DE2153171A1

DE2153171A1 - Gleichrichter mit Temperaturkontrolle

Info

Publication number: DE2153171A1
Application number: DE19712153171
Authority: DE
Inventors: Louis J Detroit Maphan Neville Rochester Mich Minbiole (V St A)
Original assignee: Udylite Corp
Current assignee: Udylite Corp
Priority date: 1970-11-10
Filing date: 1971-10-26
Publication date: 1972-05-18
Also published as: GB1342375A; FR2113913B1; US3807489A; FR2113913A1; CA953005A; ES396789A1; IT951944B

Description

PATENTANWÄLTE ■ » » ι

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

Gleichrichter mit Temperaturkontrolle

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 hk_t 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

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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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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

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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/

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Claims

- Tl -

Patentansprüche

1· 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-

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körpers (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·

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7. 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.

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