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''Elektrische Schaltanlage für Niederspannung" Die Erfindung bezieht
sich auf eine elektrische Schaltanlage für Niederspannung, deren elektrische Geräte,
wie Steuer-, Schalt-, Regelgeräte und dergleichen, zu Funktionseintleiten zusammengebaut
und in Schaltschränken untergebracht sind, wobei die Funktionseinheiten modular
aufgebaut und in beliebiger Weise miteinander zu einem Feld zusammensetzbar sind.
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Niederspannungsschaltfelder finden ihren Einsatz als Energieverteilungen,
als Motorschaltanlagen oder als Kombination elektrischer Betriebsmittel zum Umformen,
Steuern, Regeln oder Messen. Sie bilden eine der wichtigsten Komponenten in Anlagen
zur Erzeugung, Verteilung und Anwendung elektrischer Energie.
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Dabei ist erforderlich, daß derartige Niederspannungsschaltanlagen
eine hohe Betriebssicherheit aufweisen, jedoch beweglich in der Planung sind. Die
Schaltungsunterlagen müssen einheitlich und übersichtlich sein, wobei in der Ausuhrung
kompakte, raumsparend Bauweisen bei servicefreundlicher Technik erzielt werden sollen.
Darüber hinaus müssen Möglichkeiten zur problem losen Umstellung, Erweiterung und
Nachrüstung gegeben sein, was beispielsweise dadurch erreicht wird, daß möglichst
viele gleiche Teile in allen Arten von Schaltfeldern vorhanden sind.
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Alle diese Forderungen, besonders die nach wirtschaftlichen Anlagen
und kurzen Lieferzeiten, zwingen den'Hersteller von Schaltanlagen immer wieder zu
Überlegungen, wie der Aufwand im günstigen Sinne beeinflusst werden kann.
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Elektrische Schaltanlagen, bei denen ein Teil wenigstens dieser Forderungen
erfüllt sind, sind aus einem Gerätetragrahmen aus gelochtem Profilmaterial aufgebaut,
wobei mit dem Gerätetragrahmen mit Schalt-, Steuer oder Regelgeräten bestückte Tragbleche
verschraubt werden. Die Verdrahtung erfolgt dabei manuell auf der Rückseite des
Gerätetragrahmens.
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Zur weiteren Verbesserung wurde eine Steuertafel geschaffen, welche
aus mehreren Tragblechen besteht, die ohne Zwischenraum aneinandergereiht und außen
mit Hilfe von gelochten Rahmenprofilen bzw. Rahmenleisten aus Winkelstahl verschraubt
werden.
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Die Tragbleche werden in verschiedenen Nennbreiten gefertigt und besitzen
ein Lochraster, mittels dem die einzelnen Schaltgeräte auf dem Tragblech befestigt
werden können. Dabei sind einzelne Geräte zu einer Funktionseinheit zusammengebaut
und können als Schubladen an den vorgesehenen Stellen im Schaltschrank eingebaut
werden Jedoch ist hier eine echte Normierung und auch eine beliebige Zusammensetzbarkeit
der einzelnen Funktionseinheiten nicht möglich.
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Man hat weiterhin vorgeschlagen, die Funktionseinheiten modular aufzubauen
und auf aus mit gleichem Raster gelochten Profilen aufgebauten Gerätetragrahmen
zu befestigen. Die einzelnen Gerätetragrahmen sind selbst wieder beliebig miteinander
verbindbar, so daß verschiedene Funktionseinheiten beliebig miteinander zu einem
Feld zusammensetzbar sind. Zwar wird durch diese Anordnung erreicht, daß die Forderung
nach wirtschaftlicher Fertigung und beliebiger Austauschbarkeit gut erfüllt werden;
es ist Jedoch eine leichte und schnelle Auswechselbarkeit der einzelnen Funktionseinheiten
verhältnismäßig schwierig Eine einfache Möglichkeit, einzelne Funktionseinheiten
austauschbar zu machen , besteht darin, diese als sogenannte Einschubächer auszubilden,
bei denen einzelne elektrische Geräte, wie beispielsweise Leiterplatten und dergleichen,
in einen Rahmen eingesetzt werden, wobei die einzelnen Geräte
selbst
wiederum einzeln aus dem Einschub herausgezogen werden können und bei bekannten
Einschüben teilweise auch einzeln verdrahtet werden können.
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Aufgabe der Erfindung ist es, Funktionseinheiten in modularer Bauweise
zu schaffen, bei denen die Nachteile der bekannten Funktionseinheiten vermieden
sind und bei denen eine einfache Auswechselbarkeit der einzelnen Geräte ermöglicht
ist. Insbesondere soll erreicht werden, daß die einzelnen Funktionseinheiten in
einem bestimmten Rastermaß aufgebaut sind, so daß viele Funktionseinheiten in beliebiger
Weise miteinander verbindbar sind.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgeiäß dadurch gelöst, daß jede Funktionseinheit
als Schubfach ausgebildet ist, welches selbst wiederum aus mehreren Einschüben mit
einer für alle Einschübe gemeinsamen Energieversorgungselnheit aufgebaut ist und
daß die Abmessungen der Energieversnrgungseinheit gleich oder ganzzahlige Vielfache
der Abmessungen der Einschübe sind.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Verbesserungen der Erfindung
ergeben sich aus den Iknteransprüchen.
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Durch die Erfindung ist ein universelles Schaltanlagen-Programm mit
Einsätzen und Einschül)en für Anlagen der Erzeugung, Verteilung und Anwendung elektrscher
Energie geschaffen. Dabei sind die Abmessungen der einzelnen Einschübe untereinander
und der aus den Einschüben aufgebauten Funktionseinhelten derart gewählt, daß ein
Rastersystem gebildet sird, dessen Rastermaß daß in der Vornorm DIN 43660 vorgeschlagene
Maß von 25 mm beträgt, wobei alle Baugruppen bzw. Module und Felder in allen drei
Dimensionen nach diesem Raster bemessen sind.
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Anhand der Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher
erläutert werden.
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Es zeigt Fig. 1 eine Funktionseinheit mit einer Energieversorgungseinheit
und mehreren Einschüben, wobei die vorderen Abdeckbleche geschlossen sind, Fig.
2 eine Ausführung gemäß der Fig. 1, ohne die vorderen Abdeckbleche, Fig. 3 eine
Aufsicht von oben auf drei nebeneinanderliegende Einschübe, Fig. 4 einen Einschub
in perspektivischer Darstellung, Fig. 5 eine Verriegelungseinrichtung, Fig. 6 ein
Schloß für jeden Einschub, Fig. 7 ein Einschubfach zur Aufnahme einer Energieversorgungseinheit
und Fig. 8 eine Verriegelungseinrichtung für eine als Tür ausgebildete Frontblende.
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Die Fig. 1 zeigt nun eine Funktionseinheit von vorn in fest eingebautem
Zustand. Das Gerüst, in welches diese Funktionseinheit eingebaut ist, besitzt links
und rechts zwei Rahmenprofile 1 und 2, wobei in der Zeichnung nur die beiden vorderen
Rahmeprofile dargestellt sind, während die hinteren Rahmenprofile nicht sichtbar
sind. Mit den Rahmenprofilen fest verbunden sind Beschläge 3, 4 und 5, welche zur
Auflage der einzelnen Einschübe dienen. Der Abstand zweier übereinanderliegender
Beschläge 3,4 und 5 ist jeweils gleich. Auf den oberen Beschlägen liegt nun eine
Energieversorgungseinheit 6 auf, während auf den unteren Beschlägen 4 und 5 einzelne
Einschübe 7 bis 12 eingeschoben sind.
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Entfernt man die Blenden, wie in der Fig. 2 dargestellt, dann erkennt
man, daß die einzelnen Fächer durch Zwischenböden 13 und 14 voneinander getrennt
und von den Abschlußböden 15 und 16 oben und unten abgeschlossen sind. Die obere
Einheit, welche als Energieversorgungseinheit 6 dient, besitzt auf der linken Seite
drei übereinader angeordnete NH-Sicherungselemente 17, welche mittels nicht dargestellter
Kontaktapparate mit den an der hinteren Seite des Rahmens verlaufenden Verteilungsschienen
18 in elektrisch leitender Verbindung stehen. Diese Verteilungsschienen sind selbst
wiederum mit Sammelschienen, die ebenfalls nicht dargestellt sind, verbunden, Die
rechts an den NH-Sicherungselementen t7 befindlichen Abgänge sind mit Kontaktapparaten
und Klemmenleisten elektrisch leitend verbunden wobei diese nur schematisch mit
dem Block 19 dargestellt sind.
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Von diesem Block 19 gehen nicht weiter dargestellte Kabel zu den einzelnen
Einschüben 7 bis 12. Jede Funktionseinheit besitzt eine Rückwand 20, welche weiter
unten beschrieben werden soll. In der Rückwand 20 sind in dem Fach, welches die
Energieversorgungseinheit 6 aufnimmt, mit Kunststoffumrandungen 21 versehene schlitzförmige
Öffnungen 22, kurz Schlitze 22 genannt vorgesehen, durch welche die Kabel nach hinten
hindurchgeführt sind.
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Wie in der Fig. 3 dargestellt, ist die Rückwand 20 als Doppel- -wand
ausgebildet mit einem vorderen 23 und einem hinteren 24, Wandblech. Die Kabel sind
in dem Zwischenraum zwischen dem vorderen und dem hinteren Wandblech 23 bzw. 24
zu den Kontaktapparaten für die einzelnen EinscEWbe 7 bis 12 verlegt. Diese Kontaktapparate
sind mit den Bezugsziffern 25, 26 und 27 bezeichnet. Dabei besteht jeder Kontaktapparat
aus einem Buchsenelement 25a, 26a und 27a, in welches Kontaktelemente bzw.
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KOntaktstecker 25b, 26b, 27b eingreifen. Die Kontaktapparate 25, 26
und 27 dienen der Laststromzufü}irung. Neben den Kontaktapparaten für den Laststrom
sind Kontaktapparate 28, 29 und 30 vorgesehen, welche der StromzufUiung zu den einzelnen
Steuerkreisen der Einschübe 7 bis 12 dienen. In der vorliegenden Darstellung sind
die beiden Kontaktapparate 25, 26 und 27 bzw. 28, 29 und 30 als voneinander getrennte
Bauteile ausgeführt; es besteht auch die Möglichkeit, beide als Einleiten auszubilden.
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ie aus der Zeichnung ersichtlich, sind die Kontaktapparate 25 bis
27 bzw. 28 bis 30 versetzt hintereinander angeordnet, so daß.z,B. bei einer Bewegung
des liittleren Einschub (Fig. 3) in Pfeilrichtung A eine Teststellur erreicht wird,
bei der der Fxontaktapparat 26 getrennt, der YLortaktapparat 29 aber noch geschlossen
ist. Im Falle eines weiteren Herausziehens werden dann endgültig auch die Steuerkontaktapparate
29 getrennt (siehe rechter Einschub der Fig. 3). Die Strecke, welche ein Einschub
7 bis 12 in die sogenannte Teststellung (in der Fig. 3 in der Mitte dargestellt)
zurücklegt, sntsl-,richt dem Mindestabstand, welcher zwischen zwei spannungsEühr~!nden
Rauteilen einzuhalten ist.
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Die einzelnen Einschübe sind in der Fig. 2 von vorn und in der Fig.
3 von oben dargestellt. In der Big. 4 ist ein Einschub in perspektivischer Darstellung
gezeigt:, wobei zur Vereinfachung der in Fig. 3 links gezeichnete einschub 7 beschrieben
ist.
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Die anderen Einschübe sind identisch aufgebaut, wobei lediglich für
die Kontaktapparate jeweils andere Bezugsziffern verwendet sind. Jeder Einschub
besitzt in dem Zustand, in dem noch keine Geräte eingebaut sind, eine vordere Frontblende
41 und ein hinteres Abschlußblech 42, wobei das hintere Abschlußblech 42
die
Steckerteile 25b und 28 b der Tro-n ak-vapparate 25 uAd ^ tlGGt. Auf der linken
beine eis Jeden ?inz-chubs sind eine Profilschiene 43 und auf der rechten Seite
zur Stabilisierung Winkelstäbe 44 zwischen der Frontblende 41 und dem hinteren Abschlußblech
42 eingesetzt. Jeder der Einschübe besitzt ein mit einem Schlüssel zu betätigendes
Schloß 45, dessen Sperrelement einfach durch einen um eine Achse drehbaren L-förmig
abgewinkelten Blechstreifen 46 gebildet ist. Dieses Schloß ist von oben in der Fig.
6 gezeigt; man erkennt, daß der Blechstreifen 46 auf einem Schloßzylinder 45a befestigt
ist und sich mit diesem dreht. In einer jedes Fach seitlich begrenzenden Wand 47
sind drei Ausnehmungen 48 bis 50 vorgesehen, wobei der Abstand der beiden vtlsnehmungen
48 und 49 dem Abstand entspricht, um den ein Einschub in Teststellung herausgezogen
werden muß. Die Öffnung 50 entspricht dann der Trennstellung. Die Frontblende 41
ist, wie in der Fig. 6 dargestellt, ein schalenförmig ausgeführtes Blechformstück.
In Verlängeruntr zu der Profilschiene 43 ist an der vorderen Frontblende 41 ein
Handgriff 51 vorgesehen, der mittels Schrauben 52, welche durch Bohrungen 53 zugänglich
sind, an der Frontblende 41 befestigt. Dabei werden die Schrauben in kreisförmige
Kanäle 54 und 55 (Fig. 2) in die Profilschiene 43 eingeschraubt. Die Profilschiene
43 ist dabei annähernd U-förmig ausgebildet, wobei die Schenkel 43a nach außen abgewinkelt
sind und an ihren äußeren Enden die Kanäle 54 und 55 aufweisen. Der Boden des U
43 b ist nach beiden Seiten verlängert, 43c, so daß ein etwa rechteckiger, offener
Kanal 43d gebildet ist, durch welciien Kabel gelegt werden können. Auf der den abgebogenen
Schenkeln 43a gegenüberliegenden Seite des Bodens 43b sind weiterhin L-förmige Ansätze
43e angeformt, wobei deren Nasen 43f nach außen weisen. Durch die -Ansätze 43e und
die Nasen f, wird eine Hutprofilschiene gebildet, auf welche - wie beim Einschub
8 gezeigt - elektrische Geräte 8a aufschnappbar sind. Damit die Einschübe 7 bis
12 in jedes Fach eingeschoben werden können, sind an der oberen und unteren Seite
jeder Profilschiene 43 Führungskanten 43g und 43h vorgesehen, welche in Nuten 43i
und 43k eingreifen, wobei die Nuten 43i und 43k durch an den Zwischenböden 13 und
14 und dem unteren Abschlußboden 16 befestigte F-förmige
Profile
43 1 gebildet sind.
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Zur Verriegealung der einzelnen Einschübe ist weiterhin je ein manuell
betätigbarer, unter dem Druck einer Feder stehender Haken 60 vorgesehen, welcher
mit dem Daumen in Pfeilrichtung B gedreht werden kann, wobei eine am r-i-leen Ende
des Hakens angeformte Abwinkaelung 61 in Ausnehreungen 62, 63 und 64 an einem Seitenblech
65 eingreift , wobei die Abstände der Ausnehmungen 62 bis 64 den Abständen der Ausnehmungen
48 bis 50 entsprechen.
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Normalerweise ist die vordere Frontblende 41 fest angeordnet.
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Es besteht aber die Möglichkeit, daß sie als Tür ausgebildet ist,
so daß der Einschub geöffnet werden kann. Eine solche Ausführung ist in Fig. 5 dargestellt.
Dabei ist die vordere Frontblende41 in einem Scharnier/drehbar gelagert, so daß
sie in Pfeilrichtung C geöffnet werden kann (Stellung "Offen" ist gestrichelt gezeichnet).
In gleicher Weise ist auch die Frontblende der Energreversorgungsei-mLeit 6 drehbar
ausgebildet.
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Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist die Energieversorgungseinheit
6 fest eingebaut, Selbstverständlich kann sie auch in ein solches Einschubfach eingebaut
werden* welches in der Fig. 7 dargestellt ist. Dieses Einschubfach weist eine gelochte
Bodenplatte 71 auf, wobei als Locher schlitzförmige 72 und kreisförmige 73 vorgesehen
sind. Am vorderen Ende der Bodenplatte 71 sind beidseitig Halterungsbleche 74 und
75 vorgesehen, wobei das eine der Verriegelung, das andere zur Aufnahme eines Scharniers
71 b für eine vordere Frontblende 71a dient.
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An der äußeren Seite des Halterungsbleches 74 ist eine Verriegelungseinrichtung
76 vorgesehen, welche aus zwei sich gegenüberliegenden Winkeln 77 und 78 besteht,
welche mittels einer Feder 84 zusammengehalten sind. Diese beiden Winkel 77 und
78 besitzen Nasen 79 und 80, mit welchen sie in Ausnehmungen 81 und 82 eines mit
dem Schloß in Verbindung stehenden Blechstückes 83 eingreifen. Diese beiden Winkel
77 und 78
können in Einschaltstellung nur mittels eines Werkzeuges
(in Trennstellung auch manuell)nach außen gedrückt werden, wobei die Winkel so miteinander
in Verbindung stehen, daß bei Herunterdrücken des unteren 77 gleichzeitig der obere
78 nach oben bewegt wird. An dem hinteren Ende der Bodenplatte 71 ist in der Zeichnung
der Fig. 7 der Kontaktapparat 71c für die Verbindungsleitungen zu den NH-Sicherungen
vorgesehen.
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Selbstverständlich kann ein solches Einschubfach auch für andere Zwecke
verwendet werden; insbesondere ist es möglich, anstatt nur die NH-Sicherungen auch
andere elektrische Geräte dort einzusetzen.
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In der Fig. 8 ist eine Verriegelungseinrichtung 76 für das Aufnahmefach
nach Fig. 7 näher dargestellt; es wird die Eil,-richtung bei geschlossener Frontblende
71a gezeigt.
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W,e auch schon in der Fig. 7 dargestellt, besitzt die Verriegelungseinrichtung
76 die zwei Winkel 77 und 78 mit den Nasen 79 und 80, welche in die Ausnehmungen
81 und 82 des an der Frontblende 71a befestigten Blechstückes 83 eingreifen, Diese
beiden Winkel, die mit der Feder 84 zusammengehalten sind, sind um je eine Achse
85 und 86 drehbar. Das hintere Ende des Winkels 78 besitzt ein Blechteil 87, welches
über die untere Kante 88 des oberen Winkels 79 greift. Wird nun (wie in der Zeichnung
Fig. 8 gestrichelt dargestellt) der Winkel 7A in Gegenuhrzeigersinn um die Achse
86 gedreht, dann drückt das Blechteil 87 von hinten gegen den Winkel 77 und verdreht
diesen im Uhrzeigersinn, so daß auch der obere Winkel 77 außer Eingriff mit der
Ausnehmung 81 gelangt. Auf diese Weise ist eine Sicherung gegen unbeabsichtigtes
und unbefugtes Öffnen erreicht, wobei allerdings im Falle einer erforderlichen Montage
ein sachkundiger Monteur ohne weiteres mittels eines durch eine nicht weiter dargestellte
Öffnung in der Frontblende 71a hineingeschobenen Werkzeuges die Verriegelung öffnen
kann.
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Diese Verriegelungseinrichtung 76 kann selbstverständlich auch dann
vorgesehen werden, wenn die Energieversorgungseinheit 6 fest eingebaut ist und deren
vordere Frontblende als Tür ausgebildet ist. Dann ist die Verriegelungseinrichtung
76 an einem die Energieversorgungseinheit 6 tragenden Bodenblech angeordnet. Man
muß sich dann nur vorstellen, daß die Bodenplatte 71 oder ein ähnliches Bodenblech
mit einer Seitenwand (wie die Seitenwand 74 der Fig. 7) fest eingebaut ist; der
übrige Aufbau der Verriegelungseinrichtung 76 und des Pleci stuckes83 ist der gleiche
wie in der Fig. 8 dargestellt.
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In der Fig. 8 ist weiterhin auch noch eine Einschubsicherung dargestellt,
welche aus einer an der Stelle 90 beweglich an der Bodenplatte 71 befestigten Lasche
91 besteht, welche nach Herausziehen unter die Oberkante 92 eines Zwischenbleches
93 fällt.Auf diese Weise kann das Einschubfach nicht mehr in Pfeil richtung E geschoben
werden; ein Monteur muß bewußt die Lasche 91 in die gestrichelte Stellung verbringen,
so daß er das Einschubfach einführen kann. Die Länge dieser Lasche 91 ist so abgestimmt,
daß grundsätzlich eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Verteilerschienen
und den Kontaktapparaten vermieden wird.
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Sofern auf einem der Einschübe 7 bis 12 oder auf einem die Energieversorgungseinheit
6 aufnehmenden Einschubfach ein Lastschalter vorgesehen ist, der über eine durch
die Frontblende 41 bzw. 71a hindurchragende Schaltwelle betätigbar ist, ist(nicht
weiter dargestellt) eine mechanische Verbindung zu dem Haken 60 vorgesehen, derart,
daß bei Betätigung des Lastschalters beispielsweise in Einschaltstellung gleichzeitig
auch der Haken in die Stellung gebracht wird, in der seine Abwinkelung 61 in die
Ausnehmungen 62 bis 64 eingreift. Zusätzlich ist allerdings dennoch der Haken manuell
betätigbar.
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Wenn die einzelnen Einschübe 7 bis 12 mit Schützen bestückt sind,
dann ist in den Stromkreis zu den Schützspulen vorzugsweise
ein
Schalter eingesetzt, dessen Betätigungshebel mechanisch mit dem Schloß verbunden
ist und zwar derart, daß bei Öffnen des Schlosses der Schalter ausgeschaltet wird
und so den Stromkreis zu den Schützspulen unterbricht. Selbstverständlich ist es
möglich, einen ähnlichen Schalter auch in den -Stromkreis einzusetzen,der zu Spulen
innerhalb eines Leistungsschalters oder gegebenenfalls eines Leitungsschutzschalters
führt. Auch hier wird bei Öffnen des Schlosses der Schalter ausgeschaltet, so daß
der Stromkreis zu den Spulen unterbrochen wird. Dieser Schalter ist in den Figuren
nicht weiter dargestellt.
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Es bestehenzur Bildung einer Funktionseinheit somit mehrere Möglichkeiten:
Zunächst kann die Energieversorgungseinheit 6 fest und die Einschübe 7 bis 12 einschiebbar
in einen Schaltschrank eingebaut sein, wie dies in den Fig. 1 und 2 dargestellt
ist.
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Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, die Energieversorgungseinheit
auf einem Einschubfach gemäß der Fig. 7 anzuordnen; die Funktionseinheit ist insgesamt
im Schaltschrank fest eingebaut; nur die einzelnen Teile, nämlich die Einschübe
und die Energieversorgungseinheit, können jeweils für sich ersetzt bzw. ausgetauscht
werden. Eine dritte Möglichkeit besteht darin, daß die Energieversorgungseinheit
und die Einschübe in einem gemeinsamen Schubfach eingebaut sind, wobei dieses Schubfach
als Einheit in den Schaltschrank einschiebbar ist. Diese Ausführungsform ist in
der Zeichnung (Fig.1 bis 8) nicht gezeigt. Selbstverständlich besteht nunmehr ebenfalls
wieder die Möglichkeit, die Energieversorgungseinheit fest in das Schubfach einzubauen
und die Einschübe in das Schubfach einschiebbar auszuführen. Außerdem kann die Energieversorgungseinheit
selbst wieder einschiebbar ausgeführt werden.
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Dadurch, daß alle Einheiten der Funktionseinheiten, namlich die Einschübe
und die Energieversorgungseinheit, in einem bestimmten Rastermaß ausgeführt sind,
besteht die Möglichkeit,
daß die Funktionseinheiten in beliebiger
Weise zu einem Feld zusammengesetzt werden können. So ist es beispielsweise möglich,
eine Funktlonseinneits die in einem Schubfach eingebaut ist, mit einer Funktionseinheit,
die in einem Schaltschrank fest eingebaut ist, zu kombinieren, wobei oberhalb oder
unterhalb der fest eingebauten Funktionseinheit Einrichtungen vorgesehen sind, welche
das Einschieben des Schubfaches gestatten. Auf diese Weise können die verschieden
ausgeführten Funktionseinheiten ohne weiteres zu einem Feld kombiniert werden.