CN111869023A - 安装在开关装置柜中的开关装置模块和包括这种开关装置模块的开关装置柜 - Google Patents

Abstract

一种用于安装在开关装置柜中的开关装置模块(1)，包括开关装置模块壳体(1a)，所述壳体(1a)包括：功率电路(4c)和电功率设备(4d)，如断路器、接触器和马达断路器，用于向电负载(8)特别是电动马达供应电功率；以及用于控制第一电气设备(4d)的电控制电路(2a)和辅助电路(2b)，其特征在于，功率电路(4c)和电功率设备(4d)包含在第一功率单元壳体(4e)中以形成第一功能功率单元(4)，并且电控制电路(2a)和辅助电路(2b)包含在单独的第二控制和辅助电路壳体(2c)中以形成第二功能控制和辅助电路单元(2)，其中，第一功能功率单元(4)和第二功能控制和辅助电路单元(2)中的每一个包括接口(5)，用于将包含在第一功率单元壳体(4e)中的功率电路(4c)和电功率设备(4d)与包含在第二控制和辅助电路壳体(2c)中的控制电路(2)和辅助电路(2b)互连。

Description

安装在开关装置柜中的开关装置模块和包括这种开关装置模 块的开关装置柜

技术领域

本发明涉及根据权利要求1和10的前序部分的用于安装在开关装置柜中的开关装置模块(特别是低压开关装置模块)和包括这种开关装置模块的开关装置柜，特别是低压开关装置柜。

背景技术

在低压开关装置柜中，已知使用用于驱动如电动马达的电气负载的开关装置模块，该开关装置模块在一个公共壳体中包括用于向电负载功率件供应电功率的功率电路和电功率设备(如例如断路器、接触器和马达断路器)和用于例如监控和测量负载的参数的相应的控制电路和辅助电路两者。

由于控制电路和辅助电路以及相关联的电气设备在客户应用和要求方面有很大的差异，实际上不可能使模块标准化，因此用于功率单元的电路和辅助电路现在根据各个客户的需求在同一个机械壳体中工程化和组装在一起。因此，在低压开关装置中使用的大多数电气设备都是单独设计的，由于每个单独客户的最终设备的单独工程化和组装，这是昂贵的。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种开关装置模块，其可以降低的成本制造，并且允许减少组装时间。

该目的通过如权利要求1所述的开关装置模块来实现。

本发明的另一个目的是提供一种开关装置柜，其允许在故障的情况下快速更换用于向电负载供应电功率的功率电路和电功率设备。

该目的通过如权利要求10所述的开关装置柜来实现。

本发明的另外的目的包括在从属权利要求中。

根据本发明的第一目的，一种用于安装在开关装置柜中的开关装置模块包括开关装置模块壳体，在该壳体中包括用于向电负载(特别是电动马达)供应电功率的功率电路和电功率设备，如断路器、接触器和马达断路器等。此外，开关装置模块壳体还包括至少一个电控制电路以及还有辅助电路，用于在向电负载供应电功率时控制和监控第一电气设备。

根据本发明，功率电路和电功率设备包含在第一功率单元壳体中，从而形成第一功能功率单元，该第一功能功率单元可作为一个整体插入开关装置模块壳体和从其移除。此外，前述的电控制电路和辅助电路以及适于电连接到控制电路和辅助电路的任选的辅助设备(如传感器、继电器、电能计量设备、控制器板以及还有用于HMI接口的电气部件)包含在单独的第二控制和辅助电路壳体中，其形成第二功能控制和辅助电路单元。根据本发明，第一功能功率单元和第二功能控制和辅助电路单元中的每一个都包括接口，该接口适于将包含在第一功率单元壳体中的功率电路和电功率设备与安装在第二壳体中的控制电路和辅助电路以及任选地前述电气部件互连，用于交换电信号以驱动和控制电气负载。

根据本发明的开关装置模块提供了这样的优点，即第一功能功率单元及其所有电气部件可被设计和运输为用于具有由电气负载消耗的一定范围的功率的电气负载的现成部件。换句话说，对于具有例如10 - 100W的功耗的电驱动器，可使用第一种类型的功能功率单元，其例如包括适于驱动例如高达100W的负载的低成本低功率部件。如果希望使用开关装置模块来驱动具有例如500W至1kW的更高功耗的负载，则可使用第二种类型的功能功率单元，其专门设计用于消耗例如不超过1kW的电负载。第三种和其它类型的功能功率单元可包括更昂贵的电气部件，其用于向具有高达1.5kW或更高的功耗的负载供应电功率。然而，由于要连接到开关装置模块的负载的不同类型的电气性能范围或功率范围，功能功率单元可以成本有效的方式设计和生产，因为当仅驱动具有100W或更低的最大功耗的小型电动马达时，不需要使用例如昂贵的高功率马达断路器。

根据本发明的另一方面，控制和辅助电路壳体可包括机械保持元件，该机械保持元件适于可释放地安装前述任选的电气部件，如继电器和/或开关和/或电能计量设备和/或控制器板和/或HMI接口，这些部件在控制和辅助电路壳体内的不同位置处的单独设计的第二控制电路和辅助电路中使用。通过使用前述机械保持元件，可显著降低设计和制造单独设计的第二功能控制和辅助电路单元的成本，因为该单元内主要用于例如通过传感器控制、计量和监控电负载的不同部件可通过保持元件定位在控制和辅助电路壳体内的各种位置处。

根据本发明的又一方面，安装元件可包括已知的顶帽导轨，电气部件可通过形成或安装在每个电气部件处的夹紧元件夹紧到该顶帽导轨。这提供了一种安装部件的非常成本有效且可靠的方式。

根据本发明的另一个目的，开关装置模块可包括前壁，该前壁优选是由后壁、侧壁、前壁以及顶壁和底壁组成的框架的一部分。然而，代替使用在其边缘部分处彼此直接连接的侧壁、顶壁、底壁和后壁，框架也可是由前面板能够附接的互连型材组成的骨架框架。在本发明的该实施例中，前面板承载至少一个前安装电气设备，如手动控制开关和/或显示面板和/或光学或声学指示器，其电连接到前面板接口，并且用于通过操作者操作开关装置模块或在显示器上显示负载的计量和控制信息。前面板接口用于将前面板的前安装设备连接到包含在控制和辅助电路壳体内的控制电路和/或辅助电路以及所有电气部件，如继电器、开关、电能计量设备和/或控制器板等。

此外，在本发明的该实施例中，可在壳体的前壁中形成凹部，前面板在该凹部中被接纳和安装到前壁。

根据本发明的优选实施例，包含在第二控制和辅助电路壳体中的控制电路和辅助电路电连接到前面板接口，该接口适于与前面板的前安装电气设备交换数据。通过使用控制和辅助电路接口，该接口可包括已知的接口和用于将显示器连接到控制器板的柔性连接电缆，进一步增加了生产本发明的开关装置模块的灵活性，因为第一功能功率单元和还有具有其前安装电气部件的前面板两者的制造过程可在不同的位置且由不同的供应商设计。

根据本发明的又一方面，包含在第二控制和辅助电路壳体中的控制电路和辅助电路电连接到模块控制接口，该模块控制接口适于与远程控制台交换控制数据。模块控制接口可为已知的现场总线接口，其适用于将开关装置模块连接到已知的现场总线系统，如CAN总线，该总线系统用于将包括在开关装置机柜或甚至加工厂的一部分中的电气模块和部件互连到中央控制室，从该中央控制室控制开关装置柜中的所有部件。此外，远程控制台甚至可为加工厂的主控制中心中的控制台。

为了提供本发明的开关板模块的方便的安装和拆卸，模块控制接口可包括位于开关装置模块壳体的背侧处的卡扣式插头。

根据优选实施例，卡扣式插头包括锁定元件，特别是至少一个、但优选地两个杆件，每个杆件适于在卡扣式插头已插入在开关装置柜的背侧处的互补插头壳体中之后锁定卡扣式插头。为了将开关装置模块从开关装置柜内的相关联的插件中移除，可通过按压弹簧偏置杆件的延伸部来释放卡扣式插头，这使得杆件的爪形区段缩回并释放卡扣式插头和开关装置柜的相关联的互补插头壳体之间的形状配合连接。

根据本发明的另一方面，用于将每个功能控制和辅助电路单元的模块控制接口与现场总线或一般来说控制台连接的卡扣式插头，以及还有用于将包含在第一功率单元壳体中的功率电路和电功率设备与包含在第二控制和辅助电路壳体中的控制电路和辅助电路互连的接口和相关联的接口电缆可被编码。通过这种方式，避免了为特定低功率电负载设计的功能功率单元与为控制不同功能功率单元而单独设计的功能控制和辅助电路单元之间的不匹配，所述不同功能功率单元适于驱动具有更高功耗的电负载。此外，不同的编码还可用于防止第二功能控制和辅助电路单元的不同功能之间的错误连接。

根据本发明的另一方面，开关装置柜包括一个或多个前述开关装置模块，这些开关装置模块优选地能够插入到包括在开关装置柜中的相应隔室中。

附图说明

下文参照附图描述本发明。

在附图中：

图1示出了带有相关联的部件的本发明的开关装置模块的示意图。

具体实施方式

如图1所示，用于安装在开关装置柜(未示出)中的开关装置模块1包括开关装置模块壳体1a，该壳体1a包括用于向电负载8(例如电动马达)供应电功率的功率电路4c和电功率设备4d，如例如断路器、接触器和马达断路器。开关装置壳体1a还包括用于控制第一电气设备4d的电控制电路2a和辅助电路2b。开关装置模块的特征在于，功率电路4c和电功率设备4d包含在第一功率单元壳体4e中，以便提供第一功能功率单元4。此外，同样用于将电功率设备4d连接到负载8的输出功率触头4a和输入功率触头4b也可包含在第一壳体4a中。壳体4a可由金属片制成，或者可为由多个金属型材形成的骨架壳体，这些金属型材以已知的方式彼此机械互连，例如通过焊接或通过螺钉(未示出)。

如在图1中进一步指示的，单独设计的电控制电路2a和辅助电路2b包含在第二控制和辅助电路壳体2c中，该第二控制和辅助电路壳体2c与第一功率单元壳体4a分离，从而提供可独立于第一功能功率单元4来处理的第二功能控制和辅助电路单元2。根据本发明，第一功能功率单元4和第二功能控制和辅助电路单元2中的每一个都包括接口5，用于将包含在第一功率单元壳体4e中的功率电路4c和电功率设备4d与包含在第二控制和辅助电路壳体2c中的控制电路2a和辅助电路2b互连。两个功能单元4和2的互连可通过柔性连接电缆5a来提供，如图1所指示。

在控制和辅助电路壳体2c中，可提供机械保持元件(未示出)来安装电气部件2d，如继电器和/或开关和/或电能计量设备和/或控制器板和/或HMI接口等，其在壳体2c内的不同位置处电连接到控制电路2a和辅助电路2b，以便在设计第二功能单元时提供更高的灵活性。

开关装置模块1还包括前壁1b和前面板3，前面板3作为单独的单元安装在前壁1b处。前面板3承载至少一个前安装电气设备3a，如手动操作的控制开关和/或显示面板和/或光学或声学指示器等。此外，前面板3还包括前面板接口3b，用于通过柔性电缆3c将前安装设备3a电连接到控制电路2a和/或辅助电路2b。

此外，包含在第二控制和辅助电路壳体2c中的控制电路2a和辅助电路2b电连接到模块控制接口6，用于经由数据总线、如由母线(busbar)7示意性地指示的现场总线系统与控制台(未示出)交换控制数据。

如图1中进一步所示，模块控制接口6可包括卡扣式插头6a，其位于开关装置模块壳体1a的背侧处。

卡扣式插头6a可包括两个杆件形式的弹簧偏置锁定元件6b，当卡扣式插头6a插入开关装置柜的互补插头壳体时，所述两个杆件适于机械地锁定卡扣式插头6a。卡扣式插头6a可通过用两个手指从开关装置模块壳体1a内部推动所述锁定元件6b来释放/打开。

附图标记列表

1 开关装置模块

1 开关装置模块壳体

2 控制和辅助电路单元

2a 控制电路

2b 辅助电路

2c 控制和辅助电路壳体

2d 电气部件

3 前面板

3a 前安装电气设备

3b 前面板接口

3e 柔性前面板电缆

4 功能功率单元

4a 输出功率触头

4b 输入功率触头

4c 功率电路(电路板)

4d 第一电气设备

4e 第一功率单元壳体

5 单元间接口

5a 连接电缆

6 模块控制接口

6a 卡扣式插头

6b 弹簧偏置锁定元件

7 主母线

8 负载

Claims (10)

1.用于安装在开关装置柜中的开关装置模块(1)，特别是低压开关装置模块，包括开关装置模块壳体(1a)，所述壳体(1a)包括：功率电路(4c)和电功率设备(4d)，如断路器、接触器和马达断路器，用于向电负载(8)特别是电动马达供应电功率；以及用于控制所述第一电气设备(4d)的电控制电路(2a)和辅助电路(2b)，

其特征在于，所述功率电路(4c)和所述电功率设备(4d)包含在第一功率单元壳体(4e)中以形成第一功能功率单元(4)，并且所述电控制电路(2a)和所述辅助电路(2b)包含在单独的第二控制和辅助电路壳体(2c)中以形成第二功能控制和辅助电路单元(2)，其中，所述第一功能功率单元(4)和所述第二功能控制和辅助电路单元(2)中的每一个包括接口(5)，用于将包含在所述第一功率单元壳体(4e)中的所述功率电路(4c)和所述电功率设备(4d)与包含在所述第二控制和辅助电路壳体(2c)中的所述控制电路(2)和所述辅助电路(2b)互连。

2.根据权利要求1所述的开关装置模块，

其特征在于，所述控制和辅助电路壳体(2c)包括机械保持元件，用于可释放地安装电气部件(2d)如继电器和/或开关和/或电能计量设备和/或控制器板和/或HMI接口，所述电气部件(2d)适于在所述控制和辅助电路壳体(2c)内的不同位置处电连接到所述控制电路(2a)和所述辅助电路(2b)。

3.根据权利要求2所述的开关装置模块，

其特征在于，所述安装元件包括顶帽导轨。

4.根据权利要求1所述的开关装置模块，

其特征在于，所述开关装置模块(1)还包括前壁(1b)和适于安装在所述前壁(1b)处的前面板(3)，其中，所述前面板(3)承载如手动控制开关和/或显示面板和/或光学或声学指示器的至少一个前安装电气设备(3a)以及前面板接口(3b)，所述前面板接口(3b)用于将所述前面板(3)的所述前安装设备(3a)电连接到所述控制和辅助电路壳体(2c)内的所述控制电路(2a)和/或所述辅助电路(2b)。

5.根据权利要求4所述的开关装置模块，

其特征在于，所述前面板(3)安装在形成于所述开关装置模块(1)的所述壳体(1a)的所述前壁(1b)中的凹部中。

6.根据权利要求4或5所述的开关装置模块，

其特征在于，包含在所述第二控制和辅助电路壳体(2c)中的所述控制电路(2a)和所述辅助电路(2b)电连接到前面板接口(3b)，用于与所述前面板(3)的所述前安装电气设备(3a)交换数据。

7.根据前述权利要求中任一项所述的开关装置模块，

其特征在于，包含在所述第二控制和辅助电路壳体(2c)中的所述控制电路(2a)和所述辅助电路(2b)电连接到模块控制接口(6)，用于与控制台交换控制数据。

8.根据权利要求7所述的开关装置模块，

其特征在于，所述模块控制接口(6)包括位于所述开关装置模块壳体(1a)的背侧处的卡扣式插头(6a)。

9.根据权利要求8所述的开关装置模块，

其特征在于，所述卡扣式插头(6a)包括弹簧偏置的锁定元件(6b)，特别是杆件，当所述卡扣式插头(6a)插入开关装置柜的互补插头壳体时，所述杆件适于锁定所述卡扣式插头(6a)，所述卡扣式插头(6a)能够通过从所述开关装置模块壳体(1a)内部作用在所述锁定元件(6b)上而释放。

10.开关装置柜，特别是低压开关装置柜，其包括根据前述权利要求中任一项所述的开关装置模块(1)。

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