DE102013200226A1

DE102013200226A1 - Thyristor-Leistungssteller

Info

Publication number: DE102013200226A1
Application number: DE201310200226
Authority: DE
Inventors: Franz Hackl; Gerald Hörist; Detlef Knickenberg; Roland Schmid; Jörg Schobesberger; Schwarzmann Harald
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2013-01-10
Filing date: 2013-01-10
Publication date: 2014-07-10

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Thyristor-Leistungssteller mit mehreren Leistungsteilen (21...2n), welche mittels eines Steuer- und Regelungsteils (1) angesteuert sind, wobei das Steuer- und Regelungsteil (1) als eigenständiges Gerät mit einem eigenen Gehäuse mittels einer Schutzkleinspannung versorgt ist und wobei jeder Leistungsteil (21...2n) räumlich getrennt von dem Steuer- und Regelungsteil (1) angeordnet ist. Das Steuer- und Regelungsteil (1) ist also fernab der Leistungsteile (21...2n) in einem getrennten Schaltschrank eingebaut, wodurch ungünstige Umgebungsbedingungen vermieden werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Thyristor-Leistungssteller mit mehreren Leistungsteilen, welche mittels eines Steuer- und Regelungsteils angesteuert sind.
Als Thyristor-Leistungssteller wird ein elektrisches Gerät bezeichnet, welches zwischen ein Versorgungsnetz und einen Verbraucher geschaltet ist und der Leistungs-, Strom- und/oder Spannungssteuerung bzw. -regelung dient. Andere geläufige Bezeichnungen sind Thyristorsteller, Powerregulator, Power Controller oder einfach Leistungssteller.
Insbesondere im industriellen Bereich sind Anordnungen im Einsatz, die einen Steuer- und Regelungsteil und mehrere unterschiedlich aufgebaute Leistungsteile umfassen. In erster Linie dienen solche Anordnungen der Versorgung unterschiedlicher Lasten, aber auch zum Anschluss einzelner Leistungsteile an unterschiedliche Versorgungsnetze. Dabei sind die Leistungsteile und das Steuer- und Regelungsteil in einem gemeinsamen Geräteschrank oder Geräteschranksystem untergebracht, mit einer Verdrahtung innerhalb des Schranks oder Schranksystems.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen Thyristor-Leistungssteller der eingangs genannten Art eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik anzugeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Anordnung gemäß Anspruch 1. Verbesserte Ausführungen sind in abhängigen Ansprüchen angeführt.
Dabei ist das Steuer- und Regelungsteil als eigenständiges Gerät mit einem eigenen Gehäuse mittels einer Schutzkleinspannung versorgt, wobei jeder Leistungsteil räumlich getrennt von dem Steuer- und Regelungsteil angeordnet ist. Das Steuer- und Regelungsteil ist also fernab der Leistungsteile beispielsweise in einem getrennten Schaltschrank eingebaut. Sinnvoll ist diese Maßnahme insbesondere bei ungünstigen Umgebungsbedingungen. So wird zum Beispiel eine räumliche Trennung des Steuer- und Regelungsteils von spannungsführenden Bauteilen erreicht. Störende Einflüsse, die von Schmutz erzeugenden Verbrauchern oder von Wärme abgebenden Verbraucher ausgehen, werden ebenfalls vermieden.
Im umgekehrten Sinn lassen sich die Leistungsteile fernab des Steuer- und Regelungsteils zur Verkürzung der Leistungsverbindungen näher an der Last anordnen. Diese Leistungsverbindungen, meist als Kupferkabeln mit großen Leitungsquerschnitten oder als Verschienung ausgeführt, sind damit entsprechend kurz. Gegenüber herkömmlichen Lösungen wird Kupfer eingespart und Einbauplatzprobleme sind flexibler lösbar.
Zudem wird die Ersatzteilbevorratung erheblich vereinfacht, indem ein Austausch einzelner Leistungsteile vor Ort durchgeführt wird, ohne die gesamte Anlage stilllegen zu müssen. Dazu ist lediglich das betroffene Leistungsteil abzuschalten und das Verbindungskabel zum Steuer- und Regelungsteil zu lösen.
Vorteilhafterweise ist das Steuer- und Regelungsteil mit den Leistungsteilen zum Datenaustausch mittels eines Bussystems verbunden. Damit wird der Verkabelungsaufwand zwischen Steuer- und Regelungsteil und den Leistungsteilen begrenzt. Eine günstige Lösung stellt dabei ein sogenannter CAN-Bus dar.
In einer vorteilhaften Ausprägung ist das Steuer- und Regelungsteil von den Leistungsteilen in einem räumlichen Abstand bis 50 Metern angeordnet. Damit erreicht man einerseits die gewünschte Flexibilität bei der Standortwahl der einzelnen Komponenten und andererseits werden die Leitungsverluste zwischen Steuer- und Regelungsteil und den Leistungsteilen begrenzt. Die Notwendigkeit von Signalverstärkern entfällt in diesem Abstandsbereich.
In einer weiteren Ausprägung ist vorgesehen, dass jedes Leistungsteil mittels eines Lüfters gekühlt ist. Insbesondere bei hohen Leistungen verfügen die Leistungsteile über entsprechen große Lüfter zur Abführung von Verlustwärme. Die dabei entstehenden Lüftergeräusche werden mit der vorliegenden flexiblen Standortlösung an einen unkritischen Ort verlagert.
Günstig ist es, wenn jedes Leistungsteil in einem eigenen Gehäuse mit einem Lüfter angeordnet ist. Bei einem Lüftungsausfall ist nur ein Leistungsteil betroffen, wodurch insgesamt eine höhere Anlagenverfügbarkeit gegeben ist.
Um eine weitere Erhöhung der Ausfallsicherheit zu erreichen, ist vorteilhafterweise jedes Leistungsteil mit einem redundanten Lüfter ausgestattet. Sobald eine Lüfterstörung auftritt, übernimmt der redundante Lüfter die Kühlungsfunktion. In der Zwischenzeit kann der defekte Lüfter getauscht werden, ohne Abschaltung des Thyristor-Leistungsstellers.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist das Steuer- und Regelungsteil und/oder jedes Leistungsteil zur Überwachen der Drehzahl des jeweiligen Lüfters eingerichtet. Auf diese Weise wird eine Störung erkannt, bevor eine merkliche Erwärmung der zu kühlenden Komponenten erfolgt. Sobald eine Drehzahlstörung auftritt, wird ein redundanter Lüfter in Betrieb genommen oder es werden Maßnahmen zum Tausch des defekten Lüfters ergriffen. Durch die Überwachung der Lüfterdrehzahl anstelle einer Temperaturüberwachung wird ein Lüfterausfall auch bei Schwachlast sofort erkannt.
Vorteilhaft ist es zudem, wenn jedes Leistungsteil eine Ansteuerelektronik aufweist und wenn die jeweilige Ansteuerelektronik über eine Versorgungsschnittstelle mittels des Steuer- und Regelungsteils mit der Schutzkleinspannung versorgt ist. Auf diese Weise benötigt nur das Steuer- und Regelungsteil eine externe Kleinspannungsversorgung. Die Leistungsteile werden mitversorgt, wodurch sich der Anlagenaufbau insgesamt vereinfacht.
Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur erläutert. Die Figur zeigt in schematischer Darstellung ein Steuer- und Regelungsteil 1 und mehrere Leistungsteile 21...2n.
Jedes Leistungsteil 21...2n umfasst beispielsweise zwei Thyristoren, Halbleitersicherungen, einen Stromwandler, eine Ansteuerelektronik mit Istwerterfassung, Kühlkörper und Lüfter im Falle fremdgekühlter Geräte. Dabei ist besonderes Augenmerk auf die Zugänglichkeit der Sicherungen und Leistungsklemmen zu legen. Zur Kommunikation mit dem Steuer- und Regelungsteil sind pro Leistungsteil 21...2n zwei Busschnittstellen 3 vorhanden.
Das Steuer- und Regelungsteil 1 benötigt nur eine Busschnittstelle 3 zur Verbindung mit dem ersten Leistungsteil 21 über eine erste Kommunikationsverbindung 51. Die weiteren Leistungsteile 2n sind in Serie an das erste Leistungsteil 21 angeschlossen, jeweils mittels einer weiteren Kommunikationsverbindung 5n. Dabei beträgt die maximale Leitungslänge L zwischen dem Steuer- und Regelungsteil 1 und dem letzten Leistungsteil Ln günstigerweise nicht mehr als 50 Meter. Leitungsverluste sind dann vernachlässigbar und der Verkabelungsaufwand hält sich in Grenzen.
Des Weiteren umfasst das Steuer- und Regelungsteil 1 eine Regel- und Steuerelektronik, Elektronikklemmen und -stecker, eine Betriebsanzeige sowie ein Bedienfeld.
Über einen Versorgungsanschluss 4 wird das Steuer- und Regelungsteil 1 mit einer Schutzkleinspannung versorgt, beispielsweise mit 24 Volt Gleichspannung. Günstigerweise verläuft parallel zu den Kommunikationsverbindungen 51, 5n, Versorgungsleitungen, um die Leistungsteile 21, 2n mit der Schutzkleinspannung des Steuer- und Regelungsteils 1 mitzuversorgen.
Die erfindungsgemäßen Vorteile werden auch mit nicht dargestellten Verbindungsvarianten zwischen dem Steuer- und Regelungsteil 1 und den Leistungsteilen 21...2n erreicht. In einer alternativen Ausführung zu einem Bussystem ist jeder Leistungsteil 21...2n direkt mit dem Steuer- und Regelungsteil 1 verbunden. In diesem Fall verfügt der Steuer- und Regelungsteil 1 über mehrere Anschlüsse zur Kommunikation mit den einzelnen Leistungsteilen 21...2n.

Claims

Thyristor-Leistungssteller mit mehreren Leistungsteilen (21...2n), welche mittels eines Steuer- und Regelungsteils (1) angesteuert sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuer- und Regelungsteil (1) als eigenständiges Gerät mit einem eigenen Gehäuse mittels einer Schutzkleinspannung versorgt ist und dass jeder Leistungsteil (21...2n) räumlich getrennt von dem Steuer- und Regelungsteil (1) angeordnet ist.
Thyristor-Leistungssteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuer- und Regelungsteil (1) mit den Leistungsteilen (21...2n) zum Datenaustausch mittels eines Bussystems verbunden ist.
Thyristor-Leistungssteller nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bussystem ein CAN-Bus ist.
Thyristor-Leistungssteller nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuer- und Regelungsteil (1) von den Leistungsteilen (21...2n) in einem räumlichen Abstand bis 50 Metern angeordnet ist.
Thyristor-Leistungssteller nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Leistungsteil (21...2n) mittels eines Lüfters gekühlt ist.
Thyristor-Leistungssteller nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Leistungsteil (21...2n) in einem eigenen Gehäuse mit einem Lüfter angeordnet ist.
Thyristor-Leistungssteller nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Leistungsteil (21...2n) mit einem redundanten Lüfter ausgestattet ist.
Thyristor-Leistungssteller nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuer- und Regelungsteil (1) und/oder jedes Leistungsteil (21...2n) zur Überwachen der Drehzahl des jeweiligen Lüfters eingerichtet ist.
Thyristor-Leistungssteller nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Leistungsteil (21...2n) eine Ansteuerelektronik aufweist und dass die jeweilige Ansteuerelektronik über eine Versorgungsschnittstelle mittels des Steuer- und Regelungsteils (1) mit der Schutzkleinspannung versorgt ist.