DK177187B1

DK177187B1 - Arc protection in a dashboard with a perforated plate

Info

Publication number: DK177187B1
Application number: DKPA200801100A
Authority: DK
Inventors: Erik Landsperg Loegstrup
Original assignee: Elsteel Private Ltd
Priority date: 2008-04-03
Filing date: 2008-08-15
Publication date: 2012-05-21
Also published as: DK200801100A

Abstract

Opfindelsen angår et strømtavlemodul med optimal beskyttelse mod genererede lysbuer. Strømtavlemodulet indeholder en strømtavle og et antal afskærmende metalp (1, 5) indeholdende et antal gennemgående huller (2) arrangeret i et antal matrixer. De gennemgående huller (2) i hver enkelt matrix kan variere i størrelse, i centrumafstand (3, 4) og i udformning. Opfindelsen angår ligeledes en strømtavle med optimal beskyttelse mod genererende lysbuer. Strømtavlen indeholder et antal afskærmende metalp (1) med et antal gennemgående huller (2) arrangeret i et antal matrixer. De gennemgående huller (2) kan være placeret på en afskærmende plade (1) i selve strømtavlen og/eller på en ydre metalramme. I et fortrukket udførelseseksempel er de gennemgående huller (2) runde og har en diameter på 2,Smm, hvor centrumafstanden (3, 4) mellem to huller er på 4mm. Herved opnås en optimal termisk energioverførsel mellem lys buen og meta således at lysbuen nedkøles og derved slukkes.The invention relates to a switchboard module with optimal protection against generated arcs. The switchboard module contains a switchboard and a number of shielding metalp (1, 5) containing a number of through holes (2) arranged in a number of matrices. The through holes (2) in each matrix can vary in size, in center distance (3, 4) and in design. The invention also relates to a switchboard with optimal protection against generating arcs. The circuit board contains a number of shielding metalp (1) with a number of through holes (2) arranged in a number of matrices. The through holes (2) can be located on a shielding plate (1) in the switchboard itself and / or on an outer metal frame. In a preferred embodiment, the through holes (2) are round and have a diameter of 2, Smm, where the center distance (3, 4) between two holes is 4 mm. Hereby an optimal thermal energy transfer is achieved between the arc and meta so that the arc is cooled and thereby extinguished.

Description

DK 177187 B1 EN PERFORERET PLADE, DER LEVERER LYSBUEBESKYTTELSE I |nDK 177187 B1 A PERFORED PLATE THAT PROVIDES ARC PROTECTION IN |

STRØMTAVLECURRENT BOARD

Teknisk område \ } t } I Den foreliggende opfindelse angår en perforeret metalplade i en strømtavle, der 5 giver lysbuebeskyttelse i strømtavlemodulet.TECHNICAL FIELD In the present invention, a perforated metal plate in a switchboard provides arc protection in the switchboard module.

Den kendte teknikThe prior art

Et kendt problem inden for industrien er de lysbuer, der kan opstå i strømtavler, især lavspændingsstrømtavler og brydere, som følge af, at luften mellem de enkelte strømførende dele bliver ioniseret. Når luften er tilstrækkeligt ioniseret, 10 kan der ske en afladning i form af en lysbue mellem enkelte af de strømførende dele. En lysbue kan antændes under drift og påvirke anlægsudstyret eller i værste tilfælde brugeren. Det er derfor nødvendigt at beskytte anlægget mod sådanne afladninger.A known problem in the industry is the arcs that can occur in circuit boards, especially low voltage circuit boards and switches, as a result of ionizing the air between the individual live parts. When the air is sufficiently ionized, a discharge may occur in the form of an arc between some of the live parts. An arc can ignite during operation and affect the equipment or, in the worst case, the user. It is therefore necessary to protect the plant from such discharges.

Forskellige strømtavler med lysbuebeskyttelse er beskrevet i litteraturen. Et 15 eksempel på en sådanne lysbuebeskyttelse er den elektroniske detektering af en lysbue enten ved brug af lysfølsomme sensorer eller sensorer, der overvåger strømforbruget i områder, hvor der kan opstå lysbuer. Sensorerne er forbundet til et kontrollerkredsløb, der kan bestemme, om en afladning indtræffer, og når det sker, afbrydes strømmen. Denne løsning har den ulempe, at den kræver, at 20 der forbindes et antal ekstra komponenter til strømtavlen, hvilket vil forøge omkostningerne ved sådanne anlæg og også forøge pladskravene.Various circuit boards with arc protection are described in the literature. An example of such arc protection is the electronic detection of an arc either by the use of photosensitive sensors or sensors that monitor power consumption in areas where arcs may occur. The sensors are connected to a controller circuit which can determine if a discharge occurs and when it does, the power is interrupted. This solution has the disadvantage of requiring a number of additional components to be connected to the switchboard, which will increase the cost of such systems and also increase the space requirements.

En løsning på dette er i eller omkring strømtavlen at placere en termisk beskyttelse med en metalplade, der kan lede lysbuen i en ønsket retning og absorbere hovedparten af den genererede termiske energi, hvorved lysbuen 25 slukkes.One solution to this is to place in or around the circuit board a thermal protection with a metal plate capable of conducting the arc in a desired direction and absorbing most of the generated thermal energy, thereby extinguishing the arc 25.

EP0903826 Al beskriver et ekstra kammer forbundet til en mellemspændingsstrømtavle bestående af to perforerede metalplader, hvorimellem et metaltrådnet eller en stak af plane og savtakkede metalplader er placeret. Metaltrådnettet eller metalpladestakken har til formål at optage hovedparten af 30 den termiske energi fra lysbuen, der ledes ind i kammeret. Ulempen ved denne konstruktion er dog, at den kræver ekstra plads inde i anlægget, hvorved i DK 177187 B1 omkostningerne forøges, og når lysbuen er tændt i længere tid, kan den gøre større skade.EP0903826 A1 discloses an additional chamber connected to a medium voltage switchboard consisting of two perforated metal plates, between which is placed a metal wire mesh or a stack of planar and sawed metal plates. The metal wire mesh or metal plate stack is intended to absorb most of the thermal energy from the arc that is fed into the chamber. The disadvantage of this design, however, is that it requires extra space inside the system, whereby the costs in DK 177187 B1 increase and when the arc is switched on for a longer period of time it can do more damage.

GB951512 A beskriver et kammer placeret i forbindelse med en afbryder bestående af et antal parallelle metalplader, der er formet som "U".GB951512 A discloses a chamber located in connection with a switch consisting of a plurality of parallel metal plates formed as "U".

5 Metalpladerne har et antal huller i den ende, der vender mod afbryderen, og har i modsatte ende en åbning. Lysbuen bliver ledt langs metalpladerne og ud af åbningen, hvor hullerne gør, at metalpladen hurtigere absorberer den termiske energi fra lysbuen, hvorved lysbuen hurtigere slukkes. Problemet ved denne løsning er, at hullernes tværsnitsareal kun udgør en lille del af metalpladens 10 tværsnitsareal, hvorved den øgede termiske energioverførsel kun har en begrænset effekt over for en kraftig lysbue. Ydermere er denne løsning ikke optimal i en lavspændingsstrømtavle, hvor der er mange elektriske komponenter, og hvor strømtavlerne har et begrænset areal.5 The metal plates have a plurality of holes at the end facing the switch and have an opening at the opposite end. The arc is passed along the metal plates and out of the opening, where the holes allow the metal plate to absorb the thermal energy from the arc more quickly, thereby extinguishing the arc more quickly. The problem with this solution is that the cross-sectional area of the holes constitutes only a small part of the cross-sectional area of the metal plate 10, whereby the increased thermal energy transfer has only a limited effect against a strong arc. Furthermore, this solution is not optimal in a low voltage circuit board, where there are many electrical components and where the circuit boards have a limited area.

W02007/085209 Al og US3621169 A beskriver et todelt kammer placeret i 15 forlængelse af en afbryder bestående af et første kammer, der har til formål at opdele lysbuen i flere små lysbuer samt foretage en indledende behandling af lysbuen. Det første kammer er forbundet til et andet kammer omfattende et antal parallelle metalplader, der har til formål at optage hovedparten af den termiske energi fra lysbuen. Ulempen ved denne konstruktion er dog, at den 20 kræver ekstra plads inde i anlægget, hvorved omkostningerne forøges, og ydermere er lysbuen tændt i længere tid, inden den slukkes, hvilket kan forårsage skade.W02007 / 085209 A1 and US3621169 A disclose a two-part chamber located in extension of a switch consisting of a first chamber, which aims to divide the arc into several small arcs and perform an initial treatment of the arc. The first chamber is connected to a second chamber comprising a plurality of parallel metal plates for the purpose of absorbing most of the thermal energy from the arc. The disadvantage of this design, however, is that it requires extra space inside the system, which increases costs and, furthermore, the arc is switched on for a long time before being switched off, which can cause damage.

En anden kendt løsning fra forskellige intelligente strømforsyningsanlæg, herunder Elsteels Techno-modul, hvor en perforeret metalplade, også kaldet et 25 lysbuefilter, er placeret i en holder bestående af en øvre metalramme og en nedre metalramme. Denne metalplade kan placeres på en eller flere af anlæggets ydre metalplader. For at afskærme de enkelte moduler anvendes ofte separationsplader og terminalkasser, hvorpå der er monteret diverse ventilationsåbninger og kabelgennemgange. Et eller flere lysbuefiltre kan være 30 forbundet til samme modul.Another known solution from various intelligent power supply systems, including Elsteel's Techno module, where a perforated metal plate, also called a 25 arc filter, is placed in a holder consisting of an upper metal frame and a lower metal frame. This metal plate can be placed on one or more of the plant's outer metal plates. In order to shield the individual modules, separation plates and terminal boxes are often used, on which various ventilation openings and cable passages are mounted. One or more arc filters may be connected to the same module.

Den opståede lysbue slukkes, når den ledes mod lysbuefilteret og ud af anlæggets åbninger, således at eventuelle gasser fra lysbuen ikke bliver ledt ind i andre rum og beskadiger de elektriske komponenter.The resulting arc extinguishes as it is directed toward the arc filter and out of the system openings, so that any gases from the arc are not directed into other rooms and damage the electrical components.

2 DK 177187 B12 DK 177187 B1

De fleste strømtavler benytter udskiftelige/draw-out kassetter, og i forbindelse med håndtering af disse kassetter og deres tilkoblingskabler kan der opstå lysbuer. Disse udskiftelige kassetter kræver derfor lysbuebeskyttelse, og dette kunne opnås ved at montere de nævnte perforerede metalplader på 5 kassetterne.Most switchboards use interchangeable / draw-out cassettes, and arcs can be created when handling these cassettes and their connection cables. These interchangeable cartridges therefore require arc protection and this could be achieved by mounting said perforated metal plates on the 5 cartridges.

Test og resultater har dog vist, at lysbuer kan opstå, selv efter den perforerede metalplade er påmonteret. Dette medførte behovet for at forbedre lysbuebeskyttelsen i strømtavler. Desuden er en effektiv lysbuebeskyttelsesteknik, der ikke kræver ekstrayderligere plads, endnu ikke 10 beskrevet.However, tests and results have shown that arcs can occur even after the perforated metal plate is mounted. This led to the need to improve the arc protection in circuit boards. In addition, an effective arc protection technique that does not require additional space has not yet been described.

Formålet med opfindelsenThe object of the invention

Den foreliggende opfindelse angår en perforeret metalplade, der erstatter en eller flere konventionelle dækkende/afskærmende metalplader i et strømtavlemodul. Den perforerede metalplade er en afskærmende metalplade 15 med gennemgående huller i mindst én matrix, dvs. i mindst ét gitter. Antallet af matricer er konstrueret efter behov i henhold til den pågældende funktion. Dette giver mulighed for bedre beskyttelse af de elektriske komponenter i strømtavlens moduler, eftersom matricerne af gennemgående huller kan konstrueres i enhver ønsket position på metalpladen.The present invention relates to a perforated metal plate which replaces one or more conventional covering / shielding metal plates in a switchboard module. The perforated metal plate is a shielding metal plate 15 with through holes in at least one matrix, i.e. in at least one grid. The number of matrices is constructed as required according to the function in question. This allows for better protection of the electrical components of the circuit board modules, since the matrices of through holes can be constructed in any desired position on the metal plate.

20 Det er en unik opfindelse, idet den overvinder de begrænsninger, der ses o tidligere lysbuebeskyttelsesteknikker. I den tidligere opfindelse, EP0903826 Al, optager et metaltrådnet eller en stak af plane og savtakkede metalplader, der er placeret mellem perforerede metalplader, den termiske energi, der opstår under lysbuer. W02007/085209 Al og US3621169 A anvender et antal rum med 25 parallelle metalplader, der bruges til at lempe den termiske energi ud, som forårsages af lysbuer. Begge disse opfindelser benytter ekstra dele eller udstyr, der er fastgjort til strømtavlen, hvad der involverer ekstra plads og tid til at slukke lysbuen. I modsætning til disse tidligere opfindelser er der i den foreliggende opfindelse dog ikke behov for en ekstra enhed eller ekstra plads, da 30 den perforerende metalplade fungerer som den afskærmende metalplade og desuden tilvejebringer midlerne til lysbuebeskyttelse ved hurtigt at slukke lysbuerne.It is a unique invention in that it overcomes the limitations seen in previous arc protection techniques. In the previous invention, EP0903826 A1, a metal wire mesh or stack of planar and sawed metal plates, placed between perforated metal sheets, absorbs the thermal energy generated under the arc. W02007 / 085209 A1 and US3621169 A use a number of compartments with 25 parallel metal plates which are used to mitigate the thermal energy caused by arcs. Both of these inventions utilize additional parts or equipment attached to the circuit board, which involves extra space and time to turn off the arc. However, contrary to these previous inventions, the present invention does not require an additional unit or extra space, since the perforating metal plate acts as the shielding metal plate and further provides the means of arc protection by extinguishing the arcs quickly.

3 DK 177187 B13 DK 177187 B1

Som tidligere nævnt bruger GB951512 A ydermere et antal "IT-formede parallelle plader på den ende, der vender mod afbryderen, for at slukke lysbuen ved at lade den termiske energi bevæge sig langs disse plader og forlade strømtavlen gennem disse huller. Dette system har den begrænsning, at det 5 ikke er i stand til at slukke kraftige lysbuer på grund af det begrænsede antal huller, og eftersom der er brug for ekstra plads, passer det ikke til anvendelser med lavspændingsstrømtavler, hvor pladsen er begrænset. Den foreliggende opfindelse overvinder ikke desto mindre dette problem, idet de gennemgående hullers diameter, centrumafstand og udformning i metalpladen kan varieres i 10 hver matrix. Dette gør, at den termiske energioverførsel kan optimeres til en given strømtavletype ved blot at ændre de gennemgående hullers dimensioner og placering. Også i dette tilfælde omfatter den foreliggende opfindelse den forbedring, at der ikke er brug for ekstra plads til at opfylde lysbuebeskyttelsesteknikken.Furthermore, as previously mentioned, GB951512 A uses a number of "IT-shaped parallel plates on the end facing the switch to extinguish the arc by allowing the thermal energy to move along these plates and exit the circuit board through these holes. This system has the limiting that it is unable to extinguish heavy arcs due to the limited number of holes, and since extra space is needed, it is not suitable for applications with low voltage circuits where space is limited. lessen this problem as the diameter, center distance and design of the through holes in the metal plate can be varied in each matrix, which allows the thermal energy transfer to be optimized for a given circuit board by simply changing the dimensions and location of the through holes. the present invention encompasses the improvement that no additional space is needed to meet l ysbuebeskyttelsesteknikken.

15 I modsætning til tidligere opfindelser kunne den perforerede metalplade i den foreliggende opfindelse også bruges som separationsplade inde i strømtavlemodulet, hvilket betyder, at det kunne bruges til at opdele rum i et strømtavlemodul. Dette er en meget vigtig funktion, eftersom de lysbuer, der dannes inde i et rum, nemt kunne blive ledt termisk ud af strømtavlemodulet via 20 den perforerede separationsplade. Denne ledningsproces finder hurtigt sted på grund af de gennemgående huller i separationspladen og de afskærmende plader, der medfører fjernelse af lysbuernes effekt så hurtigt som muligt; ledningen kunne også fremskyndes yderligere, hvis det er nødvendigt, ved at danne en teknisk forbindelse mellem separationspladen og de udvendige 25 afskærmende plader. Den perforerede separationsplade sikrer, at de gasser, der dannes af en lysbue, ikke samles inde i strømtavlemodulet, og forhindrer dermed det elektriske udstyr i forskellige områder af strømtavlemodulet i at blive beskadiget.Contrary to previous inventions, the perforated metal plate of the present invention could also be used as a separation plate within the switchboard module, which means it could be used to divide compartments into a switchboard module. This is a very important feature since the arcs formed inside a room could easily be thermally discharged from the switchboard module via the perforated separation plate. This wiring process takes place quickly due to the through holes in the separation plate and the shielding plates which cause removal of the arc's effect as quickly as possible; the wire could also be further accelerated, if necessary, by forming a technical connection between the separating plate and the exterior shielding plates. The perforated separation plate ensures that the gases generated by an arc are not collected inside the switchboard module, thus preventing the electrical equipment in different areas of the switchboard module from being damaged.

Dette koncept og dets evne til at kunne blive tilpasset til forskellige anvendelser 30 gør denne opfindelse unik og forskellig fra tidligere relaterede opfindelser.This concept and its ability to be adapted to various applications makes this invention unique and different from previous related inventions.

Introduktion til tegninger I det følgende vil udførelseseksempler af opfindelsen blive forklaret nærmere under henvisning til tegningerne, hvor 4 DK 177187 B1 FIG. 1 viser et udførelseseksempel af den foreliggende opfindelse, og FIG. 2 viser et nærbillede af de gennemgående huller i metalpladen.Introduction to Drawings In the following, exemplary embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings, in which FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a close-up view of the through holes in the metal plate.

55

Claims

1. A switchboard module 5 is characterized in which at least one shielding and / or space dividing metal plate consists of the following: a) several circular through holes 2 in at least one matrix if: i. Arrangement is in rows and columns or in a sawtooth / zigzag pattern . 10 li. size and center distance 3 & 4 are the same in an individual matrix but may differ from one matrix to another. iii. arrangement and structure provide arc failure protection in the compartments of the switchboard module 5. b) at least one circular knockout form 8 through which 15 cables are inserted to be connected to the electrical equipment. (c) and an arc protection technique, as mentioned earlier, which does not require additional equipment to be installed inside the circuit board, the perforated metal plate 1, which acts as the shielding and / or space dividing metal plate, also promotes this protection by discharging hot gases under pressure formed as a result of the generated arcs from the interior compartments to the outside of the switchboard module 5.