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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Installation von Frequenzumrichtern. Genauer gesagt bezieht sich die Erfindung auf eine Montageanordnung und einen Schaltungsrahmen gemäß den Oberbegriffen der Schutzansprüche 1 und 2.
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Heutzutage kommen Frequenzumrichter für viele verschiedene Verwendungszwecke vor. Typischerweise werden Frequenzumrichter unter anderem für den Antrieb von Wechselstrommotoren, -pumpen und -lüftern verwendet, und eine Energiequellenfrequenz in Höhe von 50 Hertz kann in eine innerhalb der Luftfahrt angewendete Frequenz von 400 Herz umgewandelt werden. Mit Frequenzumrichtern können erhebliche Energieeinsparungen in vielen Ausführungen erzielt werden, und darum wird zum Beispiel die Steuerung eines Aufzugantriebsmotors gern in dieser Weise angeordnet. Außerdem kann eine außerordentliche Regelungsgenauigkeit mit den Frequenzumrichtern erreicht werden, weshalb diese weit und breit zum Beispiel in der industriellen Prozesssteuerung verwendet werden.
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Die vorbekannten Lösungen sind jedoch mit erheblichen Nachteilen verbunden. Die vorbekannten Frequenzumrichter sind nämlich sehr kompliziert in der jeweiligen Montagesituation anzuordnen. Die Anschlüsse, die im Zusammenhang mit den Frequenzumrichtern benutzt werden, sind gewöhnlicherweise recht klein und befinden sich häufig an Plätzen, wo der Frequenzumrichter die tatsächliche Montagearbeit stört. Ein anderes Problem liegt darin, dass die Frequenzumrichter Schmutz und fremden Gegenständen ausgesetzt sind, die in eine Vorrichtung hinein fallen können, wenn die Vorrichtung bereits eingerichtet aber noch nicht in Betrieb genommen ist.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, zumindest teilweise die Nachteile der bisher bekannten Montagelösungen zu vermeiden, und ein verbessertes Montagesystem sowie einen verbesserten Schaltungsrahmen zur Installation von einem Frequenzumrichter hervorzubringen.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen neuen Denkansatz gelöst, wobei die Ein- und Ausgangsanschlüsse des Frequenzumrichters in einem getrennten Montagerahmen angeordnet werden, der bevor der eigentliche Frequenzumrichter eingerichtet werden kann. Der Montagerahmen ist mit dem Frequenzumrichter mittels mechanischer und elektrischer Federanschlüsse verbunden. Das Ziel der vorliegenden Erfindung wird daher mittels einer neuen Montageanordnung erreicht, die einen Schaltungsrahmen umfasst, der an einem Gebrauchsobjekt sowie an dessen Ein- und Ausgangsleitern fest vorangeordnet werden kann, und der Schnellanschlussglieder, um einen mechanischen und elektrischen Anschluss an den Frequenzumrichter zu bilden, aufweist. Die Montageanordnung umfasst auch einen Frequenzumrichter mit entsprechenden Gliedern zur Aufnahme von den Schnellanschlussgliedern des Schaltungsrahmens, um einen mechanischen und elektrischen Anschluss an den Schaltungsrahmen zu bilden, wobei der Frequenzumrichter an die Ein- und Ausgangsleiter des Gebrauchsojbekts mit Hilfe des an diese fest angeschlossenen und an den Frequenzumrichter schnell anschließbaren Schaltungsrahmens (10) angeschlossen werden kann.
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Die erfindungsgemäße Montageanordnung für einen Frequenzumrichter ist genauer gesagt dadurch gekennzeichnet, was im kennzeichnenden Teil des Schutzanspruchs 1 angegeben ist.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung wird weiter mit Hilfe eines neuen an einem Gebrauchsobjekt fest voranordnungsbaren Schaltungsrahmens erreicht, der einen Phaseneingangsanschluss zum Einspeisen von Eingangsphasen in den Rahmen, einen Phasenausgangsanschluss zum Anschluss des Rahmens an zumindest eine zu steuernde Vorrichtung sowie einen mechanischen und elektrischen Schnellanschluss zum mechanischen und elektrischen Anschluss des Frequenzumrichters an den Rahmen umfasst. Am Schaltungsrahmen sind Leiter angeordnet, um den elektrischen Schnellanschluss an den Phasenein- und Phasenausgangsanschluss elektrisch anzuschließen.
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Der erfindungsgemäße Schaltungsrahmen ist genauer gesagt dadurch gekennzeichnet, was im kennzeichnenden Teil des Schutzanspruchs 2 angegeben ist.
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Durch die Erfindung werden erhebliche Vorteile erzielt. Der erfindungsgemäße Montagerahmen ermöglicht nämlich, dass die Ein- und Ausgangsverdrahtungen ohne eine Frequenzumrichtereinheit am Montageplatz ausgeführt werden können, was die Montagearbeit erheblich erleichtert und der Frequenzumrichter vor Schmutz während der Montage gleichzeitig schützt, wenn der Frequenzumrichter erst gerade vor der Inbetriebnahme eingerichtet wird.
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Nach einer Ausführungsform können Schaltungsrahmen verkettet werden, was viele verschiedene Alternativen hinschichtlich Dimensionierung und Montageplanung ermöglicht, insbesondere in Bezug auf kleine Frequenzumrichter.
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Die erfindungsgemäße Lösung erleichtert die Montagearbeit vor allem im Hinblick auf kleine Frequenzumrichter, bietet verschiedene Alternativen zur Montageplanung und Dimensionierung an, und ermöglicht ein möglichst spätes Einrichten des Frequenzumrichters.
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die Figuren der Zeichnungen zeigen:
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1 eine isometrische Ansicht eines Schaltungsrahmens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
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2 eine isometrische Ansicht des Schaltungsrahmens in 1 von der entgegengesetzten Seite,
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3 eine schematische Dartstellung des Schaltungsrahmens in 1,
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4 eine Seitenansicht eines Schnellanschlusses gemäß einer Ausführungsform, und
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5 eine Seitenansicht eines Schnellanschlusses gemäß einer anderen Ausführungsform.
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Wie in den 1 und 2 zu sehen ist, umfasst der erfindungsgemäße Schaltungsrahmen 10 verschiedene Schnittstellen. Der Schaltungsrahmen 10 weist zuerst eine mechanische Anschlussschnittstelle (nicht dargestellt) zum Gebrauchsobjekt auf Bei der Vormontage kann der Rahmen 10, zum Beispiel in einem Schrankeinbaufall, an einer DIN-Schiene mittels eines am Boden des Rahmens befindlichen Formbefestigungsgliedes oder in in entgegengesetzten Ecken des Rahmens angeordneten Schraubenlöchern befestigt werden. Auch andere vorbekannte und geeignete Anschlussweisen sind möglich.
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Weil der Schaltungsrahmen 10 normalerweise zwischen einer Spannungsquelle und einer zu steuernden Vorrichtung angeordnet wird, umfasst der Schaltungsrahmen 10 einen Phaseneingangsanschluss 11, um die Phasen U, V und W in den Rahmen zu leiten, sowie einen Phasenausgangsanschluss 17, um die Phasen U2, V2 und W2 in die zu steuernde Vorrichtung zu leiten. Die Phasenein- und Phasenausgangsanschlüsse 11 und 17 sind normale weibliche galvanische Anschlüsse, die an sich vorbekannt sind. Die Anschlüsse 11 und 17 sind also dafür gemeint, an der Spannungsquelle und an der zu steuernden Vorrichtung im Zusammenhang mit der Vormontage fest angeordnet zu werden.
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Der Schaltungsrahmen 10 umfasst weiter eine Schnittstelle zum Frequenzumrichter. Gemäß der vorliegenden Erfindung besteht diese Schnittstelle aus einem mechanischen und elektrischen Schnellanschluss mit einem mechanischen Anschlussglied 20 und einem elektrischen Anschlussglied 21, die geschaltet einen mechanischen und elektrischen Anschluss zwischen dem Frequenzumrichter und dem Rahmen 10 sowie weiter mit dem Gebrauchsobjekt bilden. Wie aus 4 zu erkennen ist, besteht das elastische mechanische Anschlussglied 20 des Frequenzumrichters 30 gemäß einer Ausführungsform aus einem vorspringenden elastischen Formanschlussglied, das an den Schaltungsrahmen 10 durch einen sogenannten Klickanschluss schnell angeschlossen werden kann. Das Formanschlussglied 20 kann zum Beispiel aus einem von seinem Wurzelende sich erstreckenden elastischen Vorsprung bestehen, deren Ende einen hakenförmigen Teil aufweist, der so angeordnet ist, dass er an eine gegenförmige aufnehmende Öffnung des Schaltungsrahmens 10 angeschlossen werden kann. Das Formanschlussglied kann alternativ aus einer Einzelschraubenpassung (5) oder aus einem Metall- oder Kunststoffbügelanschluss bestehen. Die Formanschlüsse sind an sich vorbekannt. Gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen somit sowohl der Schaltungsrahmen 10 als auch der Frequenzumrichter 30 zusammenpassende Schnellanschlussglieder, um einen mechanischen und elektrischen Anschluss zwischen dem Rahmen 10 und dem Frequenzumrichter zu bilden.
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Entsprechenderweise benutzt das elektrische Anschlussglied 21 einen ähnlichen Formanschluss und besteht desgleichen aus einem von dem Frequenzumrichter 30 hervorspringenden, d. h. männlichen, elastischen Formanschlussglied, das schnell an den Schaltungsrahmen 10 angeschlossen werden kann. Die galvanischen am Platz zu klickenden Formanschlüsse sind an sich auch vorbekannt. Das elektrische Anschlussglied 21 umfasst mehrere Anschlüsse zwischen dem Schaltungsrahmen 10 und dem Frequenzumrichter. Das elektrische Anschlussglied 21 umfasst nämlich einen Phasenaus- und Phaseneingangsanschluss 16 und 14, um die Phasen U, V und W in den Frequenzumrichter zu leiten, und um die Phasen U2, V2 und W2 in den Rahmen zurück zu leiten.
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Aus den Frequenzumrichtern ist es häufig möglich Gleichstrom herauszunehmen, um einige externe Vorrichtungen zu steuern oder zu benutzen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst daher das elektrische Anschlussglied 21 auch einen Gleichstromanschluss 15, um DC-Spannung zwischen dem Frequenzumrichter 30 und dem Schaltungsrahmen 10 zu liefern.
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Die Schnittstelle zwischen dem Schaltungsrahmen 10 und dem Frequenzumrichter 30 kann auch in vielen anderen Weisen konstruiert werden. Die Schnittstelle sollte jedoch vorzugsweise eine solche sein, dass der Schaltungsrahmen 10 und der Frequenzumrichter 30 mechanisch und elektrisch verhältnismäßig leicht miteinander angeschlossen werden können, worin das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Schaltungsrahmen 10 Anschlüsse zur Verbindung mehrerer Schaltungsrahmen miteinander, um eine Kette von Schaltungsrahmen zu bilden. Die Ein- und Ausgangsanschlüsse sind natürlicherweise auf entgegengesetzten Seiten des Schaltungsrahmens angeordnet. Wie in den 1 und 2 dargestellt ist, umfassen die erwähnten Verkettungsanschlüsse einen Phaseneingangsanschluss 19 zum Einspeisen der Phasen U, V und W in den Rahmen 10 aus einem parallelen Rahmen und einen Phasenausgangsanschluss 12 zum Einspeisen der Phasen weiter in einen darauffolgenden Rahmen. Der Phaseneingangsanschluss 19 umfasst vorzugsweise drei nach außen zu schiebende männliche Anschlüsse, um jede Phase U, V und W in den Rahmen 10 zu leiten. Entsprechenderweise bestehen die Phasenausgangsanschlüsse 12 aus mit den entsprechenden männlichen Anschlüssen 19 zusammenpassenden weiblichen Anschlüssen. Gemäß einer bevorzugten weiteren Ausführungsform umfassen die Verkettungsanschlüsse auch männliche Gleichstromeingangsanschlüsse 18, um DC-Spannung in den Rahmen 10 aus einem parallelen Rahmen zu leiten, sowie weibliche Gleichstromausgangsanschlüsse 13, um DC-Spannung an einen parallelen Rahmen zu liefern.
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Der Schaltungsrahmen 10 umfasst außerdem Leiter, die so angeordnet sind, dass sie den Rahmen 10 und den daran über die Schnittstelle angeschlossenen Frequenzumrichter an den Phaseneingangsanschluss 11 und Phasenausgangsanschluss 17 elektrisch anschließen. Wie in 3 zu sehen ist, schließen die Leiter die Phasen U, V und W der Phaseneingangsanschlüsse 11 und 19 einerseits an den Phasenausgangsanschluss 16 des Frequenzumrichters und andererseits an den zur Verkettung der Rahmen befindlichen Phasenausgangsanschluss 12 an. Entsprechenderweise schließen die Leiter die Phasen U2, V2 und W2 des Phaseneingangsanschlusses 14 an den für die zu steuernde Vorrichtung befindlichen Phasenausgangsanschluss 17 an. In einer Ausführungsform, wo über den Schaltungsrahmen 10 Gleichstrom geleitet wird, schließen die Leiter den Gleichstromeingangsanschluss 18 eines angrenzenden Rahmens einerseits an den für einen parallelen Rahmen befindlichen Gleichstromausgangsanschluss 13 und andererseits an den Gleichstromanschluss 15 des Frequenzumrichters an.
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Bei der Montage des erfindungsgemäßen Schaltungsrahmens 10 und des Frequenzumrichters, wird der Schaltungsrahmen 10 zum Beispiel an einer DIN-Schiene in einer Schrankeinbausituation befestigt. Der Rahmen 10 wird an der Wand entweder mit Hilfe der genannten Schiene am Boden oder direkt mittels Schrauben in Schraubenlöchern in zwei entgegengesetzten Ecken befestigt. Wenn der Rahmen 10 in der Nähe von einem Gebrauchsobjekt, wie z. B. einem Elektromotor, mechanisch angeschlossen ist, werden die Ein- und Ausgangskabel am Rahmen 10 fest angeordnet. In diesem Zusammenhang bedeutet ein festes Anordnen, dass das Anordnen anders als mittels eines Schnellanschlusses ausgeführt wird. Ein festes Anordnen bedeutet hier ein Anordnen mittels u. a. Schrauben-, Stecker- oder zum Beispiel Spannbandanschlüsse. Mit anderen Worten unterscheidet sich ein festes Anordnen bezüglich seiner Funktionen von einem Schnellanschluss darin, dass ein Schnellanschluss schneller als ein festes Anordnen durchzuführen ist.
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Die anderen miteinander zu verkettenden Schaltungsrahmen 10 werden entsprechenderweise angeordnet, wobei für den Anschluss der Verkettungsanschlüsse 12, 13, 18 und 19 gesorgt wird. Es ist somit möglich die Frequenzumrichter nebeneinander angrenzend mit Hilfe des Schaltungsrahmens anzuordnen. Ein Rahmen wird an einem anderen mechanisch entweder so befestigt, dass es kein elektrischer Anschluss dazwischen besteht oder so, dass die Eingangsphasen oder die Spannung eines DC-Zwischenkreises zwischen den Rahmen weiter gespeist werden/wird. Daher ist es möglich mehrere Frequenzumrichter mit Hilfe verschiedenartiger Lösungen von der Dimensionierung abhängend zu speisen. Gemäß einer Ausführungsform hat jeder Frequenzumrichter sein eigenes Einspeisekabel und ihre DC-Zwischenkreise sind separat sozusagen ”Single Drive”-angeschlossen. Gemäß einer zweiten Ausführungsform werden die Frequenzumrichter über dasselbe Kabel gespeist, das an einen ersten Rahmen angeschlossen ist, wovon die Phasen dann mit mehreren darauffolgenden Rahmen verkettet sind, wobei die DC-Zwischenkreise getrennt sind. Gemäß einer dritten Ausführungsform sind die DC-Zwischenkreise der Frequenzumrichter zwischen den Rahmen zusammengeschaltet, und an einen ersten oder an mehreren Rahmen ist ein Einspeisekabel angeschlossen.
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Nach der Vormontage des Schaltungsrahmens 10 wird der Frequenzumrichter auf dem Rahmen 10 angeordnet, wobei der Rahmen 10 mechanisch und elektrisch am Frequenzumrichter befestigt wird. Die tatsächliche Installation des Frequenzumrichters wird erst dann durchgeführt, wenn beinahe die ganze mechanische Arbeit an Ort und Stelle ausgeführt ist und der Vorrichtung in Betrieb genommen werden kann.
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Im Allgemeinen umfasst somit die erfindungsgemäße Montageanordnung zur Installation von einem Frequenzumrichter 30 einen Schaltungsrahmen 10, der an Ein- und Ausgangsleitern eines Gebrauchsobjekts fest vorangeordnet werden kann, und der Schnellanschlussglieder, um einen mechanischen (nicht dargestellt, aufnehmende Öffnung) und elektrischen 14, 15, 16 Anschluss an den Frequenzumrichter zu bilden, aufweist. In dieser Anordnung umfasst der Frequenzumrichter 30 entsprechende zusammenpassende Schnellanschlussglieder 20, 21, um einen mechanischen und elektrischen Anschluss an den Schaltungsrahmen 10 zu bilden, wobei der Frequenzumrichter an die Ein- und Ausgangsleiter des Gebrauchsobjekts mit Hilfe des an diese fest angeschlossenen und an den Frequenzumrichter schnell anschließbaren Schaltungsrahmens 10 angeschlossen werden können.
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Erfindungsgemäß umfasst der an einem Gebrauchsobjekt fest anordnungsbare Frequenzumrichter
10 seinerseits im Allgemeinen einen Phaseneingangsanschluss
11 zum Einspeisen von Eingangsphasen in den Rahmen
10, sowie einen Phasenausgangsanschluss
17 zum Anschluss des Rahmens
10 zumindest an eine zu steuernde Vorrichtung. Außerdem umfasst der Rahmen
10 einen mechanischen und elektrischen Schnellanschluss
14,
15,
16 zum mechanischen und elektrischen Anschluss des Frequenzumrichters an den Rahmen
10, sowie Leiter, die am Rahmen
10 so angeordnet sind, dass sie den elektrischen Schnellanschluss
14,
15,
16 an den Phaseneingangsanschluss
11 beziehungsweise an den Phasenausgangsanschluss
17 elektrisch anschließen können. Tabelle 1: Referenznummern.
| Nummer | Teil |
| 10 | Rahmen |
| 11 | Phaseneingangsanschluss (U, V, W) |
| 12 | Phasenausgangsanschluss (U, V, W) an einen parallelen Rahmen |
| 13 | Gleichstromausgangsanschluss (DC+, DC–) an einen parallelen Rahmen |
| 14 | Eingangsphasenanschluss (U2, V2, W2) an einen Frequenzumrichter |
| 15 | Gleichstromanschluss (DC+, DC–) an den Frequenzumrichter |
| 16 | Phasenausgangsanschluss (U, V, W) an den Frequenzumrichter |
| 17 | Phasenausgangsanschluss (U2, V2, W2) an eine zu steuernde Vorrichtung |
| 18 | Gleichstromeingangsanschluss (DC+, DC–) von einem parallelen Rahmen |
| 19 | Phaseneingangsanschluss (U, V, W) von einem parallelen Rahmen |
| 20 | mechanisches Anschlussglied |
| 21 | elektrisches Anschlussglied |
| 30 | Frequenzumrichter |
