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Die Erfindung bezieht sich auf einen Anschlusssockel gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 zum Anschließen eines Umrichtergerätes an Phasen eines Netzes oder einer Last.
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Die Verkabelung von Umrichtergeräten kann sehr zeitaufwendig sein. Es liegt daran, dass die Ausgangsleistung der Umrichter steigt, während die Umrichter selbst immer kleiner werden. Allerdings müssen die Kabelquerschnitte umso größer sein, je höher die Nennleistung ist. Wegen der stetig schrumpfenden Umrichterabmessungen wird es für einen Techniker immer schwieriger, die Kabel der einzelnen Netz- und/oder Motorphasen anzuschließen – was immer noch manuell geschieht. Im Reparaturfall wird sehr oft das Umrichtergerät gegen ein neues Umrichtergerät getauscht, um Ausfallzeiten beim Kunden so gering wie möglich zu halten. Da jedoch alle Anschlusskabel gelöst werden müssen, wobei die auch noch auf engstem Raum durchgeführt werden muss, stellt diese Handlung im Reparaturfall höchste Ansprüche an Werkzeug und Servicepersonal.
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Bisher wird ein Umrichter in einem Schaltschrank auf fest im Schaltschrank installierte Schienen eingeschoben und an der Rückwand verschraubt. Die Ausgangsstromschienen des Umrichters werden mit Kabeln oder Stromschienen, die beispielsweise hin zu einem Motor führen, verschraubt. Um diesen Umrichter in den Schaltschrank bzw. aus diesem heben zu können, wird eine spezielle Hebevorrichtung benötigt, die im Reparaturfall mitgeführt werden muss.
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Aus der
DE 37 84 897 T2 ist eine unterbrechungsfreie Stromversorgungsanlage bekannt, die wenigstens einen Gleichrichter/Ladegerät, einen Wechselrichter und eine Akkumulatorbatterie aufweist. Die Komponenten der unterbrechungsfreien Stromversorgungsanlage, die auch als USV-Anlage bezeichnet wird, sind in einem Schaltschrank untergebracht. Zur Aufnahme der Module des Wechselrichters und des Gleichrichter/Ladegerät-Modul ist ein Anschlusssockel vorgesehen, der entsprechend der Anzahl der als Einschübe ausgebildeten Module Anschluss-Trägerplatten und eine Führungsvorrichtung zur translatorischen Führung dieser Einschübe aufweist. Diese Führungsvorrichtung weist entsprechend der Anzahl der Einschübe Anschlusssockel auf. Außerdem weist diese Führungsvorrichtung mehrere parallel angeordnete Gleitschienen auf, die von mit Passelementen versehenen Trägern getragen werden. Am Ende eines jeden Einschubes ist eine Anschluss-Trägerplatte angeordnet. Jede Anschluss-Trägerplatte ist als rechteckförmige Isolierstoffplatte mit sechs in zwei Dreierreihen übereinander liegenden Sechskantbohrungen sowie sechs Rundbohrungen versehen. Die Sechskantbohrungen sind zur Aufnahme von elektrisch leitenden Kontaktstiften bestimmt. Während die Rundbohrungen mit Verwechselungsschutz-Elementen ausgefüllt werden können. Im Mittelbereich einer jeden Anschluss-Trägerplatte ist eine Hülse zur Zentrierung des Einschubes vorgesehen. Die Seitenbleche eines jeden Einschubes weisen an den Außenseiten jeweils eine Längsführung auf, die während der Einfahrbewegung des Einschubes mit der zugehörigen Gleitschiene der Führungsvorrichtung zusammenwirkt. An der Vorderseite eines jeden Einschubes ist ein Handgriff zum Ein- und Ausfahren des Einschubes befestigt. Mittels eines Steckvorganges ist die elektrische Verdrahtung eines jeden Einschubes dieser USV-Anlage ausgeführt. Somit kann jeder Einschub jederzeit problemlos getauscht werden, ohne dass Verbindungskabel gelöst werden müssen.
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Aus der
DE 101 59 314 A1 ist ein Kontaktelement für Schaltschränke bekannt. Diese Schaltanlage weist wenigstens einen Einschub auf, der in ein Einschubfach eines Einschubrahmens geschoben werden kann. Außerdem weist diese Schaltanlage mindestens eine Strom-Sammelschiene auf, mit der die Komponenten eines Einschubs mittels elektrischer Kontakte elektrisch leitend verbindbar sind. Mittels eines Verstellmechanismus können Kontakte aus biegsamem Material derart mechanisch verbogen werden, dass jeweils eine elektrische Kopplung getrennt oder geschlossen wird. Dieser Verstellmechanismus weist ein Betätigungselement auf, welches über ein mechanisches Getriebe oder direkt eine Welle antreibt, auf der Führungskurven in Form von Nocken angeordnet sind. Bei entsprechend verstellter Welle sind die biegsamen Teile eines jeden Kontakts derart verbogen, dass deren Kontaktflächen gegen oder nicht gegen eine Strom-Sammelschiene gedrückt werden. Voraussetzung für dieses Kontaktelement ist, dass die elektrischen Kontakte, die mittels Kurvenscheiben jeweils mechanisch verbogen werden können, einen mechanisch verbiegbaren Teil aufweisen. Ein derartiger Kontakt für hohe Stromstärken nicht geeignet, da nur eine Kleinflächige entsteht.
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Bei einem im Handel erhältlichen Frequenzumrichter für Niederspannung (DE-Zeitschrift ”elektrotechnik”, Heft 5,. 2002, Seiten 28 und 29) wird ein neuartiges Verkabelungsprinzip verwendet. Bei diesem Frequenzumrichter sind netzseitige und lastseitige Anschlusskabel, mit denen dieser Frequenzumrichter mit einer Last und mit einem speisenden Netz verbunden wird, in einem separaten Sockel untergebracht. Gemäß dem Hardware-Handbuch ”Frequenzumrichter ACS800-02 (45 bis 560 kW) der Firma ABB, das gültig ist ab 02.03.2005, weist dieser Anschlusssockel eine Bodenplatte auf, die Durchführungen für Kabel aufweist. Mittels dieser Bodenplatte wird der Kabelkanal im Boden am Aufstellort abgedeckt, in dem dieser mit dem Fußboden verschraubt ist. Die freien Enden der durch die Durchführungen gesteckten Kabeln werden mit Stromschienen des Sockels verschraubt. Nach Abschluss der Verkabelungsarbeiten wird der Umrichter auf Rollen über diesen Anschlusssockel geschoben und befestigt. Dabei wird der Umrichter auf Rollen über den Sockel geschoben und fixiert. Danach werden die unteren Anschlüsse (Stromschienen) des oberen Gehäuseteils des Umrichters mit den Stromschienen des Sockels verschraubt. Durch dieses Verkabelungsprinzip kann man jederzeit den Umrichter durch Lösen einiger Verbindungsschrauben problemlos vom Anschlusssockel elektrisch entkoppeln, ohne dass dabei Anschlusskabel gelöst werden müssen. Dadurch verkürzt sich die Wartung, wodurch sich die Stillstandszeit minimiert, so dass Zeit und Geld eingespart werden. Für die elektrische Unterbrechung des oberen Gehäuseteils des Umrichters vom Anschlusssockel wird immer noch ein Werkzeug, insbesondere ein Drehmomentschlüssel, benötigt.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, den bekannten Anschlusssockel derart weiterzubilden, dass bei Montage und Demontage des Umrichters am und vom Anschlusssockel zur Verbindung von Stromschienen kein Werkzeug mehr benötigt wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Dadurch, dass er erfindungsgemäße Anschlusssockel einerseits einen herausziehbaren Tragrahmen zur Aufnahme eines Umrichtergerätes und andererseits eine betätigbare Klemmvorrichtung aufweist, kann ein Umrichtergerät, nach dem dieses auf dem Tragrahmen montiert ist, in einen den Anschlusssockel aufweisenden Schaltschrank geschoben werden. Nachdem dieses Umrichtergerät in seine Endstellung geschoben ist, wird die im Anschlusssockel untergebrachte Klemmvorrichtung betätigt, wodurch aus dem Umrichtergerät herausragende Stromschienen-Anschlüsse mit im Anschlusssockel platzierten Stromschienen elektrisch leitend verbunden werden. Diese Verbindung ist eine Pressverbindung zweier Flachseiten eines Stromschienenpaares. An den im Anschlusssockel angeordneten Stromschienen sind vorab bereits für jede Phase ein Anschlusskabel angebracht. Mit diesem erfindungsgemäßen Anschlusssockel kann ein Umrichtergerät in einem Schaltschrank untergebracht und verkabelt werden, ohne dass auf engstem Raum eine Vielzahl von Schraubverbindungen erstellt werden müssen. Mit diesem erfindungsgemäßen Anschlusssockel kann jederzeit ein in einem Schaltschrank verkabeltes Umrichtergerätes problemlos entfernt werden, ohne dass Anschlusskabeln gelöst werden müssen. Dadurch wird Zeit und Geld eingespart und ein Prozessstillstand auf ein Minimum beschränkt.
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Als Klemmvorrichtung ist eine zur Einschubrichtung parallel verlaufende betätigbare Welle vorgesehen, wobei diese Welle und die Halterung mittels wenigstens einer Blattfeder mechanisch miteinander gekoppelt sind. Mittels dieser betätigbaren Welle wird eine Drehbewegung der Welle in eine Schubbewegung quer zur Einschubrichtung des Umrichtergerätes umgewandelt. Dazu bestimmt die Federkonstante der Blattfeder bzw. Blattfedern die Schubkraft auf die Halterung der Stromschienen und damit die Anpresskraft der Flachseiten der Stromschienen der Halterung auf korrespondierende Flachseiten der Stromschienen eines auf den Tragrahmen montierten Umrichtergerätes.
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Damit eine Drehbewegung für ein vorbestimmtes Bogenmaß eine vorbestimmte Schubkraft ausführen kann, ist einerseits eine Blattfeder mit einer vorbestimmten Federkonstante vorzusehen und andererseits muss der Federweg um ein vorbestimmtes Maß verkürzt werden. Dies wird dadurch erreicht, dass diese Blattfeder exzentrisch zu der betätigbaren Welle angeordnet ist. Auf der gegenüberliegenden Seite dieser Blattfeder muss diese Blattfeder in eine quer zur Einschubrichtung verlaufende Aufnahmevorrichtung münden.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Klemmvorrichtung ist die Halterung wenigstens einer Stromschiene mittels Druckfedern jeweils mit einem Anschlagelement verbunden. Mittels dieser Druckfedern, deren Wirkachse jeweils quer zur Einschubrichtung verlaufen, wird beim Entspannen der Klemmvorrichtung die Trennung der Stromschienenpaare unterstützt. Dadurch kann auch unter Last diese Klemmvorrichtung entspannt werden.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Klemmvorrichtung des erfindungsgemäßen Anschlusssockels sind den Unteransprüchen 3 bis 6 zu entnehmen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung des Anschlusssockels ist dieser mit einer einstellbaren Stütze versehen. Dadurch können selbst schwergewichtige Umrichtergeräte auf den herausgezogenen Tragrahmen montiert werden.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der eine Ausführungsform des Anschlusssockels nach der Erfindung schematisch veranschaulicht ist.
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1 zeigt einen Anschlusssockel nach der Erfindung mit herausgezogenen Tragrahmen ohne ein Umrichtergerät, in der
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2 ist der Anschlusssockel in der Stellung gemäß 1 mit einem montierten Umrichtergerät dargestellt, die
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3 zeigt den Anschlusssockel nach 2 mit eingeschobenen Tragrahmen und in der
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4 ist der Anschlusssockel in der Betriebsstellung gemäß 3 mit gespannter Klemmvorrichtung dargestellt.
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In den 1 und 2 sind mit 2 ein herausziehbarer Tragrahmen und mit 4 eine Klemmvorrichtung eines Anschlusssockel nach der Erfindung bezeichnet. Der Tragrahmen 2 ist auf einem zwei Auszugschienen 6 aufweisenden Schienenauszugssystem montiert. Entlang der Längsseite des Tragrahmens 2 sind Bleche 8 vorgesehen, die jeweils eine Auszugsschiene 6 des Schienenauszugssystems abdeckt. Vorteilhafter Weise ist der Tragrahmen 2 und die Abdeckbleche 8 einstückig ausgebildet. D. h., die Abdeckbleche 8 sind durch Abkantungen erstellt. Die Auszugsschienen 6 sind jeweils an einer Innenseite 10 eines Auslegers 12 des Anschlusssockels lösbar befestigt. Diese beiden Ausleger 12 sind mit einem rückwärtigen Montagerahmen 14 mechanisch verbunden. Zur Entlastung der Verbindung zwischen Ausleger 12 und Montagerahmen 14 ist ein Stützträger 16 angeordnet. Die freien Enden der beiden Ausleger 12 des Anschlusssockels sind mittels eines Querträgers 18 zueinander fixiert. Außerdem wird dadurch die Längssteifigkeit des Anschlusssockels verbessert. Um selbst schwergewichtige Umrichtergeräte auf den Tragrahmen 2 montieren zu können, weist der Anschlusssockels eine einstellbare Stütze 20 auf.
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Die Klemmvorrichtung 4 des erfindungsgemäßen Anschlusssockels weist eine Welle 22, wenigstens eine Blattfeder 24, eine Halterung 26, ein Handhabungsmittel 28 und Stromschienen 30 auf. Diese Stromschienen 30 sind mit der Halterung 26 mechanisch verbunden, wobei diese Halterung 26 aus einem isolierenden Material besteht. An jeder Stromschiene 30 einer Phase ist ein Anschlusskabel angeschlossen, das auch in mehrere Teilanschlusskabel 32 unterteilt ist. Diese Aufteilung eines Phasen-Anschlusskabels in mehrere Teilanschlusskabel 32 bietet sich dann an, wenn ein von den Platzverhältnissen vorbestimmter Kabeldurchmesser erreicht ist.
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Die Halterung 26 ist außerdem an seinen Enden jeweils mittels einer Druckfeder 34 mit einem Anschlagelement 36 befestigt. Dabei sind diese Druckfedern 34 derart angeordnet, dass deren Wirkachse quer zur Einschubrichtung des Tragrahmens 2 verlaufen. Mittels dieser Druckfedern 34 wird die Trennung der Stromschienenpaare bei entspannter Klemmvorrichtung 4 unterstützt.
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Zur Lagerung der Welle 22 ist an einem Ende dieser Welle 22 eine Aufnahme 38 vorgesehen. Diese Welle 22 ist derart mit den Handhabungsmittel 28 mechanisch verbunden, dass durch Schwenken dieses Handhabungsmittels 28 die Welle 22 sich um ein vorbestimmtes Bogenmaß bewegt. Dadurch werden die mit der Welle 22 verbundenen Aufnahmevorrichtung 40 für die vorgesehenen Blattfedern 24 ebenfalls um dieses Bogenmaß bewegt. Dieses Handhabungsmittel 28 ist derart angebracht, dass es bei eingeschobenem Umrichtergerät betätigt werden kann.
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In der dargestellten Ausführungsform des Anschlusssockels ist als Aufnahmevorrichtung 40 zwei beabstandete Scheiben 42 und 44 vorgesehen. Die Seiten der Scheiben 42 und 44, die einander zugewandt sind, weisen jeweils eine exzentrisch zur Welle 22 radial verlaufende Ausnehmung auf. Diese beiden Scheiben 42 und 44 sind derart beabstandet zueinander angeordnet, dass eine Blattfeder 24 in diese Ausnehmungen geschoben werden kann. Auf der gegenüberliegenden Seite dieser Blattfeder 24 weist die Haltevorrichtung 26 ein Aufnahmemittel 46, in der sich das eine Ende der Blattfeder 24 abstützen kann. Zusätzlich ist diese Blattfeder 24 mit diesem Aufnahmemittel 46 arretiert.
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Der Abstand der exzentrischen Anordnung der Blattfedern 24 zur Welle 22 bestimmt den maximalen Verschiebeweg der Halterung 26. Da jede Stromschiene 30 der Halterung 26 auf eine korrespondierende Stromschiene 48 eines auf dem Tragrahmen 2 montierten Umrichtergerätes 50 (2) eine vorbestimmte Anpresskraft ausüben soll, ist einerseits der tatsächliche Verschiebeweg kleiner als die maximale Verschiebung der Halterung 26 und andererseits wird wenigstens eine Blattfeder 24 mit einer vorbestimmten Federkonstanten verwendet. Von diesem Umrichtergerät 50 sind aus Übersichtlichkeitsgründen nur seine Anschluss-Stromschienen 48 und ein Teil des Umrichtergehäuses dargestellt.
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Die 3 zeigt den Anschlusssockel nach 2 mit eingeschobenen Tragrahmen 2, wobei die Klemmvorrichtung 4 noch entspannt ist. Dies ist daran zu erkennen, dass korrespondierende Stromschienen 30 und 48 einander beabstandet gegenüberstehen und dass die Druckfeder 34 noch entspannt ist. In dieser Darstellung ist auch zu erkennen, dass die einstellbare Stütze 20 einen ausfahrbaren Stützteil 52 aufweist, der mittels einer Feststellschraube 54 gesichert werden kann.
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In der 4 ist der Anschlusssockel nach 3 dargestellt, wobei die Klemmvorrichtung 4 gespannt ist. Dies kann daran erkannt werden, dass nun die korrespondierenden Stromschienen 30 und 48 eines jeden Stromschienenpaares mit ihren Flachseiten aneinander gepresst werden. Außerdem ist nun die Druckfeder 34 gestaucht (gespannt) und das Handhabungsmittel 28 in seiner Verriegelungsposition angeordnet. Ferner ist dieser Verriegelungszustand der Klemmvorrichtung 4 daran zu erkennen, dass die Blattfedern 24 mit dem einen Ende nicht mehr exzentrisch zur Welle, sondern nun radial zur Welle 22 angeordnet sind.
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Mittels diesem erfindungsgemäßen Anschlusssockel kann dieses Umrichtergerät zwecks Austausch aus diesem Schaltschrank herausgefahren werden und wird dieses Umrichtergerät, nach dem es in den Schaltschrank geschoben ist, ohne dass Kabel verschraubt werden müssen, verkabelt. Durch diesen Anschlusssockel ist eine schnelle Wartung des Umrichtergerätes möglich, so dass die Stillstandszeit beim Kunden minimal ist.
