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Isolierter Leiter für druckfest gekapselte Schaltgeräte-
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kombinationen Die Erfindung befaßt sich mit einem isolierten Leiter
zum Aufbau der Hauptstrombahnen einer druckfest gekapselten Schaltgerätekombination.
Diese Schaltgerätekombinationen werden besonders im Bergbau unter Tage zur Stromversorgung
der dort eingesetzten verschiedenen Vortriebs- und Gewinnungsmaschinen verwendet.
Die druckfeste Kapselung wird durch Einbau der verschiedenen Schalt-und Steuergeräte
in ein druckfestes Gehäuse erreicht, das in geschweißter Bauart aus Stahlblech hergestellt
sein kann und ein nutzbares Volumen von mehreren hundert Litern aufweisen kann.
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Wegen der hohen Ansprüche, die an die Sicherheit der erwähnten Schaltgerätekombinationen
zu stellen sind, verwendet man große Sorgfalt auf die Auswahl und Verarbeitung der
Materialien für den Bau der druckfesten Gehäuse. Dies hat einen verhältnismäßig
hohen Preis für den Einbauraum zur Folge, so daß man besterbt ist, dieser Einbauraum
möglichst gut auszunutzen. In Schaltgerätekombinationen der vorliegenden Art können
daher die zur Steuerung mehrerer Motorstromkreise benötigten Schaltgeräte mit sämtlichen
Steuer-, Überwachungs- und Meßgeräten zusammengefaßt sein.
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Die große Pacjungsdichte elektrischer Ausrüstungsteile kann Anlaß
ciner erheblichen Menge von Verlustwärme sein, die insbesondere alle organischen
Isolierstoffe stark beansprucht. Dies gilt insbesondere für die zum Aufbau der Hauptstrombahnen
dienenden isolierten Leit(, bei denen es sich bei den bisher bekannten Schaltgerätekombinationen
der vorliegenden Art um einadrige biegsarrte
Kunststoffmantelleitungen
handelt (Siemens-Druckschrift SW 9328a vom Juli 1975 "Betriebsanleitung für schlagwettergeschützte
Niederspannungs-Verteilungen").
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Die ererahnte hohe Packungsdichte der Ausrüstungsteile führt aber
nicht nur hinsichtlich der Verlustwärme zu Problemen, sondern auch hinsichtlich
der Montierbarkeit der Geräte und Leitungen und damit der Übersichtlichkeit und
Eetriebssicherheit der Schaltgerätekombinationen. U. a. muß auf eine sorgfältige
Befestigung der isolierten Leitungen für die Hauptstrombahnen geachtet werden, damit
die geforderte-Kurzschlußfestigkeit erreicht wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zum Aufbau der Haupts-trombehulen
in Schaltgerätekombinationen der genannten Art geeignete isolierte Leiter zu schaffen,
die leicht verlegbar, mechanisch stabil und thermisch unempfindlich sind.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die isolierten
Leitungen als mit einem mechanisch festen Isolierstoff beschichtete Stromschienen
aus massivem Leitervjerkstoff ausgebildet sind. Eine wärmebeständige und mechanisch
zuverlässige Isolierung der Schienen erfordert eine erheblich geringere Dicke -als
der Isolierstoffmantel eines biegsamen Leiters. Daher können z. B. wärmehärtende
Kunstharze verwendet werden. Die Stromschienen können in einheitlichen Abmessungen
vorgefertigt werden, wenn die Klemmstellen, wie dies bekannt ist, eine vorbestimmte
-räumliche Lage zueinander aufweisen und daher festgelegte Leitungswege vorgesehen
werden können.
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Im Gegensatz zu den bei sonstigen Schaltanlagen verwendeten nicht
isolierten Sammelschienen, die auf Stützisolatoren mit gegenseitigem Abstand verlegt
sind, erhält man durch die Erfindung kompakte Leiterbündel, die- im Bedarfsfall
auch gemeinsam befestigt werden können.
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Einzeln liegende Stromschienen sind bereits in Bergbau-Kompaktstationen
verwendet worden, jedoch in der Art der erwähnten bekannten Sammelschionen nur zur
Verbindung nahe beeinander liegender Klemmstellen.
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Es können auch mehrere zusammengehörige Stromschienen mit einer gemeinsamen
Beschichtung versehen werden. Ein solcher Stromschienensatz bietet neben-seiner
Kompaktheit und mechanischen Stabilität noch den Vorteil, daß die isolierende Beschichtung
zugleich als äußere Isolation eines Stromwandlers verwendet werden kann.
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Wird beispielsweise ein Summenstromwandler für die Erdschlußüberwachung
benötigt, so kann der Wandler auf den mit gegenseitigem Abstand angeordneten Schienen
vor dem Aufbringen der Isolierschicht angebracht werden. Bei dem anschließenden
Beschichtungsvorgang werden sowohl die Zwischenräume zwischen den Stromschienen
als auch deren Außenflächen und der aufgesetzte Stromwandler mit Isolierstoff ausgefüllt
bzw. beschichtet. In sinngemäß der gleicher. Tjeise kann vorgegangen werden, wenn
die Ströme in einzelnen oder allen Phasen eines Drehstromsystems gemessen werden
sollen, um Überstromrelais oder Meßinstrumente anzuschließen.
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Tn diesem Fall kann auf einzelne oder alle von dem Schienenbündel
ausgehenden Abzweigungen ein Wandler aufgesteckt und dieser kann bei dem Beschichtungsvorgang
mit Isolierstoff umgeben werden.
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als vorteilhaft t es sich erwiesen, eine Isolierstoff schicht zu verwenden,
dle aus einem in Wirbel-Sinter-Verfahren aufgebrachten Epoxidharz besteht. Dieses
Beschichtungsverfahren ist an sich bekannt und wird beispielsweise dazu verwendet,
Metallteile gegen Korrosion zu schützen.
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auch einzeln isolierte Stromschienen sind im Rahmen der Erfindung
raumsparend verlegbar, wenn bei festgelegter gegenseitiger Lage der einander zugeordneten,
zu verb ind enden Elemente der Hauptstrombahnen die Stromschienen den Abständen
der Klemmstellen angepaßt und aneinander anliegend verlegbar sind.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.
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Die Fig. 1 zeigt eine schlagwettergeschützte Schaltgerätekombination
mit einem druckfesten Gehäuse und beidseitig angeordneten Anschlußkästen.
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Die Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch drei aneinander anliegende
isolierte Stromschienen.
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In der Fig. 3 ist eine dreiphasige und mit Stromwandlern versehene
Stromschiene gezeigt.
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Die Fig. 4a bis 4c und 5a bis 5c zeigen schematisch die für druckfeste
Gehäuse unterschiedlicher Größe vorgesehenen Stromschienen.
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Die in der Fig. 1 dargestellte Kompaktstation 1 umfaßt ein druckfestes
Gehäuse 2 sowie einen linken Anschlußkasten 3 und einen rechten Anschlußkasten 4.
Das druckfeste Gehäuse 2 ist durch einen runden Deckel 5, der in einer Scharnieranordnung
6 gelagert ist, verschließbar. Neben den durch Handgriffe 7 betatigbaren Trennschaltern
enthält das druckfeste Gehäuse 2 Schaltgeräte zur Ein- und Ausschaltung von Stromkreisen,
z. B. mehrere Schütze zur Ein- und Ausschaltung bzw. zur Drehrichtungsänderung von
Drehstrommotoren, wie sie in Vortriebs- und Gewinnungsmaschinen verwendet werden.
Ferner enthält das druckfeste Gehäuse 2 die zur Betätigung dieser Schaltgeräte und
zur uberrachung der Stromkreise benötigten Befehlsgeräte sowie Relais und Stromwand-1er.
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In den Anschlußkästen 3 und 4 sind die druckfesten Durchführungen
zugänglich, die zum Anschluß der einspeisenden und abgehenden Leitungen vorgesehen
sind. Der rechte Anschlußkasten 4 enthält außerdem eine Anzahl von schlaprettergeschützten
Meßinstrumenten 10 zur Anzeige der in den einzelnen Stromkreisen fließenden Ströme.
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Ein typischer Hauptstromkreis innerhalb des druckfesten Gehäuses kann
daher folgende Verbindungen umfassen: Druckfeste Durchführung - Trennschalter -
Schmelzsicherungen - Schütz - druckfeste Durchführung. Isolierte Verbindungsleitungen
nach der Erfindung benötigt man zwischen dem Trennschalter und der Eingangsseite
der Schmelz sicherungen und zwischen der Ausgangsseite der Schütze und den druckfesten
Durchführungen der Abgangsseite, von wo
Leitungen zu den Verbrauchern
führen. Die verbleibenden Verbindungen zwischen den Eingangsdurohführungen und dem
Trennschalter sowie zwischen den Schmelz sicherungen und den Schütz eingängen sind
im allgemeinen so kurz, daß herkömmliche Schienenverbindungen anwendbar sind. Ein
Beispiel für die neuen Stromschienen zeigt die Fig. 2, in der drei getrennt isolierte,
jedoch unmittelbar aneinander anliegend verlegte Stromschienen im Schnitt dargestellt
sind. Die Schienen 11, 12 und 13 besitzen den gleichen rechteckigen Querschnitt
und bestehen z. B. aus massivem Kupfer.
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Jede dieser Schienen ist mit einer Schicht 14 aus einem mechanisch
festen Isolierstoff versehen, der in der erwähnten Weise im Wirbel-Sinter-Verfahren
aufgebracht sein kann. Dieses Verfahren umfaßt im Prinzip das Einbringen der zuvor
erwärmten Stromschienen in eine mit pulverförmigem Isolierstoff gefüllte Wanne und
eine lebhafte Verwirbelung der Teilchen des Pulvers, um eine ständige Herarfführung
neuer Teilchen an den erhitzten Leiter zu erreichen. Die Teilchen schmelzen bei
der Berührung mit dem erhitzten Leiter, so daß in Abhängigkeit von der Temperatur
und der Bewegung der Teilchen sowie von der Einwirkdauer eine Isolierstoffschicht
der gevunschten Dicke entsteht. Es empfiehlt sich, die Stromschienen an den Enden
von der Beschichtung freizuhalten, damit für die Verbindung mit den Klemmstellen
geeignete Abschnitte zur Verfügung stehen. Dies kann z. B. dadurch erreicht werden,
daß die Enden nicht in das Pulverbad eingetaucht werden oder daß bei vollständigem
Einlegen in das Pulverbad auf die Enden der Stromschienen Kappen oder ähnliche Abdeckteile
aufgesteckt werden, die nach der Beschichtung wieder entfernt werden.
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Die Isolierstoffschicht 14 kann auch nach anderen Verfahren hergestellt
werden. Z. B. können die Stromschienen auch in einer geeigneten Form mit flüssigem
Kunstharz umgossen werden, das anschließend ausgehärtet wird. Dieses Verfahren kann
z. B. günstiger sein, wenn nicht einzelne Stromschienen, sondern mehrere zusammengehörende
Stromschienen gemeinsam beschichtet werden.
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Weitere geeignete Verfahren sind Tauchen und Spritzen.
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Ein Beispiel für gemeinsam beschichtete Stromschienen ist in der Fig.
3 dargestellt.
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Die dreiphasige Stromschiene 20 in Fig. 3 dient zur Verbindung der
an einer Seitenwand des druckfesten Gehäuses 2 angeordneten inneren Klemmstellen
von druckfesten Durchführungen 21, 22 und 23 mit entsprechenden, nicht dargestellten
Anschlußstellen eines Schützes. Die Stromschiene 20 ist hierzu mit Anschlußfahnen
24, 25 und 26 zur Verbindung mit den Durchführungsleitern 27, 28 und 29 der druckfesten
Durchführungen 21, 22 und 23 versehen. Ferner sind gleichartige Anschlußfahnen 31,
32 und 33 vorgesehen, die an die Anschlußklemmen des Schützen anzuschließen sind.
Wie anhand der gestaffelten Stellung der Anschlußfahnen 24, 25 und 26 bzw. 31, 32
und 33 zu erkennen ist, verlaufen innerhalb der Stromschiene 20 die einzelnen Leiter
parallel zueinander. Zwischen ihnen besteht ein Abstand, der mit dem auch die ganze
Schiene umgebenden Isolierstoff 30 ausgefüllt ist. Zugleich umgibt der Isolierstoff
einen Summenstromwandler 35, de für die Erdschlußüberwachung vorgesehen ist. In
sinngemäß der gleichen Weise können die in den einzelnen Leitern der Stromschiene
20 fließenden Ströme durch Wandler gemessen werden die um die Anschlußfahnen 24,
25 und 26 oder 31, 32 und 33 bzw. an einzelnen dieser Anschlußfahnen angebracht
sind. Es ist zweckmäßig, in diesem Fall die Isolierstoffschicht bis zu dem Wandler
zu erstrecken und diesen in die Isolierung einzubeziehen. Als Baispiel hierfür ist
ein einzelner Wandler 36 an der Anschlußfahne 26 gezeigt. Die Isolierung umgibt
den Wandler 36 einschließlicx' eines Teiles der Anschlußfahne 26.
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In der Fig. 4 ist der Einbauraum des druckiesten Gehäuses 2 schematisch
von vorn gezeigt, wobei in der Eg. 4a drei Trennschalter 40, 41 und 42 sowie links
daran anschließend drei Geräts teträger 43, 44 und 45 angedeutet sind, auf denen
gestrichelt dargestellte Schütze 46 angebracht sind. Die in den Fig. 4b und 4c gezeigten
Anordnungen unterscheiden sich von dem in der Fig, 4a gezeigten Aufbau dadurch,
daß nur zwei Trennschalter 40 und 41 sowie zwei Geräteträger 43 und 44 bzw. ein
Trennschalter 40 und ein Geräteträger 43 vorhanden sind. Der Abstand zwischen der
Ebene der Trennschalter und der Ebene des ersten Geräteträgers 43 ist bei den drei
Geräten gleich. Ebenso besitzen die weiteren Geräteträger 44 bzw. 45 voneinander
bzw. von dem Geräteträger 43 den gleichen Abstand.
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Die in der Fig. 4c gezeigte dreiphasige Stromschiene 47, die den Trennschalter
40 mit Schmelzsicherungen 48 verbindet, ist daher auch bei den AusSuhrungen gemäß
den Fig. 4a und 4b verwendbar.
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Gleiches gilt für die untere Stromschiene 49, die als weitere Einspeisung
für das auf dem Geräteträger 43 befindliche weitere Schütz 46 vorgesehen ist. Ferner
ist die Stromschiene 50 sowohl bei dem Gerät nach der Fig. 4a als auch nach der
Fig. 4b benutzbar. Lediglich die Stromschiene 51 ist nur bei der größten Geräteausführung
nach der Fig. 4a zu verwenden.
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Sinngemäß gleiche Verhältnisse ergeben sich für die abführenden Stromschlenen,
die an die Abgangsseite der Schütze angeschlossen sind. Dies ist in den Fig. 5a
bis 5c dargestellt, die wiederum schematisch den Einbauraum dreier verschieden großer
druckfester Gehäuse zeigen. Zur Verbesserung der Übersichtlichkeit sind lediglich
die Ebenen der Geräteträger 43, 44 und 45 eingezeichnet, während die Ebene der Trennschalter
und Schmelz sicherungen fortgelassen sind. Bei der Bestückung jedes Geräteträgers
mit zwei Schützen benötigt man somit für jeden Geräteträger zwei dreiphaige Stromscllienen
für die Verbindung mit den Durchführungen 60 der Abgangs seite. Dementsprechend
sind für den Geräteträger 43 zwei zugleich gestaltete Stromschienen 52 und 53 vorgesehen.
Entsprechende kürzere Stromschienen 54 und 55 verbinden den Gerätetrager 44 mit
den druckfesten Durchführungen an der linken Seitenwand des Einbauraumes. Zwei weitere
dreiphasige Stromschienen 56 und 57 sind für den Geräteträger 45 vorgesehen.
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Ähnlich wie dies für die Stromschienen der Eingangsseite anhand der
Fig. 4a bis 4c erläutert wurde, sind auch einige der Stromschienen der Abgangsseite
für mehrere Ausführungsformen verwendbar. So sind z. B. die Stromschienen 56 und
57 für alle drei Gehäusegrößen verwendbar. Ferner sind die Stromschienen 54 und
55 für die ilsführungen gemäß den Fig. 5a und 5b zu benutzen, während die Strom
schienen 52 und 53 nur für die größte Ausführung der Schaltgerätekombination benötigt
werden.
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Es ist darauf hinzuweisen, daß die in den Fig. 4a bis 4c und 5a bis
5c dargestellten Stromschienen sowohl nach der Fig. 2 oder der Fig. 3 gestaltet
sein können. Ferner ist das vorgesehene Maßsystem davon unabhängig verwendbar, ob
die Stromschiehen mit oder ohne Stromwandler ausgerüstet werden. Insgesamt werden
zehn verschiedene Stromschienen benötigt, wobei jedoch die Abgangsschienen in den
Fig. 5a bis 5c aus gleichen Einzelschienen hergestellt werden können, die lediglich
in anderer Lage montiert werden. Dies wird durch die Zuordnung der an den Schützen
vorgesehenen Klemmstellen zu den in der linken Seitenwand angeordneten druckfesten
Durchführungen erreicht.
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5 Ansprüche 5 Figuren
L e e r s e i t e