DE102010036289A1 - Schaltschrank mit einem Schalter, insbesondere einem Leistungsschalter - Google Patents
Schaltschrank mit einem Schalter, insbesondere einem Leistungsschalter Download PDFInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Schaltschrank (1) mit einem Schalter (3), insbesondere einem Leistungsschalter, dessen Schalterrückseite (4) in den Schaltschrank (1) ragt und zugangs- und abgangsseitige Schalteranschlüsse (8o, 8u) aufweist, an die jeweils Stromschienen (9o, 9u) angeschlossen sind, wobei die Kühlung des Schalters (3) mit Hilfe eines in den Schaltschrank (1) strömenden Kühlgases erfolgt, das den Schalter (3) passiert und den Schaltschrank (1) wieder verlässt. Um einen Betrieb bis 100% des Nennstroms sicherzustellen, wird vorgeschlagen, dass im Bereich des zugangsseitigen und im Bereich des abgangsseitigen Schalteranschlusses (8o, 8u) je ein Kühlkörper (10, 11) angeordnet ist, dass eine Leiteinrichtung (12) das Kühlgas zu den Kühlkörpern (10, 11) leitet, dass der Anschluss der Leiteinrichtung (12) an die Kühlkörper (10, 11) jeweils über eine Verteileinrichtung (13, 14) erfolgt, welche die Strömung des Kühlgases auf den Kühlkörper (10, 11) lenkt.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Schaltschrank mit einem Schalter, insbesondere einem Leistungsschalter, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Schaltschränke sind allgemein bekannt und dienen z. B. dazu, Leistungsschalter und an deren Schalteranschlüssen befestigte Stromschienen einer Schaltanlage aufzunehmen, um Bedienpersonen vor dem Berühren von unter Spannung stehenden Metallteilen zu schützen. Oft ist die Vorderseite (Bedienseite) der Leistungsschalter von außen zugänglich, während die Schalterrückseite in den Schaltschrank ragt. Die Leistungsschalter selbst dienen dazu, an der Schaltanlage angeschlossene Verbraucher bzw. diese selbst abzusichern. Der durch den Schalter fließende Strom wird im Gefahrenfall manuell oder automatisch unterbrochen, letzteres insbesondere bei Überschreitung eines vorgegebenen Stromgrenzwerts, also bei Kurzschluss und Überlast, ausgelöst durch eine Auslöseeinheit. Der durch den Schalter fließende Strom führt zu einer Erwärmung des Schalters und der Stromschienen, so dass entsprechend gekühlt werden muss. Dies erfolgt im einfachsten Falle durch Konvektion, wobei Außenluft durch unterhalb des Schalters angeordnete Lüftungsöffnungen in den Schaltschrank eintritt. Die sich nach oben bewegende Außenluft umströmt den Schalter, kühlt ihn und verlässt den Schaltschrank oberhalb des Leistungsschalters wieder durch entsprechende Lüftungsöffnungen. Für Wartungs- und Montagearbeiten sind die Schaltschränke meist mit einer Tür ausgestattet und die Lüftungsöffnungen befinden sich unten in der Tür und oben in der Tür oder im Dachblech. Die beim Betrieb des Leistungsschalters entstehende Verlustwärme kann durch die Konvektion zu einem erheblichen Teil abgeführt werden. Trotzdem kommt es immer noch zu einer erheblichen Erwärmung, so dass die Leistungsschalter oft nur mit 70–90% des Nennstroms betrieben werden können.
- Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Betrieb von in Schaltschränken eingebauten Leistungsschaltern bis 100% des Nennstroms sicherzustellen.
- Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst; die Unteransprüche stellen vorteilhafte Ausgestaltungen dar.
- Die Lösung sieht vor, dass im Bereich des zugangsseitigen und im Bereich des abgangsseitigen Schalteranschlusses je ein Kühlkörper angeordnet ist, dass eine Leiteinrichtung das Kühlgas zu den Kühlkörpern leitet, dass der Anschluss der Leiteinrichtung an die Kühlkörper jeweils über eine Verteileinrichtung erfolgt, welche die Strömung des Kühlgases auf den Kühlkörper lenkt.
- Die Wirksamkeit der Kühlung lässt sich bei geringen Kosten erhöhen, wenn die Kühlkörper aus voneinander beabstandeten Kühlplatten gebildet, bis auf eine Grundplatte allseitig offen und die Räume zwischen den Kühlplatten auf einer Seite des Kühlkörpers zusätzlich mit einer Schottplatte abgeschlossen sind.
- Im einfachsten Falle mündet die Leiteinrichtung an ihrem freien Ende in mindestens einem Rohr.
- Der Aufwand ist gering, wenn das Kühlgas mit Hilfe eines Lüfters in die Leiteinrichtung gedrückt wird.
- Die Wärmeableitung verbessert sich, wenn die Kühlkörper jeweils unmittelbar am Schalteranschluss angeordnet sind.
- Die Sicherheit der Kühlung lässt sich erhöhen, wenn jeder Kühlkörper von einem eigenen Lüfter versorgt wird.
- Zweckmäßig ist es, wenn die Lüfter in Abhängigkeit von der Temperatur an den Schalteranschlüssen geregelt sind.
- Die Montage vereinfacht sich, wenn die Rohre flexibel ausgebildet sind.
- Die Wartung des Schaltschranks lässt sich vereinfachen, wenn die Lüfter von außen in Bezug auf die Montage zugänglich sind.
- Die Kühlung kann durch eine Kapselung des Innenraumes des Schaltschranks weiter verbessert werden.
- Durch die gezielte Leitung von Kühlgas, insbesondere von Außenluft, an die Stromanschlüsse des Leistungsschalters über Leiteinrichtungen, insbesondere Rohre, und an den Stromanschlüssen und Stromschienen angeordnete Kühlkörper lässt sich die Kühlung deutlich verbessern. Das Kühlgas wird dabei vorteilhafterweise mit Hilfe von einem oder mehreren Lüftern in flexible Rohre gedrückt und mit Hilfe der Rohre direkt an die Stromanschlüssen und Kühlkörper geleitet. Die beiden Lüfter ermöglichen eine beidseitige Zuführung des Kühlgases, so dass auch bei Ausfall eines Lüfters noch eine ausreichende Kühlung gewährleistet ist (Redundanz). Mit Hilfe einer Temperaturerfassung an den Stromanschlüssen und einer Steuerung kann die Drehzahl der Lüfter dem Kühlbedarf angepasst werden. Durch die Anordnung der Lüfter in oder gleich hinter der Tür kann ein defekter Lüfter schnell und ohne Gefährdung eines Monteurs auch bei einer unter Spannung stehenden Schaltanlage getauscht werden. Die Verwendung von starren Rohren für die Zuführung des Kühlgases erfordert eine hohe Varianz mit vielen Biegungen, die den Kühlgasstrom bremsen können. Beim Einsatz von flexiblen Rohren oder Schläuchen kann man große Verlegeradien erzielen und die Wege des Kühlgases kurz halten, so dass die Strömungswiderstände relativ gering gehalten werden. Aufgrund der verbesserten Kühlung können die Leistungsschalter mit deutlich höherem Strom bzw. mit Nennstrom betrieben werden, ohne dass die zulässigen Temperaturen am Leistungsschalter oder an den Stromschienen überschritten werden.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
-
1 eine Vorderansicht eines Schaltschranks, -
2 eine Seitenansicht des Schaltschranks gemäß1 mit abgenommener Seitenwand, -
3 eine Ansicht des Schaltschranks gemäß1 von hinten mit abgenommenen Wänden und -
4 die Ansicht gemäß3 in einer Explosionsdarstellung. -
1 zeigt eine Vorderansicht eines Schaltschranks1 , der von einer Tür2 verschlossen ist, wobei ein Leistungsschalter3 in der Tür2 angeordnet ist. Der Leistungsschalter, im Folgenden kurz Schalter3 genannt – ist in1 nur schematisch als Rechteck dargestellt; seine Vorderseite (Bedienseite) ist von außen zugänglich, während der hintere Teil, die Schalterrückseite4 (s.2 ), in den Schaltschrank1 ragt. Unten befinden sich in der Tür2 Lüftungsöffnungen5 zum Eintritt von Außenluft, welche den Schaltschrank durch Lüftungsöffnungen6 im Dachblech wieder verlässt. - In
2 ist der Schaltschrank1 von der Seite mit abgenommener Seitenwand (Seitenwandblech) zu sehen. Man erkennt den in den Innenraum7 ragenden Schalter3 , an dessen Rückseite sich Schalteranschlüsse8o ,8u oben und unten befinden, an welche Stromschienen9o ,9u angeschlossen sind. Unmittelbar an den Stromschienen9o ,9u ist jeweils ein Kühlkörper10 ,11 auf einer Grundplatte angeordnet, und zwar im Bereich des Schalteranschlusses8u und im Bereich des Schalteranschlusses8o . Von den Lüftungsöffnungen5 führen Leiteinrichtungen12 in Form von flexiblen Rohren12a zu den Kühlkörpern10 ,11 . - Dabei münden die Rohre
12a ,12b in Verteileinrichtungen13 ,14 , die den Kühlkörpern10 ,11 jeweils vorgeschaltet sind. Die Verteileinrichtungen13 ,14 lenken die Strömung der Außenluft unmittelbar auf bzw. in die Kühlkörper. Zur Verstärkung des Außenluftstroms sind unmittelbar an den Lüftungsöffnungen5 Lüfter15 angeordnet, welche die Außenluft ansaugen und in die Rohre12a ,12b drücken. -
3 und4 zeigen den Schaltschrank in einer Ansicht seitlich von hinten, wobei der Schaltschrank1 in4 in einer Explosionsdarstellung gezeigt ist. Man erkennt, dass es sich bei dem Schalter3 um einen dreipoligen Leistungsschalter handelt und dass für jeden Pol jeweils zwei Kühlkörper10 ,11 verwendet werden. Die Kühlkörper10 ,11 sind rückseitig mit einer Schottplatte16 (Schottblech) abgeschlossen (abgeschottet). Die Verteileinrichtung13 ,14 versorgt jeweils alle drei Kühlkörper8o ,8u . Zum Anschluss an die Verteileinrichtung13 ,14 sind die Rohre12a ,12b beidseitig angeschlossen; entsprechend sind unten an den Lüftungsöffnungen5 zwei Lüfter15 vorgesehen.
Claims (10)
- Schaltschrank (
1 ) mit einem Schalter (3 ), insbesondere einem Leistungsschalter, dessen Schalterrückseite (4 ) in den Schaltschrank (1 ) ragt und zugangs- und abgangsseitige Schalteranschlüsse (8o ,8u ) aufweist, an die jeweils Stromschienen (9o ,9u ) angeschlossen sind, wobei die Kühlung des Schalters (3 ) mit Hilfe eines in den Schaltschrank (1 ) strömenden Kühlgases erfolgt, das den Schalter (3 ) passiert und den Schaltschrank (1 ) wieder verlässt, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des zugangsseitigen und im Bereich des abgangsseitigen Schalteranschlusses (8o ,8u ) je ein Kühlkörper (10 ,11 ) angeordnet ist, dass eine Leiteinrichtung (12 ) das Kühlgas zu den Kühlkörpern (10 ,11 ) leitet und dass der Anschluss der Leiteinrichtung (12 ) an die Kühlkörper (10 ,11 ) jeweils über eine Verteileinrichtung (13 ,14 ) erfolgt, welche die Strömung des Kühlgases auf den Kühlkörper (10 ,11 ) lenkt. - Schaltschrank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlgas unterhalb des Schalters (
3 ) in den Schaltschrank (1 ) strömt, den Schalter (3 ) passiert und den Schaltschrank (1 ) oberhalb des Schalters (3 ) wieder verlässt. - Schaltschrank nach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkörper (
10 ,11 ) aus voneinander beabstandeten Kühlplatten gebildet, bis auf eine Grundplatte allseitig offen und dass die Räume zwischen den Kühlplatten auf einer Seite des Kühlkörpers (10 ,11 ) zusätzlich mit einer Schottplatte (16 ) abgeschlossen sind. - Schaltschrank nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteinrichtung (
12 ) an ihrem freien Ende in mindestens einem Rohr (12a ,12b ) mündet. - Schaltschrank nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlgas mit Hilfe eines Lüfters (
15 ) in die Leiteinrichtung (12 ) gedrückt wird. - Schaltschrank nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkörper (
10 ,11 ) jeweils unmittelbar am Schalteranschluss (8o ,8u ) angeordnet sind. - Schaltschrank nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Sicherheit zwei Lüfter (
15 ) vorgesehen sind. - Schaltschrank nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Lüfter (
15 ) entsprechendder Temperatur an den Schalteranschlüssen (8o ,8u ) geregelt sind. - Schaltschrank nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (
12a ,12b ) flexible ausgebildet sind. - Schaltschrank nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüfter (
15 ) von außen zugänglich und austauschbar sind.
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