DE102008048837A1

DE102008048837A1 - Konstruktionsanordnung eines Sanftanlaufgeräts

Info

Publication number: DE102008048837A1
Application number: DE102008048837A
Authority: DE
Inventors: Martin Brand
Original assignee: Weg Automacao Sa Jaragua Do Sul; WEG Automacao Ltda
Current assignee: Weg Automacao Sa Jaragua Do Sul; WEG Automacao Ltda
Priority date: 2007-11-01
Filing date: 2008-09-25
Publication date: 2009-05-07
Also published as: US20090121670A1; BRMU8701723U2

Abstract

Konstruktionsanordnung eines Sanftanlaufgeräts, wobei eine Thyristorgruppe und Kontakte eines Bypass-Schützes an Kühlkörper gebaut sind, welche wiederum durch eine Stromschiene verschaltet sind und über eine Stromschiene an eine Versorgungsspannung und über eine Stromschiene an einen Motor angeschlossen werden. Dabei werden die Kontakte mit Hilfe einer Spule geschaltet, die von einem elektrischen Strom durchflossen wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Konstruktionsanordnung eines Sanftanlaufgeräts, bei der ein Zusammenbau einer Thyristorbrücke und eines integrierten Bypass-Schützes auf innovative Art und Weise erfolgt.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Typen von Sanftanlaufgeräten mit integriertem Bypass-Schütz bekannt. Diese Sanftanlaufgeräte beinhalten Thyristoren, mit denen die anliegende Spannung eines Asynchronmotors während des Anlaufs oder des Auslaufs geregelt wird. Im Allgemeinen werden die Thyristoren antiparallel verschaltet (W1C Schaltung) und es gibt Sanftanlaufgeräte mit einer, zwei oder drei kontrollierten Phasen.
Das Patent US 6,531,940 B1 beschreibt ein Sanftanlaufgerät mit Bypass-Schütz bestehend aus zwei Komponenten, nämlich einem Sanftanlaufgerät und einem Schütz, die zusammengebaut werden. Einerseits ist die dort beschriebene Lösung nicht besonders kompakt und andererseits entstehen, bedingt durch die Komplexität des Zusammenbaus, erhöhte Fertigungskosten.
Zudem sind weitere Montagearten von Sanftanlaufgeräten bekannt, die durch die Patentschriften US 6,351,113 und US 6,087,800 beschrieben sind und vom kompakten Zusammenbau eines Sanftanlaufgeräts mit Bypass-Schütz handeln. Dort werden das Bypass-Schütz und die Thyristoren mit den Kühlkörpern hintereinander verbaut bzw. angeordnet, sodass zwei Baugruppen entstehen.
Der erhöhte thermische Widerstand zwischen dem Kontakt des Schützes und dem Kühlkörper ist ein Nachteil dieser Konstruktionsform.
Außerdem existieren Sanftanlaufgeräte der Firma Siemens^® (3RW40/3RW44), die die Konstruktionsform eines integrierten Bypass-Schützes verwenden, jedoch nicht den Vorteil des geringen thermischen Widerstands zwischen den Kontakten des Schützes und den Kühlkörpern nutzen.
Die wichtigsten Komponenten des Leistungsteils eines Sanftanlaufgeräts sind die Thyristoren und das Bypass-Schütz. Mit Stromschienen erfolgt deren elektrische Verschaltung und wird der externe Anschluss des Sanftanlaufgeräts ermöglicht. Die Thyristoren werden zwischen Kühlkörper gespannt, wobei die bekannten Bypass-Schütze über, vor oder hinter den Kühlkörpern eingebaut werden.
Mit dieser Konstruktionsform kann ein funktionierendes Sanftanlaufgerät aufgebaut werden, jedoch sind dabei die Größe des Geräts und der thermische Widerstand zwischen dem Kontakt und dem Kühlkörper erhöht.
Aufgrund des erhöhten Strompegels der Thyristoren während des Hochlaufs Anlaufs entstehen Verluste, die den gesamten Leistungsteil erwärmen. Normalerweise werden Kühlkörper in der unmittelbaren Nähe der Thyristoren eingebaut, um die Sperrschichttemperatur der Halbleiter innerhalb der zulässigen Grenzen zu halten. Die Kühlkörper können mit natürlicher oder erzwungener Luftkühlung verwendet werden. Dies beeinflusst die Ausmaße des Leistungsteils.
Wird der Motor mit der vollen Netzspannung betrieben, schließt das Bypass-Schütz und werden die Thyristoren strom- und spannungs- und daraus folgernd verlustfrei. Jedoch werden die Kontakte des Bypass-Schützes zur Wärmequelle, wenn sie den Motorstrom führen. Dieser nachteilige Effekt wird bei dieser Konstruktion berücksichtigt.
Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung betrifft eine Konstruktionsform eines Sanftanlaufgeräts, durch deren Topologie eine Verringerung der Ausmaße des Zusammenbaus erreicht wird.
Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung betrifft eine Konstruktionsform eines Sanftanlaufgeräts, bei der ein geringer thermischer Widerstand zwischen den Kontakten des Schützes und den Kühlkörpern ausgenutzt wird.
Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung betrifft eine Konstruktionsform eines Sanftanlaufgeräts, die den Betrieb des Bypass-Schützes mit Überstrom erlaubt, ohne dass dieser dauerhaft geschädigt wird.
Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung betrifft eine Konstruktionsform eines Sanftanlaufgeräts, die trotz der kompakten Bauform des Leistungsteils eine erhöhte Robustheit gegenüber kurzzeitigen, vom Motor verursachten Überlastphasen aufweist.
Diese Merkmale und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch eine Konstruktionsform eines Sanftanlaufgeräts erreicht, bei der die Thyristoren und die Kontakte des Bypass-Schützes direkt an den Kühlkörpern eingebaut sind, welche mit- bzw. untereinander über Stromschienen verschaltet sind, wobei die Kontakte des Bypass-Schützes mittels einer stromdurchflossenen Spule geschaltet werden.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben, in welchen:
1a einen elektrischen Schaltplan eines Sanftanlaufgeräts mit einer kontrollierten Phase darstellt;
1b einen elektrischen Schaltplan eines Sanftanlaufgeräts mit zwei kontrollierten Phasen darstellt;
1c einen elektrischen Schaltplan eines Sanftanlaufgeräts mit drei kontrollierten Phasen darstellt;
2a eine schematische Zeichnung einer Konstruktionsform einer kontrollierten Phase eines Sanftanlaufgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
2b eine schematische Zeichnung einer anderen Konstruktionsform einer kontrollierten Phase eines Sanftanlaufgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
3 eine schematische Zeichnung einer kontrollierten Phase gemäß 2a darstellt, wobei sich die Kontakte in der geschlossenen Position befinden; und
4 eine perspektivische Darstellung einer kontrollierten Phase eines Sanftanlaufgeräts zeigt, deren Konstruktionsform Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist.
Den Figuren entsprechend ergibt sich eine erfindungsgemäße Konstruktionsform eines Sanftanlaufgeräts, bei welcher Thyristoren 10 und Kontakte des Bypass-Schützes 30, 31 direkt an Kühlkörpern 201, 202 und 203 eingebaut sind, welche wiederum mit- bzw. untereinander durch eine Stromschiene 41 verschaltet sind und durch eine Stromschiene 401 an die Versorgungsquelle und eine weitere Stromschiene 402 an einen Motor, welcher nicht gezeigt ist, angeschlossen werden. Dabei werden die Kontakte des Bypass-Schützes 30, 31 unter Verwendung einer Spule 35 geschaltet.
Die Spule 35 wird von elektrischem Strom durchflossen, welcher eine magnetische Kraft erzeugt, die einen Anker 33 gegen einen Eisenkern 32 zieht. So wird ein Bügel 34 der Spule 35, der an einem Ende an dem Anker 33 und am anderen Ende an den beweglichen Kontakten 31 befestigt ist, zusammen mit dem Anker 33 gegen den Eisenkern 32 gezogen und werden gleichzeitig die beweglichen Kontakte 31 gegen die festen Kontakte 30 gedrückt, welche sich auf den Stromschienen 401, 402 befinden, wodurch wiederum das Bypass-Schütz geschlossen wird, wie es in 3 gezeigt ist.
Die gleichzeitige und relative Bewegung zwischen dem Eisenkern 32 und dem Anker 33 des Bypass-Schützes wird durch die Tatsache ermöglicht, dass der Bügel 34 rechtwinklig zu den Stromschienen 401, 402 angeordnet ist und im Schnittpunkt zwischen den Stromschienen 401, 402 und dem Bügel 34 eine Öffnung ist, die an dem Abstand zwischen den Kühlkörpern 201, 202 ausgerichtet ist und in die das Ende des Bügels 34 zwischen die Stromschienen 401, 402 und zwischen die Kühlkörper 201, 202 vordringt, bis sich die Kontakte 30, 31 in der geschlossenen Position befinden. Der Abstand zwischen den Kühlkörpern 201, 202 wird durch der Höhe der Thyristoren 10 bestimmt.
Die beschriebene Konstruktionsanordnung garantiert einen niedrigen thermischen Widerstand, da die Kontakte 30 auf die Kupferstromschienen 401, 402 geschweißt werden, welche direkt auf den Kühlkörpern 201, 202 befestigt sind. Dadurch kann die Größe der Kontakte 30, 31 optimiert werden und durch die Montage nah an den Kühlkörpern können auch Überströme von den Kontakten 30, 31 geführt werden. Dies erhöht die Robustheit des Geräts gegen kurzzeitige Motorüberlast.
Wie es in 2b gezeigt ist, beinhaltet das Sanftanlaufgerät eine W1C Schaltung, bei der die Thyristoren 10 zwischen drei Kühlkörpern 201, 202, 203 verspannt sind, von denen zwei an die Stromschienen 401, 402 angeschlossen sind, welche als Anschlussstelle des Sanftanlaufgeräts dienen. Eine Stromschiene 41 vervollständigt die W1C Schaltung, indem der dritte Kühlkörper 203 mit dem Kühlkörper 202 verbunden wird.
Es wird darauf hingewiesen, dass neben den hier beispielhaft beschriebenen und gezeigten Konstruktionsanordnungen weitere kompakte Konstruktionsanordnungen entsprechend dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung realisiert werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 6531940 B1 [0003]
- US 6351113 [0004]
- US 6087800 [0004]

Claims

Konstruktionsanordnung eines Sanftanlaufgeräts, dadurch gekennzeichnet, dass eine Thyristorgruppe (10) und Kontakte (30, 31) eines Bypass-Schützes an Kühlkörpern (201, 202, 203) vorgesehen sind, welche wiederum durch eine Stromschiene (41) verschaltet sind und an eine Versorgungsspannung über eine Stromschiene (401) und an einen Motor über eine Stromschiene (402) angeschlossen werden, wobei die Kontakte (30, 31) mit Hilfe einer Spule (35) geschaltet werden, die von elektrischem Strom durchflossen wird.
Konstruktionsanordnung eines Sanftanlaufgeräts nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Ende des Bügels (34) der Spule (35) ein Anker (33) und an seinem anderen Ende die beweglichen Kontakte (31) des Bypass-Schützes befestigt sind, wobei der Bügel (34) senkrecht zu den Stromschienen (401, 402) angeordnet ist, welche zwischen sich eine Öffnung (36) haben, die dem Abstand zwischen den Kühlkörpern (201, 202) entspricht und in die das Ende des Bügels (34) zwischen die Stromschienen (401, 402) und den Kühlkörper (201, 202) vordringt, bis sich die Kontakte (30, 31) in der geschlossenen Position befinden.
Konstruktionsanordnung eines Sanftanlaufgeräts nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den Kühlkörpern (201, 202) durch die Höhe der Thyristoren (10) und die Form der Kühlkörper (201, 202) bestimmt wird.
Konstruktionsanordnung eines Sanftanlaufgeräts nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Thyristoren (10) zwischen drei Kühlkörper (201, 202, 203) gespannt werden, von denen zwei elektrisch an Stromschienen (401, 402) angeschlossen sind, die als Anschlüsse des Sanftanlaufgeräts dienen, während eine Stromschiene (41) durch den Anschluss des dritten Kühlkörpers (203) an den Kühlkörper (202) die W1C Schaltung herstellt.
Konstruktionsanordnung eines Sanftanlaufgeräts nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sanftanlaufgerät aus einer, zwei oder drei kontrollierten Phasen besteht.