Trockengleichrichterelement. Bekanntlich wird bei Trockengleichrich terelementen ein Teil der zugeführten elek trischen Energie in Wärme umgesetzt, die vom Element an das umgebende Medium ab zugeben ist. Diese Wärmeabgabe erfolgt in der Regel durch die Metallplatten, die die aktive Gleichrichtermasse tragen, und diese Platten müssen daher, vorausgesetzt, dass nicht besondere Kühlplatten vorgesehen sind, derart dimensioniert werden, dass die Wärme abgabe genügend gross ist, um das Element vor einer Schädigung oder Zerstörung durch übermässige Erwärmung zu schützen. Mass gebend sind hierfür die Eigenschaften der aktiven Masse. Bei Selengleichrichterelemen ten beträgt beispielsweise die höchstzulässige Temperatur ungefähr 75 C.
Die die aktive Selenmasse tragenden Eisenplatten werden deshalb so dimensioniert, dass das Element bei normaler Belastung und normaler Raum temperatur eine um höchstens 40 C über der normalen Raumtemperatur (18 C) lie gende Endtemperatur erhält. Im Betriebe sind Trockengleichrichterelemente oft Über lastungen ausgesetzt, so dass auch die Erwär mung eine bedeutend höhere sein kann, falls diese Überlastungen verhältnismässig lange dauern. Beispielsweise kann eine spannungs unzulässige Überbeanspruchung auftreten, die, falls kein direkter Durchschlag des Ele mentes eintritt, den Element-Rückstrom auf einen schädlichen Wert erhöhen kann.
Als Schutz gegen solche Überlastungen werden ganz allgemein Überstrom- bezw. Überspan nungsauslöser verwendet. Der dadurch er zielte Schutz ist aber kein. vollständiger, denn es ist ohne weiteres denkbar, dass aus irgend einem Grunde die Umgebungstempera tur des Elementes Werte annehmen kann, durch die die Endtemperatur auch bei nor maler Belastung den zulässigen Höchstwert überschreitet, es sei denn, dass die die Wärme abgabe bewirkenden Elementteile übermässig dimensioniert werden, was wiederum un wirtschaftlich ist.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Trok- kengleichrichterelement, das in allen Fällen vor der Zerstörung durch übermässige Erwär mung geschützt ist.
Das erfindungsgemässe Trockengleich richterelement ist gekennzeichnet durch eine auf eine bestimmte Temperatur des Elemen- tes ansprechende Sicherung, die den Strom durchgang durch das Element bei über mässiger Erwärmung unterbricht.
Nachstehend sind einige beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegen standes, die in der beiliegenden Zeichnung dargestellt sind, näher beschrieben.
In der Zeichnung zeigt die Fig. 1 einen Stromkreis mit einem Trok- kengleichrichterelement mit. Thermosiche- rung, die Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Thermosicherung mit einer Schmelzlegie rungsauslösung, die Fig. 3 einen Schnitt durch einen Teil eines Gleichrichterelementes mit einer Bi metallsicherung, und die Fig. 4 eine Grätzschaltung, in der die Einzelelemente durch je eine Thermosiche- rung geschützt sind.
Bei der in der Fig. 1 dargestellten Ein weggIeichriehterschaltung bedeutet B ein Trockengleichrichterelement, L ein Verbrau cher und F eine Thermosicherung, die mit dem Element B derart verbunden ist, dass eine gute Wärmeübertragung nach dem tem peraturabhängigen Teil der Thermosicherung stattfinden kann. Zu diesem Zweck kann der Träger der Sicherungsorgane beispielsweise direkt an einer die aktive Gleichrichtermasse tragenden Elementplatte oder, falls solche vorhanden sind, an einer Kühlplatte auf irgend eine passende Art angebracht sein.
Solche auf eine bestimmte Temperatur ansprechende Sicherungen sind an sich be kannt. Zwei Beispiele solcher Sicherungen sind in den Fig. 2 und 3 dargestellt.
Die Sicherung nach Fig. \? verwendet als temperaturempfindliches Organ ein von einer Schmelzlegierung beherrschtes bewegliches Glied. Dieses Glied besteht aus einem Steig- rad W, dessen Achse in zwei Armen ;1 und B drehbar gelagert ist und durch eine Hülse Z hindurchgeht in der die Schmelzlegierung M sich befindet. Diese Legierung und das Material der Achse und der Hülse sind so gewählt, dass die Legierung unterhalb der höchstzulässigen Temperatur erstarrt ist und mit der Achse und der Hülse; innig verbun den ist, so dass die Achse und das Steigrad sich nicht drehen können.
Der die beiden Lagerarme t1 und B aufweisende Träger 8, der mittelst Schrauben oder Nieten oder sonstwie am Elementteil P befestigt ist, trägt am freien Ende ein Isolierplättchen .I, an welchem die Kontaktfeder C mit der Löt- fahne L befestigt ist,. Die J-förmige Kon taktfeder C ist mit einem Zahn des Steig rades in Eingriff und wird dadurch gespannt gehalten.
Im gezeigten Beispiel führt der elektrische Stromkreis über die Kontaktfeder C nach dein Steigrad 11T und damit nach dem Elementteil P. Es kann natürlich auch eine zweite Kontaktfeder vorgesehen werden, die bei gespannter Feder C mit dieser Kontakt macht. In diesem Falle wird ein Steigrad aus Isoliermaterial verwendet oder der mit dem Steigrad in Eingriff kommende Teil der Feder C wird mit einem Isolierplättchen ver sehen. Der Elementstromkreis wird dann über die beiden Federn geleitet.
Diese Sicherung arbeitet wie folgt: So bald der Teil P die zulässige Höchsttempera- tur überschreitet, schmilzt die Legierung im Zylinder Z. so dass die Achse freigegeben wird. Durch die Federkraft der Kontakt feder C wird das Steigrad<B>TV</B> gedreht und gibt die Kontaktfeder C frei, die -weg schnellt, und damit den Gleichriehterstrom- kreis praktisch augenblicklich unterbricht. Das Element ist nun stromlos und kühlt sich zusammen mit der Sicherung ab, wobei die Legierung wieder erhärtet.
Die Zähnezahl und die Zahndimensionen des Steigrades sind so bemessen, dass nach beendigter Drehung des Rades durch die Feder C jedesma.l wieder der nächste Zahn praktisch an der gleichen Stelle steht wie der vorangehende Zahn vor der Auslösung. Durch Einklinken der Kon- taktfeder C wird die Sicherung sofort wieder verwendbar.
Diese Sicherung kann natürlich auch mit Mitteln, beispielsweise einem Gestänge, ver sehen sein, mittelst denen die Wiederinbe triebsetzung des Trockengleichrichterelemen tes erfolgen kann, ohne dass dabei die span nungsführende Feder C berührt werden muss. Ferner kann die Sicherung so ausgebildet sein, dass die Kontaktfeder C oder ein beim Ausklinken dieser Feder betätigtes Mittel eine mechanische oder elektrische Alarm vorrichtung betätigt.
In der Sicherung der Fig. 3 wird eine konkav-konvexe Bimetallscheibe D verwen det, die in der Zeichnung zur besseren Ver anschaulichung mit übertrieben starker Wöl bung dargestellt ist. Vorzugsweise wird diese Scheibe, deren bei normaler Temperatur kon kave Seite aus einem Metall mit einem hohen Temperaturkoeffizient besteht, auf die die Gleichrichterscheiben und die damit zusam menwirkenden Kontakt- und Befestigungs teile tragende Achse A des Gleichrichter elementes aufgesetzt, über die eine isolie rende Hülse J geschoben ist. Sie ist zu die sem Zwecke mit einer im Zentrum der Scheibe angebrachten Öffnung versehen, und wird zwischen zwei plattenförmigen Teilen Dl und D2 des Gleichrichterelementes eingesetzt, zwischen denen eine mit einem Flansch ver sehene Isolierhülse B und eine Metallrondelle W, wie dargestellt, auf der Achse aufgesetzt sind.
Diese beiden letztgenannten Teile ge statten beim Zusammenbau des Elementes ein festes Anziehen der auf die Achse auf geschobenen Elementteile, ohne dass dadurch die Bimetallscheibe derart beeinflusst wird, dass sie nicht mehr arbeiten kann. Die Scheibe D wird beim Zusammenbau des Elementes so aufgesetzt, dass ihr mittlerer Teil gegen die Rondelle W und ihr Rand gegen die Scheibe Dl anliegt und auf diese Weise die beiden Scheiben bezw. Platten Dl und D2 mitein ander elektrisch verbindet.
Diese Verbindung bleibt bestehen solange die Elementtempera tur einen gewissen zulässigen Wert nicht überschreitet. Sobald aber die Temperatur über diesen Wert ansteigt, nimmt die innere Spannung in der Bimetallscheibe zu, und die Scheibe D ändert praktisch augenblicklich ihre Form derart, dass die konkave Seite zur konvexen und die konvexe Seite zur kon kaven Seite wird, wie dies in der Zeichnung gestrichelt dargestellt ist. Der mittlere Teil der Scheibe D liegt nun gegen den Flansch der Isolierhülse B an und der äussere Rand gegen die Scheibe<I>D2,</I> so dass die Verbindung zwischen den beiden Scheiben Dl und D2 unterbrochen wird.
Beim Abkühlen des Ele mentes und damit der Scheibe D tritt in letz terer ein entgegengesetzter Spannungszu stand ein, der praktisch augenblicklich zur Auswirkung kommt, die Scheibe D in die ursprüngliche Form zurückführt und damit die Verbindung zwischen den beiden Schei ben Dl und D2 wieder herstellt.
Wie ersichtlich, erfolgt bei dieser Thermo- sicherung sowohl die Aasschaltung wie die Wiedereinschaltung des Elementes automa tisch. Natürlich könnte die Bimetallscheibe D auch auf einer besonderen Achse ange bracht werden, wobei diese Achse beispiels weise am Rande einer Element- oder Kühl platte befestigt werden könnte.
Die Fig. 4 zeigt eine Vollweggleichrich terschaltung mit erfindungsgemässen Trok- kengleichrichterelementen. Wie ohne wei teres ersichtlich ist, gewähren diese Elemente einen vollen Schutz aller Elemente gegen Überlastungen, indem bei übermässiger Er wärmung eines einzigen Elementes durch die Thermosicherung dieses Elementes die Strom zufuhr nach allen andern Elementen unter brochen wird. Die eine Halbperiode des Wechselstromes fliesst nämlich zuerst über alle Thermosicherungen F4, F3, F:.,, F1, dann.
über das Element E2 zum Verbraucher und weiter über das Element E4; die andere Halbperiode über das Element E3, den Ver braucher, das Element E,. und alle Thermo- sicherungen F,, F2, F3, F4.
Es kann natürlich jede andere zweckent sprechende Art Thermosicherung verwendet werden. Beispielsweise eine solche bei der ein Bimetallstreifen eine unter der eigenen Fe- derspannung stehende Kontaktfeder aus klinkt.
Dry rectifier element. As is known, part of the supplied electrical energy is converted into heat in the dry rectifier element, which is to be given from the element to the surrounding medium. This heat dissipation usually takes place through the metal plates that carry the active rectifier ground, and these plates must therefore, provided that no special cooling plates are provided, are dimensioned in such a way that the heat dissipation is large enough to protect the element from damage or To protect destruction through excessive heating. The properties of the active material are decisive for this. With selenium rectifier elements, for example, the maximum permissible temperature is around 75 C.
The iron plates carrying the active selenium mass are therefore dimensioned in such a way that the element receives a final temperature that is no more than 40 C above normal room temperature (18 C) under normal load and normal room temperature. In the company, dry rectifier elements are often exposed to overloads, so that the heating can also be significantly higher if these overloads last a relatively long time. For example, overstressing that is not permitted by voltage can occur which, if the element does not break down directly, can increase the element reverse current to a damaging value.
To protect against such overloads, overcurrent respectively. Overvoltage release used. The protection achieved thereby is not. more complete, because it is easily conceivable that, for whatever reason, the ambient temperature of the element can take on values that cause the final temperature to exceed the maximum permissible value even under normal load, unless the element parts causing the heat release are excessively dimensioned which in turn is uneconomical.
The invention relates to a dry rectifier element which is protected in all cases from being destroyed by excessive heating.
The dry rectifier element according to the invention is characterized by a fuse which responds to a certain temperature of the element and which interrupts the passage of current through the element in the event of excessive heating.
Below are some example embodiments of the subject invention, which are shown in the accompanying drawings, described in more detail.
In the drawing, FIG. 1 shows a circuit with a dry rectifier element. Thermal fuse, FIG. 2 is a perspective view of a thermal fuse with a melting wire release, FIG. 3 is a section through part of a rectifier element with a metal fuse, and FIG. 4 is a Graetz circuit in which the individual elements are each connected by a thermal fuse are protected.
In the one shown in Fig. 1 weggIeichriehterschaltung B means a dry rectifier element, L a consumer and F a thermal fuse, which is connected to element B in such a way that a good heat transfer can take place after the temperature-dependent part of the thermal fuse. For this purpose, the support of the safety devices can be attached, for example, directly to an element plate carrying the active rectifier ground or, if such is present, to a cooling plate in any suitable manner.
Such fuses that respond to a certain temperature are known per se. Two examples of such fuses are shown in FIGS.
The fuse according to Fig. \? uses a movable member controlled by a fusible alloy as a temperature-sensitive organ. This link consists of a steering wheel W, the axis of which is rotatably mounted in two arms 1 and B and passes through a sleeve Z in which the fusible alloy M is located. This alloy and the material of the axle and the sleeve are selected so that the alloy has solidified below the maximum permissible temperature and with the axle and the sleeve; is intimately connected, so that the axis and the climbing wheel cannot turn.
The carrier 8, which has the two bearing arms t1 and B and which is fastened to the element part P by means of screws or rivets or in some other way, has at its free end an insulating plate .I to which the contact spring C is fastened to the soldering lug L. The J-shaped con tact spring C is engaged with a tooth of the steering wheel and is thereby held taut.
In the example shown, the electrical circuit leads via the contact spring C to your climbing wheel 11T and thus to the element part P. Of course, a second contact spring can also be provided which makes contact with the spring C when the spring C is tensioned. In this case, a climbing wheel made of insulating material is used or the part of the spring C which engages with the climbing wheel is seen with an insulating plate. The element circuit is then conducted via the two springs.
This fuse works as follows: As soon as part P exceeds the maximum permissible temperature, the alloy in cylinder Z melts, so that the axis is released. The spring force of the contact spring C turns the steering wheel <B> TV </B> and releases the contact spring C, which snaps away and thus interrupts the synchronous circuit almost instantly. The element is now de-energized and cools down together with the fuse, whereby the alloy hardens again.
The number of teeth and the tooth dimensions of the climbing gear are dimensioned in such a way that after the rotation of the wheel by the spring C is complete, the next tooth is practically in the same place as the previous tooth before the release. When the contact spring C clicks into place, the fuse can be used again immediately.
This backup can of course also be seen with means, for example a linkage, by means of which the restart of the dry rectifier element can take place without the live spring C having to be touched. Furthermore, the fuse can be designed so that the contact spring C or a means actuated when this spring is released actuates a mechanical or electrical alarm device.
In the fuse of Fig. 3, a concavo-convex bimetallic disk D is used, which is shown in the drawing for a better illustration with exaggerated curvature. Preferably, this disc, whose concave side at normal temperature is made of a metal with a high temperature coefficient, on which the rectifier discs and the co-operating contact and fastening parts bearing axis A of the rectifier element is placed over which an insulating sleeve J is placed is pushed. It is provided for this purpose with an opening in the center of the disc, and is inserted between two plate-shaped parts Dl and D2 of the rectifier element, between which a flange provided with an insulating sleeve B and a metal washer W, as shown, on the axis are put on.
When assembling the element, these two last-mentioned parts provide a firm tightening of the element parts pushed onto the axle without the bimetal disc being influenced in such a way that it can no longer work. When assembling the element, the disk D is placed in such a way that its central part rests against the washer W and its edge against the disk Dl and in this way the two disks respectively. Plates Dl and D2 mitein other electrically connects.
This connection remains as long as the element temperature does not exceed a certain permissible value. But as soon as the temperature rises above this value, the internal stress in the bimetal disc increases and the disc D changes its shape almost instantaneously so that the concave side becomes the convex side and the convex side becomes the concave side, as shown in the drawing is shown in dashed lines. The middle part of the disk D now rests against the flange of the insulating sleeve B and the outer edge against the disk <I> D2, </I> so that the connection between the two disks D1 and D2 is interrupted.
When the element cools down, and thus the disk D, the opposite voltage occurs in the latter, which takes effect almost immediately, restoring the disk D to its original shape and thus restoring the connection between the two disks Dl and D2.
As can be seen, with this thermal fuse, both the switching on and the switching on of the element take place automatically. Of course, the bimetallic disk D could also be placed on a special axis, this axis, for example, could be attached to the edge of an element or cooling plate.
4 shows a full-wave rectifier circuit with dry rectifier elements according to the invention. As can be seen immediately, these elements provide full protection for all elements against overloads, in that if a single element is overheated, the thermal fuse of this element interrupts the power supply to all other elements. One half cycle of the alternating current flows through all thermal fuses F4, F3, F:. ,, F1, then.
via element E2 to the consumer and further via element E4; the other half period via element E3, the consumer, element E ,. and all thermal fuses F ,, F2, F3, F4.
Of course, any other appropriate type of thermal fuse can be used. For example, one in which a bimetal strip disengages a contact spring that is under its own spring tension.