DE1199394B

DE1199394B - Einrichtung zur Kontrolle der Belastung und Temperatur sowie der Guete der Kuehlung von kuenstlich gekuehlten Trockengleichrichteranlagen

Info

Publication number: DE1199394B
Application number: DES57039A
Authority: DE
Inventors: Willi Mosch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1958-02-21
Filing date: 1958-02-21
Publication date: 1965-08-26

Description

Einrichtung zur Kontrolle der Belastung und Temperatur sowie der Güte der Kühlung von künstlich gekühlten Trockengleichrichteranlagen Die Erfindung bezieht sich auf die Verbesserung einer Einrichtung zur Kontrolle der Belastung und Temperatur sowie der Güte der Kühlung von künstlich gekühlten Trockengleichrichteranlagen mit Halbleiterbauelementen auf der Basis von Germanium oder Silizium.
Liegt eine zu kühlende Trockengleichrichteranlage vor, bei welcher in der Kühlmittelführung ein Kühlelementesatz mit dem zu kühlenden Mittel zu beschicken ist und in diesem Satz in Richtung des strömenden Mittels aufeinanderfolgende Kühlelemente der Halbleiterelemente vorhanden sind, so ist es erwünscht, daß für alle diese im Kühlmittelstrom aufeinanderfolgenden Kühlelemente der Halbleiterelemente eine möglichst gleichmäßige und ausreichende Kühlung vorhanden ist. Es soll also bei einem Normalbetrieb der Anlage erreicht werden, daß der über die Kühlelemente der Halbleiterelemente geführte Kühlmittelstrom auch tatsächlich in der Lage ist, von jedem dieser aufeinanderfolgenden Kühlelemente einen solchen Anteil an Wärme zu übernehmen, daß eine ausreichende gleichmäßige Kühlung der Kühlelemente erfolgt. Von dieser Überlegung ausgehend, stützt sich die Erfindung auf die Erkenntnis, daß für die Erzielung dieses Effektes das Kühlmittel beim Eintritt in die Kühlmittelführung höchstens einen bestimmten unteren Temperaturwert haben darf und am Ausgang der Kühlmittelführung einen bestimmten oberen Wert nicht überschreiten darf, wobei der Differenzwert zwischen beiden Temperaturwerten ein Intervall darstellt, welches die Summe der an den aufeinanderfolgenden Kühlelementen abzuführenden einzelnen Wärmemengen einschließt. Es ist also ausreichend, diese beiden Temperaturwerte zu überwachen, um den entsprechenden einwandfreien Betrieb der Anlage ohne unzulässige Überlastung der Halbleiterbauelemente, die eventuell zu deren Schäden führen könnte, zu sichern. Der austretende Kühlmittelstrom darf einen gewissen oberen Grenzwert nicht überschreiten, denn dieser bestimmt die mögliche Wärmeübernahme an den letzten Kühlelementen der Halbleiterelemente des Kühlelementesatzes in der Kühlmittelführung. Das notwendige Intervall zwischen dem Eingangstemperaturwert des Kühlmittelstromes und dem Ausgangstemperaturwert dieses Stromes muß daher unterhalb dieses oberen Grenzwertes liegen. Andernfalls muß die Durchgangsleistung der Trockengleichrichteranlage herabgesetzt oder gesperrt werden.
Es war für die Kontrolle der Temperatur von Teilen, insbesondere des Temperaturzustandes sich drehender Teile elektrischer Maschinen, z. B. des Läufers einer Dynamomaschine, für die Erfassung des Temperaturwertes bekannt, als Wärmeträger für diese Messung Luft durch ein System von Kanälen in der Wicklung des entsprechend ausgebildeten Ankers der Maschine hindurchzutreiben, dabei die Luft am Eingang und am Ausgang dieses Meßkanals mittels eines Temperaturfühlers zu erfassen, der jeweils in je einem Zweig je einer Wheatstoneschen Brückenschaltung angeordnet war, und mit dem Ausgangswert der Brücke je einen Zeiger eines Zeigerinstruments zu beeinflussen, die über je eine spezielle und zugleich über einer gemeinsamen Skala sich bewegten.
Weiterhin war auch eine Temperaturkontrolleinrichtung für Anlagen mit Flüssigkeitskühlung, im engeren Sinne für Öltransformatoren mit Wasserkühlung, bekannt, bei der ein Drosselventil im Flüssigkeitsweg abhängig von der Temperaturdifferenz des zu- und des abströmenden Kühlmittels gesteuert wurde, indem ein Widerstand wärmeleitend mit einem Zweig des zufließenden, ein -anderer Widerstand mit einem Zweig des abfließenden Kühlmittels verbunden war. Dabei war jeder der Widerstände in je einem der Zweige einer gemeinsamen Wheatstoneschen Brückenschaltung angeordnet, welche zwischen den Punkten der Eingangsdiagonale der Brücke in Reihe lagen, und in der Ausgangsdiagonale der Brücke war ein Relais angeordnet zur Steuerung des Drosselventils, so daß dieses bei unbelastetem Transformator die Hauptleitung für den Kühlmittelstrom bis auf einen dauernd offenen Nebenweg sperrte, jedoch oberhalb einer Temperaturdifferenz das Drosselventil freigab und dieses unter dem Druck der Flüssigkeit von seinem Sitz abgehoben wurde.
Eine solche Anordnung der ersten Art bedingte für jede der Messungen je eine Wheatstonesche 5 rückenschaltung.
Eine Anordnung der letztgenannten Art arbeitete nur abhängig von der Temperaturdifferenz und würde für eine zusätzliche Erfassung einer absoluten Temperatur ebenfalls eine Zusatzeinrichtung in der Anlage bedingen.
Der vorliegenden Erfindung liegt jedoch die Erkenntnis zugrunde, daß bei künstlich gekühlten Trockengleichrichteranlagen diese überwachungsmöglichkeiten und Einrichtungen in einfacher Weise zusammengefaßt werden können, indem sowohl eine Steuerung der Kühleinrichtung abhängig von der Differenz der Temperatur zwischen dem dem Kühlkanal mit den Kühlelementen für die einzelnen Trokkengleichrichterbauelemente zuströmenden Kühlmittel und der Temperatur des nach deren Kühlelementesatz aus dem Kanal abströmenden Kühlmittels als auch eine Steuerung in der Trockengleichrichterünlage abhängig von einer absoluten Höhe des in den Kanal einströmenden Kühlmittels sich mit einer einzigen Wheatstoneschen Brücke für die Abgabe einer entsprechenden Meldung oder/und Herbeiführung einer Schutzschaltung erreichen lassen.
Für die Erreichung einer solchen Lösung in einer Einrichtung zur Kontrolle der Belastung und Temperatur sowie der Güte der Kühlung von künstlich gekühlten Trockengleichrichteranlagen mit Halbleiterbauelementen auf der Basis von Germanium oder Silizium liegt erfindungsgemäß in der Kühlmittelzuführung unmittelbar vor sowie unmittelbar nach dem Kühlelementesatz der Halbleiterelemente je ein Temperaturmeßfühler zur an sich bekannten Beeinflussung je eines Brückenzweiges einer elektrischen Brückenanordnung, die in der Ausgangsdiagonale ein Steuermittel für die Meldung oder/und Beeinflussung des Betriebszustandes der Anlage enthält, und wird bei überschreiten eines oberen Temperaturgrenzwertes des Kühlmittels durch einen Meßfühler am Eingang des Kühlelementesatzes ein Zweig der Brücke zur Herbeiführung einer entsprechenden Meldung oder/und Schutzschaltung für die Gleichrichteranlage überbrückt. Nur in der gleichzeitigen Anwendung dieser sämtlichen Merkmale des Patentanspruchs wird die Erfindung gesehen.
Das Steuermittel kann also eine Melde- bzw. eine Alarmanlage betätigen; es kann aber auch die Einrichtung, welche das strömende Mittel durch die Gleichrichteranordnung hindurchführt, in ihrer Lieferungsleistung beeinflussen. In diesem Sinne können an dem Kühlkanal Veränderungen herbeigeführt werden, durch welche die den Kühlfahnen der Gleichrichterelemente zugeführte Menge des strömenden Kühlmittels geregelt wird. Diese Regelung kann erfolgen, indem z. B. Drosselklappen im Zuge der Kühlmittelführung oder an besonderen Frischluftzuführungskanälen im Verlaufe der zu kühlenden Strecke verstellt werden oder indem für das Kühlmittel bei seiner Förderung im Kreislauf über Rückkühleinrichtungen diese in ihrer Wirkung entsprechend gesteuert werden. Wird ein als zulässig anzusehender Wert überschritten, so kann durch das genannte Steuermittel eine Schutzeinrichtung in der Anlage in Wirkung gesetzt werden, durch welche gegebenenfalls die Anlage vollständig elektrisch abgeschaltet wird. Alle diese Funktionen werden unter Ausnutzung der gleichen Brückenschaltung und des gleichen Steuermittels in der Ausgangsdiagonale der Brücke durchgeführt.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird nunmehr auf das Ausführungsbeispiel nach der Zeichnung Bezug genommen.
1 bezeichnet einen als Kühlmittelführung dienenden Kühlluftkanal. In diesen ist ein Satz aus in der Strömungsrichtung des Kühlmittels aufeinanderfolgenden Kühlelementen 2 a bis 5 a eingebaut, die mit ihren an der Kühlmittelführung außen freiliegenden Flächen mit je einem der Flächengleichrichterelemente 2 bis 5, z. B. Siliziumflächengleichrichterelementen, mechanisch verbunden sind, wofür sie mit ihrem Grundplattenteil in die Wand der Kühlmittelführung dicht derart eingesetzt sind, daß von diesem Plattenteil in den Hohlraum der Kühlmittelführung die Kühlfahnen ausladen. Ein Lüfter 6, angetrieben durch den Elektromotor 7, erzeugt in der durch die eingetragenen Pfeile angedeuteten Richtung einen Saugluftstrom, der über die Kühlfahnen der Kühlelemente 2 a bis 5 a hinwegstreicht.
Am Eingang der Kühlmittelführung, also vor Beginn derjenigen Strecke in dieser Kühlmittelführung, welche die Kühlelemente enthält, an denen die von den Flächengleichrichterelementen übernommene Joulesche Wärme abzuführen ist, -liegt ein temperaturabhängiger, z. B. thermonegativer Widerstand 8, und ebenso liegt in der Kühlmittelführung nach der genannten Strecke bzw. dem Kühlelementesatz ein thermonegativer Widerstand 9 als Temperaturfühler. Diese beiden Widerstände 8 und 9 liegen als Brükkenwiderstände elektrisch an dem Punkt 10 der Eingangsdiagonale der Brücke, deren zweiter Endpunkt mit 11 bezeichnet ist. Der Brücke gehören weiterhin die ohmschen Widerstände 12 und 13 an. In der Ausgangsdiagonale der Brücke zwischen den Punkten 14 und 15 liegt als Steuermittel eine Einrichtung 16. Diese kann z. B. ein Relais sein, welches irgendwelche Steuerfunktionen erfüllt, wie sie ihrem grundsätzlichen Wesen nach bereits in allgemeiner Hinsicht in der vorausgegangenen Beschreibung angeführt worden sind. An den Klemmen 17 und 18 der Brücke liegt eine geeignete Gleichspannungsquelle.
In der Anordnung ist zusätzlich noch ein Kontaktthermometer 19 vorgesehen, durch welches über den Widerstand 20 der Widerstand 9 der Brückenanordnung überbrückt werden kann. Dieses Kontaktthermometer hat einen Fühler 21, welcher auf der Eintrittsseite des Kühlluftstromes in die Kühlmittelführung bzw. Kühlzone der Trockengleichrichteranordnung angeordnet ist. Es hat also die Funktion, eine absolute Temperaturmessung an der Eingangsseite des Kühlluftstromes in die Trockengleichrichteranordnung vorzunehmen. Auf diese Weise ist vorgebeugt, daß kein Kühlluftstrom in die Anordnung eintreten kann, der bereits einen so hohen Temperaturwert hat, daß trotz der Wärmeabfuhr, welche durch die Kühlung an den einzelnen Gleichrichterelementen stattfindet, keine ausreichende Kühlung der Gleichrichterelemente erreicht wird, weil für diese nur eine bestimmte obere Betriebstemperatur zulässig ist. Sobald also der von dem Fühler 21 des Kontaktthermometers 19 gemessene Temperaturwert einen gewissen Grundwert überschreitet, wird der Stromkreis über den Widerstand 20 geschlossen und dadurch die Brücke 17, 18 derart aus ihrem Gleich-

Claims

Patentanspruch: Einrichtung zur Kontrolle der Belastung und Temperatur sowie der Güte der Kühlung von künstlich gekühlten Trockengleichrichteranlagen mit Halbleiterbauelementen auf der Basis von Germanium oder Silizium, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß in der Kühlmittelführung unmittelbar vor sowie unmittelbar nach dem Kühlelementesatz der Halbleiterelemente je ein Temperaturmeßfühler zur Beeinflussung je eines Brückenzweiges einer elektrischen Brückenanordnung liegt, die in der Ausgangsdiagonale ein Steuermittel für die Meldung oder/und Beeinflussung des Betriebszustandes der Anlage enthält, und daß bei Überschreiten eines oberen Temperaturgrenzwertes des Kühlmittels durch einen Meßfühler am Eingang des Kühlelementesatzes ein Zweig der Brücke zur Rerbeiführung einer entsprechenden Meldung oder/und Schutzschaltung für die Gleichrichteranlage überbrückt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 362 011, 895 069, 1.51982, 417 984, 904 088; deutsche Auslegeschrift Nr. 1024 630; schweizerische Patentschrift Nr. 168 547. gewicht gebracht, daß über das gleiche Steuermittel bzw. die Hilfseinrichtung 16 eine Abschaltung der Gleichrichteranlage herbeigeführt wird.