DE2153171A1 - Gleichrichter mit Temperaturkontrolle - Google Patents
Gleichrichter mit TemperaturkontrolleInfo
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Description
dr.ing. H. NEGENDANK · dipping. H. HAUCK · dipl.-phys. W. SCHMITZ
HAMBURG-MÜNCHEN ZITSTEI-I1ITNGSANSCHRIFt: HAMBURG 36 · NEUER WALL· 41
TKI.. 3B74 28 ITND 36 4118
TELKQR. NEGEDAPATENT HAMBURG
THE UDYLITE COBPORATION München 15 · mozartstr. 23
Detroit, Michigan 48234/USA m.,MOi„
J TKKEOR. NEQBDAPATENT MÜNCHEN
Hamburg, den 22. Oktober 1?71
Die Erfindung betrifft einen Gleichrichter mit einem Temperaturkontrollsystem, genauer gesagt, ein Temperaturkontrollsystem
zum Steuern der Kühlwirkung eines Körpers zum Tragen von elektrischen Elementen und zum Kühlen, um
zu verhindern, daß sich auf dem Kühlkörper Kondensat bildet.
Es ist bekannt, daß Flüssigkeitskühlung von elektrischen Elementen mittels eines metallischen Kühlkörpers Schwierigkeiten
ait sich bringt, wenn die Luftfeuchtigkeit derart ist, daß sich Feuchtigkeit aus der Luft auf dem
Kühlkörper bei bestimmten niedrigen Temperaturen niederschlägt·
Obwohl bestirnte Systeme Temperaturfühler zum Kontrollieren
des Kühlmittelflusses zu entweder einem Wärmeaustauscher oder eine» Kühlkörper aufweisen, besteht die geübte Praxis
darin, die Lufttemperatur zu fühlen, Lufttemperaturfühler
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geben keine richtige Angabe darüber, ob sich. Kondensat
auf dem Kühlkörper selbst bildet, wenn fltissigkeitsgekühlte
Kühlkörper benutzt werden. Selbstverständlich bringt die Kondensatbildung in einem Gleichrichter Schwierigkeiten
hinsichtlich, der Änderung der elektrischen Eigenschaften der Gleichrichterelemente und verursachen auch ein Versagen der Steuerkreise.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gleichrichter
mit einer verbesserten Temperaturkontrolle zu schaffen. Die Aufgabe wird im wesentlichen dadurch, gelöst, daß ein
Temperaturfühler direkt auf einem flüssigkeitsgekühlten Kühlkörper befestigt ist und die tatsächliche Temperatur
des Kühlkörpers abfragt. Sie abgefragte Temperatur wird benutzt, um ein Solenoid zu erregen, das wiederum den
Kühlflüssigkeitsstrom zum Wärmeaustauscher oder zum Kühlkörper in geeigneter Weise steuert. Hierdurch werden viele
Schwierigkeiten, die bei Flüssigkeitskühlung von elektrischen Teilen zu erwarten sind, beseitigt.
Gegenstand der Erfindung ist also ein verbessertes Temperaturkontrollsystem zur Benutzung bei flüssigkeitegekühlten elektrischen Teilen« Durch die Erfindung wird
ein verbesserter Kondensatkühlkreis geschaffen. Die Temperatur eines Kühlkörpers wird abgefragt und die
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Kühlwirkung des Kühlkörpers entsprechend der erfühlten Temperatur gesteuert, um die Temperatur über einem bestimmten
Niveau zu halten und die Bildung von Kondensat auf dem Kühlkörper zu verhindern. Durch die Erfindung
wird ein verbesserter Solenoid-Kontrollkreis geschaffen, wobei dieser Kreis in Antwort auf die abgefragte Temperatur
steuert, so daß die Temperatur über einem vorbestimmten Wert gehalten wird und die Kondensatbildung im
Gleichrichter vermieden wird. Die Temperaturkontrolle ist ohne Aufwand herstellbar und zuverlässig im Gebrauch.
Die Erfindung wird nun anhand der Figuren näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Aufriß eines Gleichrichters, wobei bestimmte Gehäuseplatten entfernt sind,
die wesentlichen Einzelheiten eines Gleichrichters und eines Temperaturkontrollsystems
gemäß der Erfindung zeigend,
Fig. 2 ein schematisches Diagramm des elektrischen
Kreises, der vorzugsweise in Verbindung mit der Regelung des Kühlflüssigkeitsstromes zu
einem Wärmeaustauscher benutzt wird·
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Fig. 1 zeigt ein beispielhaftes gleichrichtendes System
mit bestimmten Merkmalen dieser Erfindung. Die Stromquelle, der Netzanschluß, ist mit einer Vielzahl von Transformatoren
10, 12, 14 verbunden, die den Dreiphaseneingang für den
Gleichrichter bilden. Die Transformatoren werden von einem Haltekanalsystem 16 gehalten, dessen Einzelheiten für die
Erfindung ohne Bedeutung sind. Die Sekundärwicklungen der Transformatoren 10, 12 und lh sind mit Mittelanzapfungen
versehen, die die Form einer gemeinsamen Sammelschiene 18 haben. Die Sammelschiene 18 ist mit einer Ausgangssammelschiene
20 verbunden, die das positive Ende des Entnahmekreises bildet.
Die vorstehend erwähnten Verbindungen der Transformatoren
10, 12 und 14 sind in einem Gleichrichter üblich, bei
welchem die Mittelanzapfungen der Sekundärwicklungen der
Transformatoren alle miteinander unter Bildung einer Endklemme des Entnahmekreises verbunden sind und das
entgegengesetzte Ende jeder Sekundärwicklung mit den gleichrichtenden Elementen verbunden ist. Auf diese Weise
sind die Enden der Sekundärwicklungen mit einer Vielzahl von Dioden verbunden, die auf Kühlkörpern 22, Zh1 26
befestigt sind. Die Kühlkörper, die in Fig. 1 gezeigt sind, sind auch auf der Gegenseite und hinter den gezeigten
Kühlkörpern verdoppelt, um Dioden für die Gegen-
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seite der Sektindärwicklungen aufzunehmen.
Die Leiter, die die Verbindungen zwischen den in Wechsel-
beziehung stehenden Enden aller Transformator-Sekundärwicklungen
und der Diodenkühlkörper bilden, aind als Samme1schienen 30, 32 und 34 ausgebildet. Die Sammelschiene
30 ist mit dem Diodenkük-lkörper 22 verschweißt, die
Sammelschiene 32 mit dem Diodenkühlkörper 24 und die
Sammelschiene 34 mit dem Diodenkühlkörper 26, Üblicherweise
sind die Teile der Sammelschienen, die den übrigen Kühl- und Haltekörpern nahekommen, aber nicht mit ihnen verbunden
sind, mit einem ausreichenden Abstand dazu angeordnet, um Corona-Entladung und Kurzschluß zu vermeiden,
oder es sind Isolierkörper dazwischen vorgesehen.
Die Einzelheiten der Dioden-Kühl-Anordnung sind in den
USA-Patentanmeldungen Serial-No. 88 341 vom 10. November 1970
und 88 322 vom 10. November 1970 offenbart. Die übrigen Einzelheiten des Gleichrichters können der USA-Patentanmeldung
Serial-No. 88 343 vom 10» November 1970 entnommen
werden.
Wie aus der USA-Patentanmeldung Serial-No. 88 '322, in der eine Anordnung zum Selbstverriegeln von HaLb-Ieitern
mLt Kühlkörpern beschrieben ist, üxi entnehmen
ist, werden die Kühlkörper 22, 24 und 2.6 von einem
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extrudierten Aluminitunkanal gebildet, der einen weitgehend
flachen Stegabschnitt kO und ein Paar Strb'mungsmittelleitungskanäle
kZ und hkt die einstückig mit ihm extrudiert
sind, aufweist. Es ist so zu verstehen, daß die Seite der Kühlkörper 22, Zk und 26, die die Pig, 1 zeigt,
weitgehend glatt ist und die Gegenseite bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform ein Paar hochstehende Kanten
zur Unterbringung der Hohlkanäle aufweist.
Die zentralen Teile der Hohlkanäle k2, kk sind mit einem
Kühlmittelliefersystem bzw, einer Kühlflüssigkeitsquelle
50 verbunden, welche durch einen Temperaturfühler 52»
der nachstehend genauer beschrieben wird, kontrolliert wird. Das Kühlsystem umfaßt eine Einspeisestelle für die
Kühlflüssigkeit, z, B, Wasser, das durch eine Leitung
$k zu einem Wärmeaustauscher 56 durch ein Regelventil
58 geführt wird. Die Rückführung kann mit einer Abgabelei
fcimg 60 versehen sein. Solange also das Vent U ^u
offen ist, wird Kühlflüssigkeit aus der Leitung $h durch
den Wärmeaustauscher 5^ und dui'ch die Leitung bO aur
KühlflüsnigkeitsqueLle 50 zurückfILußen.
Der1 WUt moults tauscher 5(>
ha t; auch einen Eingang von li Umwälzpumpe 66, die FIühh i-keifc, ule Propylen··;! \ Lu I ,
durch die Leitung 68, db Pumpe t»6, ο ine Ve rt« il evl t;
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76 und zurück zum Wärmeaustauscher $6 umwälzt. Der Ausgang
der Verteilerleitung J6 wiederum liefert Flüssigkeit z. B.
an die Eingangsseite k2 des Diodenhalte- und Kühlkörpers 22. Beide Leitungen, die Eingangsleitung hZ und die Ausgangsleitung
kh des Diodenhaltekörpers 22 sind mit geeigneten
Flüssigkeitsleitungen 78, 80 versehen. Die
Diodenkühlkörper 2h, 26 sind auch gleich geformt. Solange
also Kühlwasser durch den Wärmeaustauscher 56 fließt und
dieser eine niedrigere Temperatur hat als das Kühlmittel, das im System durch die Pumpe 66 umgewälzt wird, wird
Wärmeaustausch stattfinden und die Diodenkühlkörper 22, 2k und 26 werden weitergekühlt. Die Pumpe 66 und der Wärmeaustauscher
56 können irgendwelche gebräuchlichen Typen sein.
\,ie jedoch weiter oben gesagt, ist es bei Fortsetzung
der Kühlung möglich, daß die Temperatur der Diodenkühlkcrper 22, Uh und 26 auf einen Punkt gekühlt werden, der
uni er der Icmperatur liegt, b«i der siich Kondensat bildet.
So ist es notwendig, einen Kontroll- oder Regelkreis vorzusehen, der den Kühlflüssigkeitsstrom in dem Wärmeaustauscher
56 stoppt.
Dazu ist die Signalanzeige der erfühlten Temperatur am
BAD ORIGINAL
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Diodenkühlkörper, ζ. B. 24, mit einem Kontroll- oder
Steuerkreis 84 durch ein Kabel 86 verbunden. So ist der Regelkreisfühler mit einem Signal versehen, welches
Temperaturen, die über oder unter der herrschenden Temperatur ist, anzeigt. Wenn die Temperatur unter eine
vorbestimmte Höhe sinkt, gibt der Regelkreis ein Ausgangssignal an einen Ausgangeleiter 88 zur Steuerung eines
_ Solenoids im Ventil 58 ab und schließt dadurch dieses
Ventil 58, um ein Weiterströmen von Kühlflüssigkeit zum Wärmeaustauscher 56 zu verhindern. Selbstverständlich
stoppt dieses den Wärmeaustausch im Wärmeaustauscher 56»
so daß die Diodenkühlkörper 22, 24, 26 sich wieder durch
die Energie, die in den Dioden verlorengeht, erwärmen können.
Die Diodenkühlkörper sind vorzugsweise in einer Vielzahl
von Löchern 90, die in den Kühlkörpern 22, 24, 26 gebildet
W sind, befestigt, so daß die Diodenkühlkörper «in System
zum Parallel β ehalt en einer Anzahl von Dioden schaffen.
So sind z. B. zwei Diodensätze 94, 96, 98 und 100, 102, 1θ4
vorgesehen, wobei die Dioden 94 und 100 parallelgeschaltet sind, weil der Diodenkühlkörper 22 au· einem elektrisch
leitenden Material besteht. Dementsprechend fließt Strom durch die Sammelschiene 30, durch den Diodenktfh !,körper
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~ 9 —
und dann durch die Kontaktbolzen der arbeitenden Dioden 9k und 100. In gleicher Weise fließt der Strom in der
Sammelschiene 32 durch den Diodenkühlkörper 24 und dann
durch die Dioden 96 und 102.
Es wird jetzt auf Fig. 2 Bezug genommen, die eine bevorzugte Schaltung für das Regelventil 58 zeigt. Der
Temperatureinstellschalter 52 ist als ein normalerweise g
offener Schalter an einem Anker 108 gezeigt, der vorzugsweise aus Bimetall ist. Wie bei Schaltern dieser Art
ge
üblich, kann er so einstellt werden, daß der Anker 108
mit den Endklemmen 110 in Eingriff kommt, um den Schalter
bei einer vorbestimmten Temperatur zu schließen. Diese Einstellung ist in Fig· 2 schematisch durch die Linie
112 angedeutet.
Der Regelkreis 84 schließt einen doppelseitig gerichteten
regelbaren Schalter 114 in For« «ine· Triac ein, der
in Reihenschaltung mit einer Wechselspannungsquelle an
dem Eingangstranaforeator 116 und der Wicklung 118 des
Solenoids im Ventil 58 verbunden ist. So wird die Energie
einer Sekundärwicklung 120 eingeprägt und fließt durch die Solenoidwicklung 118, wenn der Schalter 114 mit einem
Torsignal versehen ist. Der Schalter 114 umfaßt eine
- 10 -
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Torelektrode 124, die mit einem Torsteuerkreis mit einem
Paar Widerständen 126, 128 und einem Kondensator 130 verbunden ist« Der Widerstand 126 regelt den Strom zum Tor,
um bei Änderung der Temperatur und Torimpedanz das Törzu kompensieren. Die Vereinigung von Widerstand 128 und
Kondensator 130 schafft die Voraussetzung für ein Mindestschvellwertsignal, die Widerstandsdesensibilisierung des
Tores und die Kondensatorgeräuschunterdrückung.
Wenn der Temperaturschalter 52 geschlossen ist, wobei der
Anker 108 in Kontakt mit der Klemme 110 ist, wird ein
Zündsignal für den Sehalter 114 erzeugt, so daß Wechselstrom durch die Signalspule 118 fließen kann· Das Erregen
der Spule 118 öffnet das Ventil 58, ao daß Kühlwasser
zum Wärmeaustauscher 56 gelangen kann· Der Regelkreis 84
umfaßt auch einen Widerstand 136 und einen Kondensator 138; diese beiden Teile sind in Reihenschaltung miteinander
verbunden und über den Schalter 114 nebenschlußverbunden,
um dv nach dt/wie üblich niedrig zu halten· /dv\
Ut/
11
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Claims (1)
- - Tl -Patentansprüche1· J Gleichrichter mit einer Vielzahl von gleichrichtenden Elementen, die auf mindestens einem Kühlkörper befestigt sind, und einem Flüssigkeitskühlsystem, um den Kühlkörper mit flüssigem Kühlmittel zu versorgen, gekennzeichnet durch Mittel, die das Ansammeln von Kondensat auf dea (bzw. den) KühlkÖrper(n) (22, 2k, 26) verhindern, wobei die Mittel einen Temperaturfühler (52), der auf dea Kühlkörper (22, 2k, 26) befestigt ist, um dessen Temperatur zu fühlen, einen Regelkreis (84) zur Regelung des Betriebes des Kühlsystees entsprechend der erfühlten Temperatur des Diodenkühlkörpers (22, 2k, 26) und Halten des Kühlkörpers auf einer vorbestimmten Temperatur einschließen.2. Gleichrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturfühlsystem einen auf Wärme ansprechenden Schalter (I1*t) einschließt·3· Gleichrichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlsystem ein Selenoldventil (118, 120) einschließt, das in Regelbeziehung mit dem Strom des einfließenden Kühlmittels verbunden ist, und entsprechend der erfühlten Temperaturen des Diodenkühl-- 12 -209821/0882körpers (22, 24, 26) erregt oder energielos gemacht wird.4. Gleichrichter nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das einfließende Kühlmittel so lange fließen kann, solange die Temperatur über einer vorbestimmten Höhe ist, und gestoppt wird, wenn die Temperatur unter diesen Wert gesunken ist.5» Gleichrichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkreis einen Schalter (114) in Kreisschaltung mit dem Solenoid (118, 120) einschließt, und der Temperaturfühlsehalter (52) den leitenden Zustand des in Kreisschaltung mit dem Solenoid (118, 120) verbundenen Schalters (114) steuert.6, Gleichrichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlsystem einen Wärmeaustauscher (56), einen ersten Kühlmittelkreis mit einem geregelten Kühlmittelstrom im Kühlkörper und einen zweiten Kühlmittelkreis an der Einspeisestelle des Kühlmittels einschließt, wobei der Wärmeaustauscher (56) den Wärmeaustausch zwischen dem ersten und zweiten Kreis gestattet·- 13 -209821/08827. Gleichrichter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Diodenhaitekörper (22, 24, 26) eine Vielzahl von parall^lgeschalteten Dioden (94, 96, 98} 100, 102, 104) befestigt ist.209821/0882Leerseite
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