Oberflächen benötigt. Würde man nur an einem Punkt oder an einigen wenigen Punkten
oder an einer schmalen, z. B. kreisförmigen Zone den Kontakt mit der Deckelektrode
herstellen, so würde ein wesentlicher Teil des den betreffenden Gleichrichter durchfließenden
Stroms als Querstrom auf mehr oder weniger langen Bahnen seinen Weg innerhalb der
Deckelektrode nehmen und erst dann diese verlassen. Es träte eine starke unzulässige
Strombelastung der Deckelektrode ein, die um so höher würde, je größer das Verhältnis
der Selenschicht oder sonstigen Halbleiterschicht zur Fläche der Kontaktstellen
ist. Durch die genannten Querströme würde zudem eine Erhöhung der Verlustwärme herbeigeführt
werden.
-
Die Erfindung betrifft eine Kontaktscheibe für Trockengleichrichter,
die die genannten Nachteile beseitigt und sich vor allem zur Verwendung in Gleichrichtersäulen
eignet, aber auch in Verbindung mit einzelnen Gleichrichtern mit Vorteil Anwendung
finden kann. Das Wesen der neuen Kontaktscheibe besteht darin, daß sie eine Vielheit
von aus der Scheibenebene heraustretenden und zwischen sich Kühlkanäle bildenden
Kontaktflächen aufweist. Es ist also die Gesamtfläche der Kontaktscheibe gleichsam
in kleine viele Bereiche unterteilt, so daß die Querstromdichte in der angrenzenden
Deckelektrode oder in der angrenzenden Grundelektrode klein bleibt. Zum anderen
ermöglicht es die neue Lösung dennoch, verhältnismäßig große Kanäle zur Belüftung
des von der Kontaktscheibe kontaktierten Gleichrichters vorzusehen und damit eine
gute Abführung der Verlustwärme zu erreichen. Die neue Kontaktscheibe wird insbesondere
so ausgebildet, daß sie auf beiden Seiten als Kontaktscheibe in der vorgenannten
Weise wirksam ist bzw. wirksam sein kann.
-
Für die Ausführung der neuen Kontaktscheibe, die z. B. aus Messing
oder Aluminium hergestellt sein kann, sind mehrere Möglichkeiten gegeben. Die Kontaktflächen
können z. B. dadurch gebildet werden, daß aus der im übrigen ebenen Scheibe eine
große Anzahl von Kontaktzungen herausgebogen wird. Es läßt sich aber auch die gesamte
Kontaktscheibe wellblechartig gestalten, so daß die Kämme die aus der Scheibenebene
(worunter hier ihre geometrische Mittelebene zu verstehen ist) heraustretenden Kontaktflächen
und die Täler die Kühlkanäle bilden.
-
Zur weiteren Erläuterung sei auf die Zeichnung Bezug genommen, in
der einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstands dargestellt sind; es zeigt
Fig. i das erste Ausführungsbeispiel mit zwei einzelnen durch die Kontaktscheibe
elektrisch verbundenen Gleichrichtern, Fig.2 eine Einzeldarstellung der Kontaktscheibe
nach Fig. i in Draufsicht, Fig. 3, 4, 5 und 6 entsprechende Darstellungen des zweiten
und dritten Ausführungsbeispiels, Fig. 7 eine Abänderung der Ausführung nach Fig.
3 und 4 bzw. nach Fig. 5 und 6, Fig.8 eine mit Hilfe der neuen Kontaktscheibe aufgebaute
Gleichrichtersäule in Graetzschaltung.
-
In Fig. i und 2@sind mit i die Kontaktscheibe, mit i11 die aus ihrer
Ebene herausgebogenen Kontaktzungen, mit 2 der eine Gleichrichter und mit 3 der
zweite Gleichrichter bezeichnet. Der Gleichrichter besteht aus der Grundelektrode
2°, der Halbleiter schicht 2° und der Deckelektrode 2°. Die entsprechenden Teile
des Gleichrichters 3 sind mit 3a, 36 und 3-bezeichnet. Die Kontaktscheibe i dient
also bei der Anordnung nach Fig. i dazu, die Deckelektrode 2° des Gleichrichters
2 mit der Grundelektrode 3a des Gleichrichters 3 elektrisch zu verbinden. Das bedeutet,
daP die beiden Gleichrichter elektrisch in Reihe liegen, Die Kontaktscheibe nach
Fig. i und 2 ist dadurch gebildet, daß aus der im übrigen ebenen Scheibe eine Vielheit
von Kontaktzungen teils zur einen Seite hin und teils zur anderen Seite hin herausgebogen
ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Zahl der Kontaktzungen ia
auf der einen Seite der Scheibe ebenso groß wie die Zahl der Kontaktzungen ia auf
der anderen Seite. Eine solche Ausführung mit gleicher Anzahl der Kontaktzungen
zu beiden Seiten der Kontaktscheibe kommt vor allem dann in Betracht, wenn durch
die Kontaktscheibe 2 Deckelektroden elektrisch miteinander zu verbinden sind. Handelt
es sich dagegen darum, entsprechend dem der Fig. i zugrunde gelegten Fall durch
die Kontaktscheibe i die Deckelektrode 2c des einen Gleichrichters mit der Grundelektrode
3a des zweiten Gleichrichters zu verbinden, so könnte die Zahl der Kontaktzungen
auf der der Grundelektrode 3a zugewandten Seite kleiner sein, falls, wie angedeutet,
die Grundelektrode stärker bemessen wird als die Deckelektrode und infolgedessen
größere Querströme in der Grundelektrode ohne Bedeutung wären.
-
Besonders einfach wird die Kontaktscheibe, wenn sie nach Art eines
Wellbleches gestaltet wird. Ein Ausführungsbeispiel dieser Art ist in Fig.3 und
4 dargestellt. Fig. 3 veranschaulicht den Fall, daß die Kontaktscheibe wieder zwei
in Reihe zu schaltende Gleichrichter elektrisch miteinander verbinden soll. In Fig.
3 und 4 sind die Kontaktscheibe mit 5, die beiden Gleichrichter mit 6 bzw. 7 bezeichnet.
Die wellblechförmige Kontaktscheibe 5 ist in der Herstellung sehr einfach, ihre
Kämme bilden die Kontaktflächen, ihre Täler die Belüftungskanäle. Die durch die
Kämme gebildeten Kontaktflächen sind in Fig. 4 bei 5" für die eine Seite
und bei 56 für die andere Seite gestrichelt angedeutet. Die Blechstärke der Kontaktscheibe
5 wird vorzugsweise so gewählt, daß sie eine gewisse Federung aufweist und dadurch
und ferner durch ihre Biegsamkeit sich in der Längsrichtung (Fig. 3) überall an
die Gleichrichter gut anschmiegt.
-
Es empfiehlt sich, die guten Eigenschaften der Kontaktscheibe nach
Fig. 3 und 4 noch dadurch zu erhöhen, daß die Kämme durch Querschlitze in eine Vielheit
einzelner Kontaktzungen unterteilt werden, so daß die Kontaktscheibe die sonst bestehende
Quersteifigkeit verliert. Ein Ausführungsbeispiel der letztgenannten Art ist in
Fig. 5 und 6 dargestellt. Die Fig. 5 beruht wieder auf der Annahme, daß ebenso wie
in den Fig. i und 3 die Kontaktscheibe zur elektrischen Verbindung zweier in Reihe
zu schaltender Gleichrichter dient. Die Kontaktscheibe ist mit io, der eine Gleichrichter
mit ii und der zweite Gleichrichter mit 12 bezeichnet. Wie Fig. 6 zeigt, sind die
Kämme durch Querschlitze ioa unterteilt, so daß die
stehengebliebenen
Stege einzelne Kontaktzungen bilden. Vorzugsweise werden, wie dargestellt, die Querschlitzreihen
benachbarter Kämme gegeneinander versetzt. Die Schlitze io° bewirken eine wesentliche
Verbesserung der Kontaktgabe, da die zwischen den einzelnen Schlitzen verbliebenen
Kontaktzungen unabhängig voneinander ein wenig nachgiebig sind.
-
Fig. 7 veranschaulicht eine Abänderung der wellblechförmigen Kontaktscheibe.
Diese Abänderung besteht darin, daß die Kämme der wellblechartigen Fläche je eine
Vertiefung im Sinn der Bildung von zwei Kontaktgraten an jedem Kamm aufweisen. Der
Darstellung der Fig. 7 liegt wiederum die Annahme zugrunde, daß die mit 15 bezeichnete
Kontaktscheibe die beiden Gleichrichter 16 und 17 elektrisch miteinander verbinden
soll. Die Vertiefungen in den Kämmen der Kontaktscheibe sind mit i5° bezeichnet.
In der Querrichtung kann die Kontaktscheibe nach Fig.7 entsprechend der Ausführung
nach Fig. 3 und 4 geschlossen oder entsprechend der Ausführung nach Fig. 5 und 6
mit Querschlitzen versehen sein.
-
In Fig. 8 ist eine Gleichrichtersäule dargestellt, die unter Verwendung
der neuen Kontaktscheibe nach Fig. 3 und 4 oder nach Fig. 5 und 6 aufgebaut ist,
und zwar in Graetzschaltung. Die einzelnen Gleichrichter sind der Einfachheit halber
in Fig. 8 nur als Scheiben dargestellt und mit 2o bezeichnet. 21 sind die Kontaktscheiben.
An den beiden Enden ist die Gleichrichtersäule durch je eine Deckplatte 22 bzw.
23 abgeschlossen. Durch Schraubenbolzen, die durch die strichpunktierte Linie 24
und 25 angedeutet sind, wird die ganze Säule mit dem nötigen Anpreßdruck zusammengehalten.
Die Zahl der die Gleichrichtersäule durchdringenden Schraubenbolzen, die naturgemäß
außen mit einer Isolierhülse umgeben sind, kann je nach der Flächenausdehnung der
Gleichrichter vermehrt werden. An die Stelle von Schraubenbolzen können auch andere
Spannvorrichtungen treten, z. B. solche Spannvorrichtungen, die die Gleichrichtersäule
außen umgreifen.
-
Die erforderlichen Anschlußfahnen für die elektrischen Verbindungsleitungen
können, wie in Fig. 8 angedeutet, an die einzelnen Kontaktscheiben angeformt werden.
Die betreffenden Anschlußfahnen sind in Fig. 8 mit 2o° bis 20e bezeichnet. Die bereits
erwähnten Deckplatten 22 und 23 dienen nur zum mechanischen Abschluß der Gleicbrichtersäule,
nicht aber zu ihrem elektrischen Aufbau.
-
In der Zeichnung ist die neue Kontaktscheibe jeweils in Verbindung
mit mehreren Gleichrichtern dargestellt. Die neue Kontaktscheibe kann indes auch
zur Kontaktierung, d. h. zum elektrischen Anschluß eines einzelnen Gleichrichters
verwendet werden. Wenngleich die besonderen Vorteile der neuen Kontaktscheibe insbesondere
bei ihrer Anwendung bei Hochleistungsgleichrichtern hervortreten, so kann doch die
neue Kontaktscheibe auch bei gewöhnlichen Gleichrichtern Verwendung finden.
-
Die erfindungsgemäße Kontaktscheibe läßt sich vielfach abändern; es
besteht z. B. die '.Möglichkeit, die Ausführung nach Fig. i und 2 mit einer der
Ausführungen nach Fig. 3 bis 7 zu kombinieren, z. B. in der Weise, daß in ein und
derselben Gleichrichtersäule teilweise die eine und teilweise die andere Ausführung
benutzt wird oder etwa so, daß die Kontaktscheibe im ganzen wellblechförmig gestaltet
ist und aus der wellenförmigen Fläche noch zusätzlich Kontaktzungen entsprechend
der Ausführung nach Fig. i und 2 herausgebogen sind.