DE19723913A1 - Explosionsgeschützter Asynchronmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen drehzahlregelbaren Asynchronmotor nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Asynchronmotor für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen z. B. der Chemie, Petrochemie, Verfahrenstechnik.

Der explosionsgeschützte Asynchronmotor besitzt einen Frequenzumrichter, der in einem besonderen Gehäuse eingebaut ist. Der Frequenzumrichter ist ein leistungse­ lektronisches Regelgerät zur stufenlosen und verlustarmen Drehzahlverstellung von Drehstrom-Asynchronmotoren. An dem Motor ist ferner üblicherweise ein Anschluß­ kasten vorhanden.

Der explosionsgeschützte Asynchronmotor kann keine umgebende explosionsfähige Atmosphäre zünden und keine Explosion verursachen.

Für Anlagen außerhalb explosionsgefährdeter Bereiche sind drehzahlregelbare Asynchronmotoren bekannt z. B. aus der Veröffentlichung "FLENDER ATB LOHER, 04/97".

Obwohl der vorbekannte Motor in bestimmten Einsatzgebieten erfolgreich ist, ist er in Bezug auf die Bestimmungen für explosionsgeschützte elektrische Betriebsmittel in explosionsgefährdeten Bereichen nicht verwendbar.

Explosionsgeschützte Asynchronmotoren werden auch über Frequenzumrichter ge­ speist, die in explosionsgeschützten druckfest gekapselten Gehäusen eingebaut oder außerhalb der explosionsgefährdeten Bereiche installiert sind.

Wesentliche Nachteile bei den vorbekannten Antriebskonzepten bestehen darin, daß druckfest gekapselte Gehäuse für alle Gase nur mit teuren Konstruktionen zu reali­ sieren sind und einfache Spalte an den Bedienungsdeckeln bei bestimmten Gasen, z. B. Wasserstoff, Azetylen, Schwefelkohlenstoff nicht zünddurchschlagsicher sind. Ferner können große Entfernungen zwischen Elektromotor und Umrichter neben hohen Installationskosten auch systembedingte Spannungsspitzen am Motoranschluß verursachen.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Asynchronmo­ tor der eingangs angegebenen Art zu schaffen, bei dem der Motor und der Frequen­ zumrichter als Kompaktantrieb in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt wer­ den kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des An­ spruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Der Frequenzumrichter ist in fester Position in einem besonderen Gehäuse, vor­ zugsweise aus Metall, angeordnet und vollständig von Schutzfüllgut - z. B. Quarz­ sand, Glaspartikel - oder Schutzflüssigkeit oder Kunststoffvergußmasse umgeben, um die Zündung einer explosionsfähigen Atmosphäre zu verhindern. Das Gehäuse kann dadurch mit einfachen Konstruktionselementen und kleinen Abmessungen ausgeführt sowie mit einem ausreichend großen Bedienungsdeckel ausgestattet und direkt am Asynchronmotor befestigt werden. Durch die kompakte Bauweise ohne längere Verbindungsleitungen bzw. Kabel zwischen Motor und Frequenzumrichter werden systembedingte Spannungsspitzen an den Motorklemmen vermieden und die elektromagnetische Verträglichkeit sichergestellt. Ferner kann auf elektrische Betriebsräume am Einsatzort verzichtet werden.

Der Frequenzumrichter und das umhüllende Gehäuse bilden ein explosionsge­ schütztes Bauteil in einer anerkannten Zündschutzart. Durch die Erfindung wird ein explosionsgeschützter Asynchronmotor mit einem Frequenzumrichter geschaffen, bei dem der Aufwand für das Frequenzumrichtergehäuse und deren Abmessungen gering sind, die Verlustwärme des Umrichters verbessert abgeleitet wird und der Motor und der Frequenzumrichter als Kompaktantrieb in explosionsgefährdeten Be­ reichen eingesetzt werden kann.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Vorteilhaft ist es, wenn der Motor und der Frequenzumrichter zusammengebaut sind und dadurch ein regelbarer Antrieb mit kleinen Abmessungen verfügbar ist. Es ist aber auch möglich, das Gehäuse mit eingebautem Frequenzumrichter und den Mo­ tor getrennt voneinander zu installieren.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Frequenzumrichter von Schutzfüllgut, beispiels­ weise Quarzsand oder Glaspartikeln (Sandkapselung), oder Schutzflüssigkeit, bei­ spielsweise Öl (Ölkapselung), oder Vergußmasse, beispielsweise Kunststoffverguß­ masse (Vergußkapselung), umgeben ist, mit deren Hilfe eine verbesserte Ableitung der im Umrichter entstehenden Verlustwärme möglich ist; außerdem werden damit verschiedene Zündschutzarten ermöglicht.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausbildung reduziert der Verguß im druckfest ge­ kapselten Gehäuse das freie Volumen und beeinflußt das Druck- und Zünddurch­ schlagsverhalten positiv.

Nach weiteren vorteilhaften Ausbildungen verbessern Wärmeableitplatten unter­ schiedlicher Ausführung und wärmeleitende Beschichtungen an den Gehäuseinnen­ wänden die Ableitung der Verlustwärme. Der Frequenzumrichter kann auf einer Wärmeableitplatte, vorzugsweise aus Metall, sitzen. Die Oberfläche der Wärmeab­ leitplatte kann durch Rippen oder Verzahnungen vergrößert sein (in der Zeichnung nicht dargestellt). An einer oder mehreren oder allen Innenseiten des Gehäuses kann eine wärmeleitende Beschichtung vorhanden sein.

Ferner ist es vorteilhaft, daß der Anschlußraum vom Umrichterraum abgeschottet ist und daß der Anschlußkasten und der Motor in unterschiedlichen Zündschutzarten ausgeführt werden können, um eine Anpassung des Antriebs an die Einsatzbedin­ gungen zu ermöglichen.

Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist der Frequenzumrichter in einem Gehäuse der Zündschutzart "Druckfeste Kapselung" eingebaut und ist das Gehäuse vollständig oder teilweise mit einer Vergußmasse gefüllt.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Fre­ quenzumrichter für die Zündschutzart "Erhöhte Sicherheit" in einem besonderen Ge­ häuse vollständig oder teilweise in einer Vergußmasse eingeschlossen ist.

Der Anschlußraum kann in der Zündschutzart "Erhöhte Sicherheit" ausgeführt sein.

Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist der Asynchronmotor in der Zünd­ schutzart "Druckfeste Kapselung" oder "Erhöhte Sicherheit" oder "Nicht funkenge­ bend" ausgeführt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung im einzelnen beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Motor mit Anschlußkasten und Frequenzumrichter.

Der in der Fig. 1 dargestellte explosionsgeschützte, drehzahlregelbare Asynchron­ motor besteht aus einem Motor 1 mit einem am Motorgehäuse befestigten weiteren Gehäuse 4, in dem der Anschlußraum 3 mit Anschlußklemmen und ein weiterer Raum mit dem Frequenzumrichter 2 untergebracht sind. Die beiden voneinander abgeschotteten Räume sind durch je einen Deckel in geeigneter Konstruktion ver­ schlossen. Die elektrischen Verbindungen zwischen Anschlußklemmen - Umrichter - Motor erfolgen mit Hilfe von Leitungsdurchführungen. Der Frequenzumrichter 2 ist im Gehäuse 4 befestigt und von Füllgut 5 umgeben. Wahlweise kann an Stelle des Füllgutes (z. B. Quarzsand oder Glaspartikel) eine Schutzflüssigkeit oder eine Ver­ gußmasse zur Verwendung kommen. Bedarfsweise ist eine Wärmeableitplatte 6 eingesetzt.

Das Umrichtergehäuse 4 ist mit Kühlrippen ausgeführt. Der explosionsgeschützte Motor 1 entspricht der Zündschutzart "Druckfeste Kapselung" und der Anschlußka­ sten 3 ist für die Zündschutzart "Erhöhte Sicherheit" ausgelegt.

Claims (14)

1. Explosionsgeschützter, drehzahlregelbarer Asynchronmotor mit einem Fre­ quenzumrichter (2) dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzumrichter in einem besonderen Gehäuse (4) gekapselt, vor­ zugsweise sandgekapselt oder vergußgekapselt oder ölgekapselt (5), unterge­ bracht ist und der Frequenzumrichter (2) und das umhüllende Gehäuse (4) ein explosionsgeschütztes Bauteil in einer anerkannten Zündschutzart bilden.

2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4) zur Aufnahme des Frequenzumrichters (2) mit Motor (1) und Anschlußkasten (3) zusammengebaut ist.

3. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4) mit eingebautem Frequenzumrichter (2) und der Motor (1) getrennt voneinander installiert sind.

4. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 und 2 bzw. 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Frequenzumrichter (2) in einem besonderen Gehäuse (4) eingebaut und von Füllgut (5) z. B. Quarzsand oder Glaspartikel umgeben ist (Sandkapselung).

5. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 und 2 bzw. 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Frequenzumrichter (2) in einem besonderen Gehäuse (4) eingebaut und in einer Schutzflüssigkeit (5) eingetaucht ist (Ölkapselung).

6. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 und 2 bzw. 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Frequenzumrichter (2) in einem besonderen Gehäuse (4) eingebaut und in einer Vergußmasse (5) eingebettet ist (Vergußkapselung).

7. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 und 2 bzw. 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Frequenzumrichter (2) in einem Gehäuse (4) der Zünd­ schutzart "Druckfeste Kapselung" eingebaut und das Gehäuse vollständig oder teilweise mit einer Vergußmasse (5) gefüllt ist.

8. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 und 2 bzw. 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Frequenzumrichter (2) für die Zündschutzart "Erhöhte Si­ cherheit" in einem besonderen Gehäuse (4) vollständig oder teilweise in einer Vergußmasse (5) eingeschlossen ist.

9. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Frequenzumrichter (2) auf einer Wärmeableitplatte (6), vor­ zugsweise aus Metall, sitzt.

10. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Oberfläche der Wärmeableitplatte (6) durch Rippen oder Ver­ zahnungen vergrößert ist.

11. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an den Innenseiten des Gehäuses (4) eine wärmeleitende Beschichtung vorhanden ist.

12. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Umrichtergehäuse (4) zum Anschlußraum (3) abgeschottet ist.

13. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Anschlußraum (3) in der Zündschutzart "Erhöhte Sicherheit" ausgeführt ist.

14. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Asynchronmotor (1) in der Zündschutzart "Druckfeste Kapse­ lung" oder "Erhöhte Sicherheit" oder "Nicht funkengebend" ausgeführt ist.