EP1726194A2 - Trägerplattform für elektrische bauelemente und modul mit der trägerplattform - Google Patents

Trägerplattform für elektrische bauelemente und modul mit der trägerplattform

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Publication number
EP1726194A2
EP1726194A2 EP05715027A EP05715027A EP1726194A2 EP 1726194 A2 EP1726194 A2 EP 1726194A2 EP 05715027 A EP05715027 A EP 05715027A EP 05715027 A EP05715027 A EP 05715027A EP 1726194 A2 EP1726194 A2 EP 1726194A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
module
molded body
carrier platform
busbar
phase
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05715027A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rudolf Müller
Harald Vetter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Electronics AG
Original Assignee
Epcos AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Epcos AG filed Critical Epcos AG
Publication of EP1726194A2 publication Critical patent/EP1726194A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/02Arrangements of circuit components or wiring on supporting structure
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/14Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1422Printed circuit boards receptacles, e.g. stacked structures, electronic circuit modules or box like frames
    • H05K7/1427Housings
    • H05K7/1432Housings specially adapted for power drive units or power converters
    • H05K7/14339Housings specially adapted for power drive units or power converters specially adapted for high voltage operation
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/03Use of materials for the substrate
    • H05K1/0313Organic insulating material
    • H05K1/0353Organic insulating material consisting of two or more materials, e.g. two or more polymers, polymer + filler, + reinforcement
    • H05K1/0366Organic insulating material consisting of two or more materials, e.g. two or more polymers, polymer + filler, + reinforcement reinforced, e.g. by fibres, fabrics
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/20Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern by affixing prefabricated conductor pattern
    • H05K3/202Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern by affixing prefabricated conductor pattern using self-supporting metal foil pattern

Definitions

  • Carrier platform for electrical components and module with the carrier platform
  • a carrier platform is specified as well as an electrical module with the carrier platform and electronic components, in particular a module designed as a network compensation device.
  • a carrier platform is known from EP 0 387 845.
  • One task to be solved is to specify a carrier platform suitable for high currents.
  • a carrier platform is based on the idea of providing a stable and powerful carrier platform made of an electrically insulating material, which can be used for high currents, for mounting electrical components, in particular components of power electronics and power distribution, which together form a functional unit Power lines can be integrated.
  • a fiber composite material which contains a proportion of reinforcing glass fibers can be selected as the material of the carrier platform.
  • the carrier platform made of a fiber composite material can be produced in an inexpensive pressing process.
  • a carrier platform with a molded body which contains a fiber composite material, which has a proportion of reinforcing fibers.
  • At least one busbar is arranged in the molded body and can be contacted via contact elements.
  • the contact elements each have an exposed contact area that is therefore accessible from outside the carrier platform.
  • the busbars are preferably at least partially positively integrated in the molded body or embedded in the molded body.
  • busbars are preferably one-piece power lines. Busbars are understood to mean those power lines which can carry a current of at least 20 A, preferably at least 100 A, without being destroyed thereby.
  • the busbars - preferably copper bars - are preferably designed as ribbon cables.
  • any power lines can be at least partially or completely integrated and in particular embedded in the molded body.
  • the integration of the power lines means that the power line in the circumferential direction on all sides depends on the material of the molded body, ie. H. Fiber composite material is surrounded.
  • the power lines or busbars can have an arbitrarily shaped, in particular rectangular or round, cross section.
  • a contact bar comprises a busbar, which can be flat or round in cross section, and preferably at least two vertical or vertical contact elements which are perpendicular to the busbar and are preferably arranged at different ends or at different branches of the busbar and in particular form internal connections of the carrier platform for connecting electronic components.
  • the contact elements are electrical and z.
  • a feed line can have a busbar and one or more vertical contact elements for contacting components.
  • a supply line can also have, in addition to a busbar, on the one hand at least one vertical contact element for contacting a component and on the other hand an external connection or a further contact element for external contacting.
  • Contact elements are preferably integrated in the molded body as internal connections for connecting components.
  • installation locations can be defined into which certain electrical components are fitted.
  • At least two internal connections are assigned to one slot.
  • External connections can be formed on the molded body of the carrier platform.
  • the AU- External connections can, however, also be formed by parts of the busbars integrated in the molded body which protrude from the molded body.
  • Different components are electrically connected to one another or to external connections by means of electrical supply lines (power lines).
  • electrical supply lines power lines
  • At least some of the supply lines are at least partially form-fitting, e.g. B. is integrated by a casting or pressing process in the carrier platform.
  • An internal connection for connecting components contained in the module or an external connection for external circuitry of the module can be connected directly to a supply line or busbar or can be designed as an exposed contact area of the corresponding busbar. It is possible that at least one supply line z. B. is designed as a phase busbar, which preferably has externally accessible external connections at its two ends projecting from the molded body.
  • An installation space is preferably assigned at least two vertical contact elements, which preferably have a mounting device for mounting the component or even for mounting such a component, for. B. by screwing or plugging.
  • the vertical contact elements are preferably cylindrical and can have an internal thread.
  • the vertical contact elements can alternatively each be designed in the form of a socket, preferably provided with spring contacts, which, as a mounting device, has an opening for receiving plug contacts (of a component).
  • the vertical contact elements are preferably arranged in the body of the carrier platform in such a way that only their mounting device is exposed.
  • the mounting device is by means of fastening devices such. B. fastening bolts, plugs or clips connected to a connection of the component.
  • the vertical contact elements can each be designed as a plug or threaded bolt protruding from the molded body, which can be connected to a correspondingly shaped fastening device, in this case a socket or a screw nut.
  • a mechanical connection by means of fastening devices can in principle be replaced by a monolithic connection (preferably a welded connection) and vice versa.
  • a carrier platform described here has the advantage that, because of the integration in the molded body of the carrier platform, the feed lines do not require any additional insulating covering.
  • the integration of the power lines in the carrier platform eliminates the need for manual assembly of the electrical connections.
  • a positive fixed connection - in particular an embedding, e.g. B. by pouring, gluing or pressing - between the integrated power lines and the molded body of the support platform has advantages over the known mechanical, multi-part for applications with plastic housings due to a high mechanical stability of the molded body.
  • B. designed as plug-in bushings, which electrically connect the external connections of a functional unit with the connections of the corresponding assembly.
  • Embedding power lines, in particular electrical feedthrough elements has the advantage that a hermetically or sufficiently gas-tight module area can be created.
  • Embedding busbars in the shaped body of the carrier platform is particularly advantageous if the thermal expansion coefficient of the material of the busbars is matched to the thermal expansion coefficient of the material of the carrier platform, i. H. if the relative deviation of the expansion coefficients does not exceed a predetermined limit value ⁇ .
  • ß z. B 10%, 20% or 30%.
  • the expansion coefficients of the metal of the embedded power lines and the plastic of the platform body are exactly matched to each other (ß ⁇ 0.01).
  • a fiber composite material preferably comprises a polymer and a proportion of glass fibers which are embedded in a polymer matrix.
  • the glass fibers ensure mechanical strength of the carrier platform, while the u. a. polymer, which also serves to connect glass fibers, can ensure high insulation strength and tightness of the platform.
  • the carrier platform is preferably used (as part of a housing) to build a modular system for improving the energy quality of low voltage networks.
  • These are network compensation devices, also called reactive power control units, which are constructed as preferably housed modules.
  • Such a module preferably has a number of external connections corresponding to the number of current phases.
  • phase power rails are integrated in the body of the carrier platform as power lines, which can be connected to a power network.
  • the phase busbars are preferably integrated or embedded in the body of the carrier platform in a form-fitting manner and connected to leads which lead to modular components.
  • the number of phase busbars corresponds to the number of current phases in the power grid.
  • three phase busbars preferably running parallel to one another, are therefore provided in the carrier platform.
  • each phase busbar has external connections at its two ends and is connected in parallel with the network line between the network operator and the network consumer.
  • the carrier platform described here forms the basis of a common enclosure for (preferably all) functionally relevant modular components, the components being able to be installed in the housing in particular “naked”, ie as components that are not housed in themselves, in order to reduce material costs for housing To save individual components, assembly costs and construction volume, most or all of the components are therefore preferably unhoused.
  • a reactive power control unit in which unhoused electrical components are arranged on a common platform and a housing which is common to at least some of the electrical components is arranged on the platform.
  • the platform does not necessarily have to have the properties described here in detail.
  • capacitors without individual housings as well as contactors and fuses can be arranged in the specified module.
  • the fuses too and the contactors preferably do not have individual housings, but are unhoused. "naked”. Volume can be saved by dispensing with individual housings and by simultaneously forming a common housing for several components.
  • weight can be saved, and the manufacturing costs for such a module can also be reduced.
  • the modules described offer the possibility of standardization, which means that a standardized module suitable for a specific electrical power to be regulated is defined, and that to regulate a predetermined electrical reactive power simply add the number of required modules that are identical to one another a large network compensation device can be interconnected. This offers the advantage over the usual small series that an industrial series production with low production costs is made possible.
  • At least one hood can be arranged on the molded body of the carrier platform to form a housing.
  • a hood is provided on opposite sides of the molded body, wherein a first hood z. B. as a tight-fitting hood preferably made of metal, e.g. B. stainless steel and a second, preferably removable hood made of plastic.
  • a first hood z. B. as a tight-fitting hood preferably made of metal, e.g. B. stainless steel and a second, preferably removable hood made of plastic.
  • the proposed concept of a power module ensures in particular the fulfillment of important fire protection standards and the requirement for location-independent installation and is environmentally friendly.
  • the functional unit of a reactive power compensation module is preferably divided into several functional groups, each in its own cavity or module area, ie. H. are housed separately from other functional groups of the same module.
  • Each function group is preferably assigned its own module area that is mechanically isolated from other module areas.
  • a functional group comprises a number of preferably electrically connected, preferably identical components or, alternatively, a number of different components which implement at least part of a specific compensation circuit.
  • a functional group can therefore comprise components which are assigned to different current phases or a plurality of components of a circuit branch which is assigned to a current phase.
  • the power capacitors preferably form a separate (first) functional group, while most or all of the other components of the functional unit form a second functional group that is housed by itself.
  • Fastening points on the carrier platform can preferably be used as inserts, ie as sockets with a continuous or a blind hole and an internal thread or else in the form of fastening areas.
  • Electrical lead-through elements are preferably integrated or at least partially embedded in the carrier platform of a module with a plurality of module areas housed per se, which electrically connect the module areas to one another.
  • the shaped body of the carrier platform z. B. is formed in two parts, recesses for receiving busbars, in particular phase busbars, are formed in at least one of the parts of the molded body on its inward side (ie the other part).
  • the parts of the support platform can be arranged with each other and with the busbars z. B. glued, screwed or otherwise mechanically firmly connected.
  • a network compensation device with the function of a phase shifter is also specified.
  • a phase shifter module u comprises a functional unit which comprises at least one capacitance per current phase, which, for. B. represents a power capacitor.
  • the functional unit can also have a switching device - preferably a contactor - and at least one fuse per current phase.
  • self-healing three-phase power capacitors which can be fully impregnated or manufactured using dry technology, are preferably used.
  • MKK metallized plastic fabric film, compact design
  • Oil-filled and oil-impregnated capacitors can also be used.
  • a capacitor can be designed as a round, layer or flat winding.
  • a capacitor winding package can be used as the capacity of the module, which has a certain number of mechanically fixed and electrically connected to one another by means of power lines, for.
  • B. includes triangular or star-connected individual capacitor windings.
  • the capacitor winding package is preferably "naked", i. H. in itself in the module housing, preferably arranged in a hermetically sealed first module area.
  • the hermetic seal between housing parts - d. H. between the molded body and a hood preferably designed as a metal hood can, for. B. by gluing or screwing and using a suitable sealant.
  • Switching power capacitors can cause high peak voltages and high inrush currents, which reduces the life of the capacitors.
  • a capacitor contactor structure with precharging resistor can be used to dampen this load, preferably largely without a housing.
  • Capacitor-discharge devices such as discharge inductors and / or discharge resistors can be provided in the functional assembly.
  • B. can be designed as air coils.
  • Securing elements can be provided with brackets, but are preferably largely without housing.
  • Safety devices such as. B. a temperature sensor or a pressure switch can be contained in the functional unit of the module and arranged in the module housing.
  • the module offers several independent safety devices: an overpressure switch and a temperature-sensitive switch.
  • an overpressure tear-off protection can be installed if necessary.
  • the overpressure tear-off protection can in the capacitor area of the module, for. B. can be realized in that the tear-off force and the tear-off path of a safety wire is selected such that the hood provides sufficient deformation paths and tear-off force in the event of overpressure in the capacitor area, in particular at the end of the life of the self-healing capacitors or in the event of a fault for tearing off the safety wire ,
  • a safety device for a capacitor in which a temperature switch is arranged in the vicinity of a point of high thermal power (also called a hot spot).
  • the temperature switch can be, for example, a temperature-dependent microswitch based on a bimetal switch. If the capacitor overheats, the temperature-dependent microswitch switches over and can, for example, actuate a contactor or another switching device used in the modules specified here to remove the capacitor from the mains or to switch it off, thereby further heating the capacitor and destroying the whole Prevent arrangement.
  • the temperature switch is particularly preferably arranged in the interior of the core tube of the capacitor.
  • the core tube is preferably hollow on the inside and is wound on the outside with the capacitor winding.
  • the safety device is preferably used for unhoused capacitors or for capacitors, one or more of which are installed in a module specified here. Capacitors are particularly suitable which can process an electrical reactive power of 12.5 to 50 kvar per capacitor winding.
  • the safety concept described here can be expanded by a pressure switch that senses the pressure in a capacitor housing or in a housing with several unhoused individual capacitor windings and is also coupled to a switching device. When the pressure rises above a predetermined limit value, the pressure switch switches off the switching device, which in turn disconnects the capacitor from the mains.
  • the pressure switch can preferably also be arranged in the second functional group, for example for reasons of space or in order not to be exposed to the heat of the first functional group.
  • suitable sealing measures for example sealing rings, which are used to push the pressure sensor into Sealing the insert against the environment can also be ensured for sufficient tightness of the tightly closed module area, preferably containing the capacitors.
  • Mounting devices for fastening control or signal lines for the switches or sensors can also be placed on the housing of the module or inside the housing.
  • the module can be a preferably integrated element in the housing cover with an externally visible display such.
  • a module with the function of a line filter is provided as the line compensation device.
  • a network compensation device designed as a line filter as well as a device provided for reactive current compensation can, in addition to power capacitors, e.g. B. include the following components: filter circuit chokes as inductors, discharge chokes or discharge resistors, fuses or switch disconnectors, control modules such. B. temperature sensors and switching devices such. B. contactors or dynamic switching elements such as thyristors.
  • a device for reactive current compensation in which, in addition to one or more capacitors, which may also be able to process very high electrical powers, a switching device for switching the capacitors on and off is also provided.
  • Such Switching device can be provided, for example, by a contactor.
  • a switching device can also be implemented using one or more thyristors.
  • the advantage of thyristors is that they enable a dynamic switching process, that is to say that the capacitor is coupled to the network to a certain extent "gently". This largely prevents transient processes in the network, ie the occurrence of harmonics.
  • the use of thyristors has the advantage that they are subject to extremely little wear and thus an almost arbitrary number of switching operations for switching the capacitors on or off can be carried out.
  • a reactive power compensation module is also specified which can process a high electrical reactive power with a very small volume and also with a very low weight.
  • a module is specified that can process a reactive power greater than 20 kvar.
  • a module is specified that can process a reactive power of 50 to 100 and greater than 100 kvar.
  • Such a module has a weight that is preferably less than 50 kg, in particular a module is specified with a weight that is between 20 and 50 kg, preferably between 33 and 38 kg.
  • the module specified here also has very small dimensions, in particular the module requires an enclosed volume that is smaller than 100 1. In particular, the required volume is between 20 and 50 1, preferably 39 to 53 1.
  • a module that fulfills the above-mentioned key figures regarding electrical power, weight and volume can be implemented, for example, by using a written carrier platform in connection with unhoused electrical power capacitors and in connection with possibly also unhoused switching elements such as contactors or thyristors.
  • a module designed as a line filter preferably comprises a choked capacitor, i. H. a series connection of a capacitor and an inductance preferably chosen as a choke coil (three-phase coil).
  • a choked capacitor i. H. a series connection of a capacitor and an inductance preferably chosen as a choke coil (three-phase coil).
  • the resonance frequency z. B. is preferably set by designing the choke so that it is below a cut-off frequency, for example the fifth harmonic frequency (250 Hz).
  • the choked capacitor thus acts inductively for all higher harmonic frequencies, which can curb dangerous resonances between the capacitor and network inductances at higher frequencies.
  • the line filter module can also contain other components mentioned above.
  • Network compensation devices are switched by means of reactive power regulators, which, for. B. are available as a separate module and can be connected to the network compensation modules.
  • An electronic module is also specified, which is designed on the basis of the carrier platform described here.
  • one or more capacitors optionally built into a housing, are provided.
  • the capacitors can preferably be power capacitors.
  • the module can be used for many different purposes and does not necessarily have to compensate for reactive currents. Rather, functions are also conceivable, such as filtering harmonics or using them as harmonic filters.
  • a modular device for phase shifting between current and voltage of a network is also specified.
  • the device can also be used as a reactive power compensation device.
  • the device can contain one or more phase shifter modules connected in series.
  • phase shift modules described here come into consideration, which can each process an electrical reactive power of 50 to 100 kvar, for example.
  • the modular structure has the advantage that flexible adaptation to the given requirements is possible. For example, in order to set up a phase shifter device with an electrical output of 200 kvar, a number of two phase shifter modules, each with an electrical output of 100 kvar, can be built up with interconnection. Due to the compact individual modules described here, the entire phase shifter device can also be designed to save space and weight. In addition, the device has the advantage that flexible adaptation to smaller or larger reactive powers to be processed is possible.
  • FIG. 1A, IB, IC each show a schematic plan view of a module.
  • Figure ID shows a variant of the housing with a carrier platform in a schematic cross section.
  • FIG. 2 shows a block diagram of a functional unit suitable for reactive power compensation, which comprises three-phase capacitors, discharge chokes or resistors, three-phase chokes, fuses, phase power lines and a capacitor contactor.
  • Figure 3 shows a delta connection of individual compact LC elements.
  • Figure 4 shows the structure of an exemplary LC element.
  • FIG. 5 shows a schematic circuit diagram of the LC element according to FIG. 4.
  • FIG. 6 shows a further compensation module in a schematic cross section perpendicular to the axes of the phase busbars.
  • FIG. 7 shows an exemplary construction of electrical supply lines.
  • FIG. 8 shows sections of the carrier platform shown in FIG. 9 in a schematic cross section.
  • FIG. 9 shows a module according to FIG. 6 in a schematic cross section parallel to the axes of the phases. conductor rails and perpendicular to the plane in which the axes of the phase conductor rails lie.
  • FIG. 10 shows a module according to FIG. 6 in a schematic cross section parallel to the plane in which the axes of the phase busbars lie.
  • FIG. 11A shows a further module in a schematic cross section perpendicular to the axes of the phase busbars.
  • FIG. 11B shows the module according to FIG. 11A in a further schematic cross section parallel to the axes of the phase busbars and perpendicular to the plane in which the axes of the phase busbars lie.
  • FIG. 12A shows a perspective view of the structure of internal connections of the phase busbars integrated in the molded body of the carrier platform.
  • FIG. 12B a section of a further perspective view of the arrangement according to FIG. 12a.
  • FIG. 13A shows an exemplary construction of an electrical feedthrough, which is embedded in the carrier platform, in a broken representation.
  • FIG. 13B shows an exemplary construction of internal connections of the integrated phase busbars.
  • Figure 14 shows a modular phase shifter device.
  • Figures 15 and 16 show a security concept.
  • FIG. 17 shows the glass expansion-dependent coefficient of thermal expansion a for various mixtures of a polyester resin with reinforcing glass.
  • FIG. 1A shows a schematic plan view of a module which has a molded body 1 as a carrier platform, a first hood 2 and a second hood 3.
  • the first hood 2 is preferably made of metal.
  • the second hood can be made of metal or plastic.
  • a preferably hermetically sealed first module area 1 - 1 is arranged, which preferably accommodates capacitors.
  • a second module area 1-2 is arranged between the molded body 1 and the second hood 3. Both module areas are by means of electrical feedthroughs and feed lines, not visible here. T. electrically connected to each other through the carrier platform and to phase busbars 41, 42, 43, wherein they are mechanically separated from one another by the molded body 1 of the carrier platform.
  • the phase busbars 41, 42, 43 are designed here as three mutually parallel copper ribbon cables.
  • the phase busbars can be designed as copper bars. They preferably have a width of 30 mm and a thickness of 15 mm. This ensures sufficient current carrying capacity (720 A at 50 Hz as nominal current) and the copper bars are suitable for a maximum total power of 500 kvar electrical reactive power. This means that in a modular construction of several series-connected reactive current compensation modules up to five such modules can be connected in parallel, each module having an electrical power of 100 kvar. In other embodiments, the thickness can also be only 10 mm or 5 mm.
  • busbars For phase shifter modules in which a parallel connection of several modules is not provided, it is sufficient if the busbars have a smaller cross section of, for example, 30 mm in width and 5 mm in thickness.
  • the geometric dimensions are not limited to the numerical values mentioned, but copper bars are also possible, in which the width or thickness deviate from the numerical values mentioned, but in which the cross-sectional area roughly corresponds to the values described here.
  • the current carrying capacity scales with the cross-sectional area. That with a double cross-section of the busbar, a double current can also be carried.
  • the cross section should preferably not be less than 5 x 20 mm 2 , corresponding to a current carrying capacity of about 160 A.
  • Part of a first 41, a second 42 and a third 43-phase busbar is embedded in the molded body 1.
  • the shaped body can preferably be formed such that, in addition to one or more busbars, further metallic elements, such as bushings or inserts, are embedded in them. Furthermore, the molded body can be covered with a hood which engages in a groove arranged in the molded body. To ensure the permanent tightness of the molded body or the entire support platform To ensure sufficient cavities formed with covering hoods, it is advantageous if the coefficients of linear expansion of the various materials involved are matched to one another.
  • Reinforcing glass for example, E-glass fiber
  • a matrix of largely unsaturated polyester or vinyl ester are particularly suitable as components for the production of the shaped body.
  • the molded body can also contain a proportion of mineral fillers.
  • CTI is the abbreviation for the term "Comparative Tracking Index”.
  • CTI is the comparison number of creepage distance formation. Insulation materials no longer serve their insulating purpose if there are creepage paths for electricity due to pollution or moisture on their surface.
  • CTI is the maximum voltage - measured in volts - at which 50 drops of contaminated water do not cause any creepage path formation on the insulation material. This test is specified in IEC 112.
  • the carrier platform or the molded body meets the fire protection standard NFF 16 101/102 with the appropriate classification.
  • the platform In a first embodiment of the platform, it is covered with a steel hood.
  • a mixture of polyester resin and reinforcing glass in the form of a composite material is selected for the shaped body, 30% resin and 70% reinforcing glass being contained in the material.
  • the resin has a coefficient of linear expansion c. of 35 x 10 ⁇ / K and the reinforcement glass has a coefficient of linear expansion of 6 x 10 "6 / K, so you get a coefficient of linear expansion of the composite of about 14 x 10 _6 / K.
  • the coefficient of linear expansion can be adapted to a conductor rail (copper line). It makes sense to use a mixture of 50% resin and 50% reinforcing glass, a coefficient of thermal expansion for the resin c. of 30 x 10 "6 / K and a thermal expansion coefficient of 5 x 10 ⁇ 6 / K applies to the reinforcement glass. A composite material with a linear expansion coefficient c. of about 10 ⁇ 6 / K is then obtained.
  • FIG. 17 shows a curve A for a first resin composition and a curve B for a second resin composition.
  • the two resin compositions differ in their linear expansion coefficient in the pure, i.e. in a glass-free condition.
  • the graphic representation shows that the expansion coefficient can be set particularly preferably by adding a glass portion in the composite material via an assumed linear relationship between the glass portion and the expansion coefficient a.
  • another degree of freedom consists in the selection of a suitable resin from a whole group of available resins. Two different resin materials are explained in FIG. 17 merely by way of example.
  • a glass content of 27% is used together with a suitable resin.
  • a platform or shaped body produced with such a glass portion has a coefficient of linear expansion c_ of approximately 23 x 10-6 / ⁇ . This results in a mismatch to the steel material of 10 x 10 "6 / K, to the brass material of 5 x 10 " 6 / K and to the copper material of approximately 6 x 10 "6 / K.
  • Such a mismatch corresponds to one preferred embodiment of the carrier platform, where appropriate the mismatch can also be greater, for example the platform can also have a larger coefficient of linear expansion.
  • the material steel is relatively uncritical because an elastic adhesive can be arranged between the platform and the steel cap, which can compensate for small differences in length.
  • an elastic adhesive can be arranged between the platform and the steel cap, which can compensate for small differences in length.
  • the material brass occurs only in the form of small inserts, so that here, too, at least small differences in the coefficient of thermal expansion are relatively uncritical.
  • the situation is different for the busbars, which run through the platform or the shaped body along a relatively long distance and thus add infinitesimal differences in length expansion in the end to a noticeable difference in length expansion or length difference when the temperature rises.
  • the glass fraction in the fiber composite material is between 25 and 35% by weight.
  • the glass portion is chosen to be somewhat lower than it would be for a given polyester resin and thus a fixed predetermined coefficient of linear expansion of the polyester resin, taking into account the explanations for FIG. 17, a glass portion would be necessary in order to achieve an exact the thermal expansion coefficient to get to the material copper.
  • the reduced proportion of glass enables the plastic to be processed to have an improved flowability, making it possible to make the molded body more delicate. In particular, the formation of a plurality of narrow ribs standing closely next to one another can thereby be facilitated.
  • openings 8 are formed in a variant, which as impregnation openings or as openings for receiving fasteners or other elements such.
  • B. Connections of an external control device can be provided.
  • the openings for fastening components are preferably arranged in at least one hood wall or in opposite side walls of the hood. However, the components can also be firmly connected to the carrier platform.
  • the hood 2 preferably has perforated tabs, which can be angled.
  • the tabs are mechanically firm e.g. B. connected by screwing to the molded body 1.
  • the corresponding interface can optionally be additionally sealed in a gas-tight or oil-tight manner.
  • the hood 3 can also be fixed to the molded body in an analogous manner. Alternatively, at least one of the hoods or both hoods can be removable.
  • FIG. IB shows a schematic top view of the module according to FIG. 1A.
  • a control connection 7 for controlling a switching device 16 according to FIG. 2 is arranged in an opening arranged in the second hood 3.
  • the phase busbars 41, 42 and 43 protrude from both sides of the carrier platform (not visible here) and have first external Connections 51, 52, 53 and second external connections 61, 62, 63.
  • the external connections of the phase busbars are provided with bores or openings for receiving fastening elements.
  • FIGS. 1A and IB also show exemplary geometric dimensions of the reactive power compensation module.
  • the height h1 of the volume enclosed by the hood 2 is approximately 260 mm.
  • the total height h of the arrangement is approximately 400 mm.
  • the width b of the module is approximately 360 mm and the depth t is approximately 260 mm.
  • the total volume is about 39 l, which is required for a phase shifter module with an electrical reactive power of 100 kvar.
  • Figure IC shows a further schematic side view of the module according to Figure 1A.
  • Inserts 18c are formed in depressions 10 in the side wall of the molded body 1.
  • the inserts 18c are preferably nut bushings, which serve to accommodate fasteners and z. B. can be connected by means of screws with mounting brackets.
  • the outer walls of the molded body are preferably formed at least in insert areas perpendicular to the (longitudinal) axis or base surface of the molded body, i. that is, these areas have no draft slope. This shape has advantages when attaching mounting brackets.
  • FIG. ID indicates that all power electronics components of the module can be arranged in a single, preferably closed, cavity 20.
  • the hood 2 is fastened on the molded body 1 preferably by means of retaining screws designed as self-tapping screws.
  • the molded body can corresponding, the attachment of the hood 2 serving attachment points z. B. in the form of suitable formations.
  • the fastening points of the molded body can have openings for receiving retaining screws, which are preferably opposite the drilled fastening tabs of the hood.
  • a recess 18 is also provided in the molded body 1, into which the hood 2 projects.
  • the depression 18 is preferably designed as a circumferential shaft (or a circumferential groove) which is suitable for receiving an adhesive or sealant which seals the interface between the molded body and the hood.
  • a rubber or a rubber ring can also be used as a sealant, which has the advantage over potting that the hood is well sealed on the one hand (i.e. gas or oil-tight) and on the other hand remains removable.
  • This interface can be used as a predetermined breaking point, the release force of the above-mentioned holding devices of the hood preferably being selected such that the hood breaks off when a defined overpressure limit value is exceeded.
  • the functional unit of a module can e.g. B. be designed as a phase shifter or as a line filter.
  • the power capacitors preferably form a delta connection, the nodes of which can each be connected to a phase current line 41-43, preferably via a fuse 15 or switching device 16, cf. FIG. 2.
  • the power capacitors can alternatively be connected in a star configuration. be tet, their free connections can each be connected to a phase power line or to the corresponding circuit branch of the functional unit.
  • the fuse 15 is preferably a short-circuit fuse.
  • FIG. 2 shows the block diagram of a functional unit suitable for reactive power compensation or for filtering mains harmonics.
  • the capacitances C power capacitors
  • the circuit branches each have a fuse 15, a switching element - which z. B. can be a switching contactor - a three-phase switching device 16 and a three-phase inductor L, the components mentioned being connected in series in the circuit branch.
  • the circuit branches are each connected to a phase busbar 41, 42 or 43 - integrated in the module.
  • a neutral conductor is designated by PEN.
  • discharge resistors R and discharge inductors L ' are connected in parallel with the capacitors C.
  • Either the discharge resistors R or the discharge inductors L 1 can be integrated in a power capacitor.
  • the power capacitors can also be connected in a star in a line filter and connected to the corresponding circuit branches.
  • a monitoring unit is connected to the respective power line for monitoring the phase shift ⁇ between current and voltage, which connects the functional unit of a reactive power compensation module by actuating the switching device 16 to the power supply when the predetermined phase shift limit value is exceeded ,
  • a thyristor module for dynamic reactive power compensation or to separate the function group from the network.
  • a contactor switch with three switching elements a preferably "bare" semiconductor switch in the form of a thyristor can be provided in each circuit branch of the functional unit.
  • the components (capacitance and inductance) shown in FIG. 2 can form a functional group of several interconnected (compact) LC elements in a variant of a reactive power compensation module, see FIGS. 3 to 5.
  • Compact means that a module (LC element W1, W2 , W3) is designed as a discrete component which is housed or preferably unhoused with electrical contacts 31, 32.
  • the LC elements are arranged in the first or second module area and preferably each connected to a load capacitance CLI / C ⁇ , 2 > ⁇ L3.
  • the load capacitances ⁇ L l ' ⁇ -L2' ⁇ L3 can be designed as separate winding capacitors or possibly together as a three-phase winding capacitor with two separating layers.
  • a reactive power compensation circuit can have modularized components, each of which comprises a plurality of circuit elements, preferably a combination of a capacitance and an inductance.
  • Such an LC element can preferably be dry and possibly. be realized on a core tube concentrically wound capacitor winding.
  • the triangular star circuit of capacitors C and inductors L shown in FIG. 2 can in principle be replaced by a circuit of compact LC elements.
  • An LC element is preferably assigned to each current phase.
  • FIG. 3 a section of a functional unit is shown schematically, which comprises three electrically interconnected, compact LC elements W1, W2, W3, each of which is connected to a load capacitance.
  • An LC element preferably has a magnetic circuit.
  • the LC elements are interconnected in a symmetrical basic circuit with three phase connections L1, L2, L3.
  • a plurality of LC elements with a load capacitance, preferably connected in parallel to one another, can also be provided per current phase.
  • an LC element can be designed as an LC winding with a UU magnetic circuit (i.e. with two joined U-shaped magnetic cores), which is connected to an external capacitive load.
  • the LC winding is preferably formed in two parts with two LC partial windings Wla, Wlb connected in series, see FIG. 4.
  • the external capacitive load preferably represents the power capacitor or the capacitance C of the module, which is arranged in the first module area.
  • the LC element is preferably housed and also arranged in the first module area.
  • the LC element or the corresponding LC coil is preferably oil-impregnated and not self-healing.
  • depressions for receiving the LC coil or other components as well as further correspondingly shaped shapes or shafts for holding the U-shaped magnetic cores or other components of the module can be formed.
  • An LC element preferably corresponds to a single component, here with four electrical connections (31, 32, 33, 34).
  • the electrical connections 31 and 32 of a first LC element W1 are provided as primary connections (i.e. system connections in the phase direction for connecting the LC element between two current phases).
  • the electrical connections 33 and 34 of the first LC element W1 are provided as secondary connections for contacting a load capacitance CL; L.
  • a second and a third LC element W2, W3 have primary connections and secondary connections.
  • the primary connections are switched with the phase connections Ll, L2, L3.
  • the secondary connections are switched with a preferably external load capacitance C ⁇ , CL, 2 ' ⁇ L 3.
  • the load capacitors are preferably designed as self-healing capacitors.
  • the LC winding is, inter alia, a spirally wound film capacitor, the beginning and the end of the two capacitor films - metal foils B1 and B2 - making electrical contact with four connection points 31, 33 (at the beginning) and 32 34 '(at the end) become.
  • the load capacitance is preferably switched at the beginning of the film of the first LC sub-winding Wla and at the end of the film of the second LC sub-winding Wlb.
  • the inward end of the metal foil B1 or B1 '(or B2 or B2') is referred to as the foil end here.
  • the outward end of the metal foil is referred to as the beginning of the foil.
  • a first primary connection 31 is connected at the beginning of the metal foil B2 and a second primary connection 32 at the end of the metal foil B2.
  • the LC element W1 can be connected to the load capacitance CLI .
  • a resonance frequency of e.g. B. 250 Hz can be set.
  • an LC element on a magnetic core e.g. B. made of magnetic iron, see Figure 4.
  • An LC element W1 shown schematically in FIG. 4 is formed by a series connection of two LC partial windings Wla, Wlb.
  • the first LC partial winding Wla comprises two electrically conductive foils electrically isolated from one another by a dielectric foil 93 — metal foils B1 and B2.
  • each foil consists of a three-layer metal foil, preferably Al foil.
  • the dielectric films 93 are formed here in two layers.
  • the layer composite of alternatingly arranged dielectric foils 93 and metal foils B1 and B2 is wound spirally around a core tube 92.
  • This layered composite can have an electrically insulating layer 94 on the outside and / or inside, towards the core tube.
  • the core tube 92 is preferably arranged in a form-fitting manner on a magnetic core.
  • the core tube 92 of the first LC partial winding Wla is arranged around a first leg of a (double slotted) ring core, the ring core being formed by two U-cores 91, 91 'and magnetic inserts 98 arranged between them.
  • a ring core formed in this way is also referred to as a UU core.
  • the second LC partial winding Wlb is constructed essentially like the first LC winding Wla and is arranged around a second leg of the ring core (UU core) opposite the first leg.
  • the insert 98 is arranged in the interior of the core tube 92.
  • the insert 98 and the UU core each have a different magnetic permeability.
  • All layers of an LC coil in particular the metal foils B1, B2, the dielectric foils 93 and the insulating layers 94, can in principle each consist of one layer or several sub-layers.
  • the insulating layer 94 and the dielectric film 93 are formed in two layers.
  • All turns of the first metal foil B1 of the LC sub-winding Wla are connected to an internal connection 32 ', which is arranged on a first end face of the LC sub-winding Wla. All turns of the second metal foil B2 of this LC partial winding are connected to an internal connection 34 'which is on a second end face of the LC partial winding Wla is arranged.
  • the first metal foil B1 'of the second LC partial winding Wlb is connected from an end face to an internal connection 33' and on the opposite end face its second metal foil B2 'is connected to an internal connection 31'.
  • the internal connections 32 'and 33' of the two LC partial windings Wla, Wlb are connected to one another by means of an electrical connection 96 on one side of the component. " On the other side of the component, the internal connections 31 'and 34' of the two LC partial windings Wla, Wlb are connected to one another by means of an electrical connection 97.
  • the first metal foil B1 of the first LC partial winding Wla is electrically connected in series with the first metal foil B1 'of the second LC partial winding Wlb.
  • the second metal foil B2 of the first LC partial winding Wla is correspondingly electrically connected in series with the second metal foil B2 'of the second LC partial winding Wlb.
  • FIG. 5 The wiring of the individual LC partial windings Wla, Wlb in an LC element Wl is shown schematically in FIG. Three LC elements designed according to FIG. 5 can form a star connection.
  • FIG. 4 indicates that the LC element W1 can be designed as a housed component with a housing 95.
  • the housing 95 can, for. B. in the form of an aluminum cup with a lid, which has the external connections 31 to 34, are provided.
  • an LC element can consist of a single LC coil which is designed as a compact component.
  • the • magnetic core can be formed axially.
  • the operating principle of an LC winding with a capacitor winding acting simultaneously as a choke coil, consists in winding a capacitor winding around a magnetic core, for example an iron core, in such a way that the capacitor winding simultaneously represents a sufficiently high inductance.
  • the inductance is achieved in that the current has to flow through all turns of the capacitor winding, thereby flowing around the iron core several times, which simultaneously forms the turns of a choke coil.
  • the structure shown in Figure 4 is characterized by low weight and low costs.
  • FIG. 6 shows a schematic cross section perpendicular to the axes of the phase power lines 41-43, an exemplary reactive power compensation module, in which a first cavity or a first module area 1-1 is formed between a first hood 2 and the molded body 1, in which the first functional group is arranged, which consists of or comprises power capacitors. Between a second hood 3 and the molded body 1, a second cavity or a second module area 1-2 is formed, in which the second functional group is arranged, which includes fuses 15 and a switching device 16 with a preferably multi-pole control connection 7.
  • the opposite sides of the molded body 1 (in FIG. 6 the top and the bottom) each have a recess for receiving components.
  • the bushing 13 is connected to the first functional group on one side by means of a busbar 14. On the other hand, the bushing 13 is electrical with the second function group connected. The two function groups are therefore electrically connected to one another by means of an electrical feedthrough 13.
  • the bushing 13 is preferably largely hidden in the molded body 1 of the carrier platform.
  • the electrical feedthrough 13 is assigned to the third current phase here. A separate electrical feedthrough 13 is preferably provided for each current phase.
  • the own electrical feedthrough 13 can in particular provide an electrical connection between a capacitor area, also referred to as the first module area, preferably hermetically sealed and therefore difficult to access, and a second module area provided with a removable hood and therefore easily accessible, which is assigned to the switching devices.
  • parts of the power lines and other metal components which may be integrated in the molded body can in principle also be pluggable.
  • a component of the module available as a plug-in element can also be formed in several parts and, for. B. include resilient elements such as contact spring.
  • a first feed line comprises a busbar 11a, 11b, 11c or 14 and vertical contact elements 12 ', 12' '.
  • a second supply line comprises a busbar 11 and a vertical contact element 36 and is used for the electrical connection Binding of the third phase power line 43 to the fuse 15.
  • FIG. 1 An exemplary construction of a feed line is shown in perspective in FIG.
  • the fuse 15 visible in FIG. 6 is connected by means of vertical contact elements 12, 12 'on the one hand to the busbar 11 and on the other hand to the busbar 11b.
  • the busbar 11b is further connected to a switching element of the switching device 16 by means of a vertical contact element 12 ′′.
  • the corresponding switching element of the switching device 16 is connected with its other contact to the electrical feedthrough 13.
  • the busbars 11a, 11c of the first supply lines are connected to further fuses associated with the first and the second current phase, not visible in this figure, and to further switching elements of the switching device 16, not visible in this figure, the further switching elements being electrically connected to the corresponding power capacitor or are connected to the corresponding winding of a three-phase power capacitor.
  • Supply lines in particular the busbars 11 and 11a-11c, can be completely hidden in the molded body 1.
  • the busbar 14 is exposed in the first cavity.
  • Two metallization levels are separated from each other by a dielectric layer made of fiber composite material.
  • a reactive current compensation unit in which several electrical components, for example capacitors or also fuses, contactors or thyristors and possibly also safety devices, are integrated.
  • the at least some of the electrical components are interconnected without wires.
  • Such a wireless connection succeeds, for example, with one of the carrier platforms specified here, in which permanently installed busbars are provided.
  • the wireless connection of electrical components has the advantage that the assembly effort for the manufacture of the device or the current compensation module can be reduced, which can reduce manufacturing costs.
  • the hood can e.g. B. close by gluing or casting with the molded body or be designed as a removable part.
  • a removable hood has the advantage that the components located underneath are easily replaceable in the event of failure.
  • the first hood 2 protrudes into the recess of the molded body 1 and is fixed there by a potting.
  • a permanent sealing adhesive or seal between the hood, in particular a metal cover and the molded body, can be achieved by adapting its thermal expansion coefficient.
  • the expansion coefficient of the encapsulation is preferably also adapted. The adjustment of the expansion coefficients means that their relative deviation not exceed a certain value determined by the application.
  • the second hood 3 is placed on the shoulder of the molded body 1 and is basically removable. In principle, it is also possible to seal the second hood tightly with the molded body.
  • the first hood 2 can also be designed to be removable if the interchangeability of the capacitors is desired.
  • a capacitor winding z. B. be equipped with plug contacts.
  • feed lines are designed as contact strips, vertical contact elements 12 ′, 12 ′′ being fastened to the busbars 11a, 11b and 11c, preferably by welding.
  • the vertical contact elements 12 ′, 12 ′′ represent hollow cylinders, a hollow cylinder preferably having an internal thread.
  • the vertical contact elements can be made of brass.
  • the vertical contact element 12 'of a specific supply line is assigned to a first installation location, which is provided for the fuse 15.
  • the vertical contact element 12 ′′ is assigned to a second installation space, which is provided for the corresponding switching element of the switching device 16.
  • FIG. 7 indicates that the busbars 11a, 11b and 11c of different first supply lines can be arranged in different metallization levels.
  • the vertical contact elements 12 ′′ of different supply lines have different heights and are aligned such that they are completely enclosed in the molded body 1 of the carrier platform except for their upper side. It is also possible that the vertical contact elements partially protrude from the platform and z. B. carry additional mounting devices.
  • Each of the parallel first feed lines forms its own contact strip.
  • the busbars of different contact strips are preferably arranged in different metallization levels and, for example, assigned to a specific current phase.
  • An arrangement of different supply lines in parallel planes enables a compact connection in the module, in particular the supply lines assigned to the different current phases being routed one above the other and even crossing in the vertical projection, the risk of a short circuit being eliminated by the dielectric layer in between.
  • a busbar can have branches and more than just two internal connections or vertical contact elements.
  • the busbar of a supply line can also, for. B. be welded to the busbar of a further supply line or a phase busbar.
  • FIG. 9 shows a schematic cross section of the module according to FIG. 6 in a plane which runs parallel to the direction of the phase busbars 41-43 and perpendicular to the plane in which the axes of the phase busbars lie.
  • two fuses 15 are provided per current phase, which are connected to the same metallization level.
  • FIG. 10 shows a schematic cross section of the module according to FIG. 6 in a plane which runs parallel to the plane in which the axes of the phase busbars lie.
  • FIG. 10 also shows separating webs 100 which are integrated in the carrier platform and are preferably formed in one piece from the fiber composite material of the molded body. These separating webs 100 run parallel to one another and each lengthen the creepage distance between two connections which belong to different contactor switches 16.
  • FIG. 11A shows a further module in schematic cross section perpendicular to the axes of the phase busbars.
  • FIG. 11B shows this module in a schematic cross section parallel to the axes of the phase busbars.
  • the capacitor winding package is insulated from the preferably metallic hood 2 in such a way that an intermediate space formed, for example, between the capacitor winding package, the carrier platform and the first hood 2.
  • B. is filled with a molecular sieve granulate filling.
  • This filling ensures a good thermal coupling of the capacitor winding package to the hood or to dissipate the heat generated during operation.
  • This filling also serves as moisture and noise protection.
  • Other suitable fillers in particular casting compounds or resins or granules, can also be used as the filling.
  • the granulate filling is represented by hatching in FIG. 11A.
  • Sheet metal parts connected to the condenser coils can also be used to dissipate the heat.
  • Two inserts 18c are embedded in opposite outer walls of the molded body 1.
  • a temperature sensor 81 and an overpressure sensor 82 for monitoring the internal pressure are arranged in the first module area.
  • the pressure sensor 82 or a pressure switch is preferably arranged in the area of the hood 2.
  • the overpressure in the first module area builds up as a result of self-healing breakdowns or in the event of overloading due to non-self-healing breakdowns and leads to the corresponding bulge of the first hood 2.
  • the overpressure sensor is connected to an external control unit. B. outputs a signal for switching off the functional unit via the control connection 7 according to FIG. 9 to the switching device 16.
  • the temperature sensor 81 is a switching unit, e.g. B. assigned temperature switching unit, which ensures thermal separation for separation of the functional unit of the module from the network, for example, also by means of the switching device 16th
  • the module can also contain, for example, an overpressure tear-off protection, which prevents the bulge of the hood 2, i. H. the overpressure in the first module area, when a predetermined limit of the internal pressure z. B. implemented by means of a membrane or a steel cable to trigger a tear-off mechanism.
  • the overpressure tear-off protection is preferably arranged in an electrical supply or discharge line connected to the capacitor.
  • the switching device 16 is connected to the bushing 13 by means of a feed line 86.
  • the section A'-A 'of the module presented in FIG. 11A is shown in FIG. 11B. Cooling plates can be provided to remove the heat from condenser coils.
  • a construction space 77a is provided for a compact, preferably oil-impregnated LC element with load capacity. Therefore, the construction space is preferably sealed oil-tight.
  • FIG. 13A An exemplary construction of the bushing 13 is shown in FIG. 13A.
  • FIG. 12A shows the structure of internal connections of the phase busbars 41, 42, 43.
  • a busbar la is welded to the phase busbar 41 at one end. At its opposite end, the busbar la is welded to a vertical contact element 1b.
  • the phase busbars 42 and 43 are welded to busbars 2a and 3a, respectively.
  • the busbars 2a and 3a each have a vertical contact element 2b or 3b.
  • the busbars la, 2a, 3a run in a projection plane transverse to the phase busbars 41 to 43.
  • the busbars la, 2a and 3a - as indicated in FIG. 12B - are designed such that they partially (in particular in the crossing areas) in run on a different metallization level than the phase busbars and do not touch the other phase busbars.
  • the busbars la to 3a can, for. B. have a spacer 101 or base, which is arranged on the corresponding phase busbar and is fixedly connected to this or to the busbar la, 2a, 3a.
  • the vertical contact elements 1b to 3b preferably have different heights, each vertical contact element 1b, 2b or 3b ensuring the connection to its own metallization level corresponding to the current phase.
  • the vertical contact elements lb to 3b can also have the same height and z. B. each have a contact area accessible from the surface of the molded body, preferably also suitable for mounting components. These vertical contact elements can, for example, form internal connections of the carrier platform for connecting a component, preferably a fuse 15.
  • phase busbars are readily available to others, e.g. B. provided as supply lines busbars.
  • the bushing 13A shows the bushing 13, which is partially embedded in the molded body 1 of the carrier platform.
  • the bushing 13 has a plug 83a and a socket 84 embedded in the molded body 1 of the carrier platform.
  • a socket 83b is attached to the plug 83a, to which the busbar 14 serving as a lead to the capacitors or to the first module area is connected.
  • the socket 83b is preferably a round plug contact, which enables a subsequent exchange or repair of capacitor windings.
  • FIG. 13B shows how the first phase busbar 41 can be connected to the busbar 11 by means of a screw 44.
  • a recess 49 for direct contacting of the phase busbar 41 is provided in the molded body 1.
  • FIG 14 shows a schematic representation of a phase shifter device, which is modular.
  • a control cabinet 150 is provided, which can be made of metal, for example, and which offers enough space for several individual phase shifter modules 110, 111.
  • the required number of phase shifter modules 110, 111 which essentially results from the electrical reactive power to be processed, are arranged one above the other and fastened to mounting rails 132, 131 by means of fastening elements 141.
  • the fastening elements 141 can preferably be fastened in the inserts arranged in the housing of the individual phase shifter modules.
  • the fastening is preferably carried out by means of screw connections.
  • the individual phase shifter modules 110, 111 are also connected to one another by means of contact elements 120.
  • the contact elements 120 in particular connect the phase busbars 41, 42, 43 to one another.
  • Figures 15 and 16 show a security concept in a schematic representation.
  • the molded body 1 of a carrier platform is sealed on the top by means of the hood 2 (only shown schematically and in dashed lines).
  • a capacitor C is arranged on the top, in the hermetically sealed part of the arrangement.
  • a leak rate of 4 to 6 x 10 ⁇ 6 mbar x liter / second is preferably achieved.
  • the condenser includes a condenser coil 170 wound on the exterior of a core tube 160.
  • the core tube is hollow on the inside and has space for a temperature sensor 81.
  • the temperature sensor 81 is located approximately in the center of the capacitor, which is also the point where the temperature of the capacitor is greatest when the current flows.
  • This area is also called "hot spot”.
  • the safety mechanism can be triggered extremely quickly when a certain temperature is exceeded. The heat generated then does not have to cover time-delaying paths in order to get from the heat source to the temperature sensor 81.
  • the temperature sensor 81 is coupled by means of a line 180 to a switching device 16, which is provided here only for an exemplary phase P and which connects the phase P to the capacitor.
  • the switching device 16 essentially consists of a disconnector which, when the switching device is responsive, separates the capacitor C from the phase P and thus from the mains.
  • an overpressure sensor is attached to the underside of the molded body, that is to say in the not necessarily hermetically sealed part of the device.
  • 82 can also be arranged at any other suitable location, in particular in the interior of the upper volume of the arrangement or in the hood 2.
  • the coupling of the overpressure sensor 82 takes place by means of an insert 190 which is encapsulated by plastic material or by composite material and is thus sealed against the plastic material.
  • the overpressure sensor 82 comprises a pressure sensor 210 which is pushed into the insert and is sealed by means of a seal 200.
  • the entirety of molded body 1, inset 190, pressure sensor 210 and seal 200 thus seals the upper part of the arrangement from the lower part, ie from the underside of the platform.
  • the overpressure sensor 82 is likewise coupled to the switching device 16 by means of a line 180 and can thus ensure that the capacitor is switched off from the phase P when an overpressure is present.
  • a fuse 15 can also be connected in series with the switching device 16.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Trägerplattform und ein Modul mit der Trägerplattform, insbesondere ein Modul zum Anschließen an Netze, das die Funktion eines Phasenschiebers oder eines Netzfilters erfüllt. Das erfindungsgemäße Modul zeichnet sich durch einen hohen Grad der Integration verschiedener Bauelemente wie Schütz, Kondensatoren und Sicherungen in einem gemeinsamen Gehäuse, das eine Trägerplattform aus einem Faserverbundwerkstoff und mindestens eine fest mit der Trägerplattform verbundene Haube vorzugsweise aus Metall aufweist. In der Trägerplattform sind Stromschienen (1a, 2a, 3a, 11, 11a, 11b, 11c, 14) mit Außenanschlüssen und vorzugsweise auch elektrische Leitungen zwischen den Bauelementen und den Stromschienen (1a, 2a, 3a, 11, 11a, 11b, 11c, 14) integriert.

Description

Beschreibung
Trägerplattform für elektrische Bauelemente und Modul mit der Trägerplattform
Es wird eine Trägerplattform angegeben sowie ein elektrisches Modul mit der Trägerplattform und elektronischen Bauelementen, insbesondere ein als eine Netz -Kompensationsvorrichtung ausgebildetes Modul .
Eine Trägerplattform ist bekannt aus EP 0 387 845.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, eine für hohe Ströme geeignete Trägerplattform anzugeben.
Einer Trägerplattform liegt die Idee zugrunde, eine stabile und leistungsfähige, zur Montage von elektrischen Bauelementen, insbesondere von Bauelementen der Leistungselektronik und Energieverteilung, die zusammen eine Funktionseinheit bilden, geeignete Trägerplattform aus einem elektrisch isolierendem Werkstoff zur Verfügung zu stellen, in welche für hohe Ströme einsetzbare Stromleitungen integrierbar sind. Als Werkstoff der Trägerplattform kann ein Faserverbundwerkstoff gewählt werden, der einen Anteil von Armierungsglasfasern enthält. Die Trägerplattform aus einem Faserverbundwerkstoff kann in einem kostengünstigen Pressverfahren hergestellt werden.
Als Armierungsfasern im Faserverbundwerkstoff können anstelle der Glasfasern auch andere geeignete Fasern verwendet werden.
Es wird eine Trägerplattform mit einem Formkörper angegeben, der einen Faserverbundwerkstoff enthält, welcher einen Anteil von Armierungsfasern aufweist . Im Formkörper ist wenigstens eine Stromschiene angeordnet, die über Kontaktelemente kon- taktierbar ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Kontaktelemente jeweils einen freiliegenden und daher von außerhalb der Trägerplattform zugänglichen Kontakt - bereich aufweisen. Vorzugsweise sind die Stromschienen zumindest teilweise formschlüssig im Formkörper integriert bzw. im Formkörper eingebettet.
Stromschienen sind im Sinne der Erfindung vorzugsweise einteilige Stromleitungen. Unter Stromschienen werden solche Stromleitungen verstanden, die eine Stromstärke von mindestens 20 A, vorzugsweise mindestens 100 A, tragen können, ohne dadurch zerstört zu werden. Die Stromschienen - vorzugsweise Kupferschienen - sind vorzugsweise als Flachbandleitungen ausgebildet .
Grundsätzlich können beliebige Stromleitungen, auch mehrteilige Stromleitungen, zumindest teilweise oder komplett im Formkörper integriert und insbesondere eingebettet sein. Die Integration der Stromleitungen, insbesondere im Falle der Einbettung, bedeutet, dass die Stromleitung in Umfangsrich- tung allseitig vom Material des Formkörpers, d. h. Faserverbundwerkstoff umgeben ist. Die Stromleitungen bzw. Stromschienen können einen beliebig geformten, insbesondere rechteckigen oder runden Querschnitt haben.
Vorzugsweise liegen lediglich Kontaktbereiche einer Stromschiene frei, d.h. die Kontaktbereiche sind von außen zugänglich. Eine der Stromschienen stellt vorzugsweise eine Kontaktleiste dar. Eine Kontaktleiste umfasst eine Stromschiene, die im Querschnitt flach oder rund sein kann, und vorzugsweise mindestens zwei senkrecht auf der Stromschiene stehende bzw. vertikale Kontaktelemente, die vorzugsweise an verschiedenen Enden oder an verschiedenen Verzweigungen der Stromschiene angeordnet sind und insbesondere Innenanschlüsse der Trägerplattform zum Anschließen von elektronischen Bauelementen bilden. Die Kontaktelemente sind elektrisch und z. B. durch Schweißen mechanisch fest mit der Stromschiene verbunden und zumindest teilweise, vorzugsweise aber komplett bis auf ihren freiliegenden Kontaktbereich durch Kunststoff um- presst oder im Kunststoff eingegossen.
In einer Variante der Plattform gibt es keine separaten vertikalen Kontaktelemente, da die Stromschiene selbst freiliegende und daher von außen kontaktierbare Kontaktbereiche aufweist, die zudem auch als Kontaktelement dienen können.
Eine Zuleitung kann eine Stromschiene und ein oder mehrere vertikale Kontaktelemente zur Kontaktierung von Bauelementen aufweisen. Eine Zuleitung kann auch neben einer Stromschiene einerseits mindestens ein vertikales Kontaktelement zur Kontaktierung von einem Bauelement und andererseits einen Außen- anschluss oder ein weiteres Kontaktelement zur äußeren Kontaktierung aufweisen.
Im Formkörper sind vorzugsweise Kontaktelemente als Innenanschlüsse zum Anschließen von Bauelementen integriert. Durch geometrische Formgebung des Formkörpers oder einer zur Bildung eines geschlossenen Gehäuses verwendeten Haube können Einbauplätze definiert werden, in die bestimmte elektrische Bauelemente eingepasst werden. Einem Einbauplatz sind mindestens zwei Innenanschlüsse zugeordnet. Am Formkörper der Trägerplattform können Außenanschlüsse ausgebildet sein. Die Au- ßenanschlüsse können aber auch durch aus dem Formkörper herausragende Teile der im Formkörper integrierten Stromschienen gebildet sein.
Verschiedene Bauelemente sind elektrisch miteinander bzw. mit Außenanschlüssen mittels elektrischer Zuleitungen (Stromleitungen) verbunden, wobei wenigstens ein Teil der Zuleitungen zumindest teilweise formschlüssig, z. B. durch ein Guss- oder Pressverfahren in der Trägerplattform integriert ist.
Ein Innenanschluss zum Anschließen von im Modul enthaltenen Bauelementen oder ein Außenanschluss zur externen Beschaltung des Moduls kann direkt an eine Zuleitung bzw. Stromschiene angeschlossen oder als freiliegender Kontaktbereich der entsprechenden Stromschiene ausgebildet sein. Es ist möglich, dass mindestens eine Zuleitung z. B. als eine Phasen-Stromschiene ausgebildet ist, welche vorzugsweise an ihren beiden aus dem Formkörper herausragenden Enden von außen zugängliche Außenanschlüsse aufweist .
Einem Einbauplatz sind vorzugsweise mindestens zwei vertikale Kontaktelemente zugeordnet, die vorzugsweise eine Montageeinrichtung zur Montage des Bauelements aufweisen oder selbst zur Montage eines solchen Bauelements, z. B. durch Verschrau- ben oder Stecken, geeignet sind. Die vertikalen Kontaktelemente sind vorzugsweise zylinderförmig ausgebildet und können ein Innengewinde aufweisen. Die vertikalen Kontaktelemente können alternativ jeweils in Form einer vorzugsweise mit Federkontakten versehenen Buchse ausgebildet sein, die als Montageeinrichtung eine Öffnung zur Aufnahme von Steckkontakten (eines Bauelements) aufweist. Die vertikalen Kontaktelemente sind vorzugsweise so im Körper der Trägerplattform angeordnet, dass nur ihre Montageeinrichtung frei liegt. Die Montageeinrichtung wird mittels Befestigungsvorrichtungen wie z. B. Befestigungsbolzen, Stecker oder Clips mit einem Anschluss des Bauelements verbunden.
Alternativ können die vertikalen Kontaktelemente jeweils als ein aus dem Formkörper herausragender Stecker oder Gewindebolzen ausgebildet sein, der mit einer entsprechend geformten Befestigungsvorrichtung, in diesem Fall einer Buchse bzw. einer Schraubenmutter verbindbar ist .
Eine mechanische Verbindung mittels Befestigungsvorrichtungen kann grundsätzlich durch eine monolithische Verbindung (vorzugsweise Schweißverbindung) ersetzt werden und umgekehrt.
Eine hier beschriebene Trägerplattform hat den Vorteil, dass die Zuleitungen wegen der Integration im Formkörper der Trägerplattform keiner zusätzlichen isolierenden Umhüllung bedürfen. Durch die Integration der Stromleitungen in die Trägerplattform entfällt der Aufwand für die manuelle Montage der elektrischen Verbindungen.
Eine formschlüssige feste Verbindung - insbesondere eine Einbettung, z. B. durch Eingießen, Kleben oder Umpressen - zwischen den integrierten Stromleitungen und dem Formkörper der Trägerplattform hat aufgrund einer hohen mechanischen Stabilität des Formkörpers Vorteile gegenüber den für Anwendungen mit Kunststoffgehäusen bekannten mehrteiligen, z. B. als Steckverbindungen ausgeführten Durchführungsvorrichtungen, welche die Außenanschlüsse einer Funktionseinheit mit den Anschlüssen der entsprechenden Baugruppe elektrisch verbinden. Die Einbettung von Stromleitungen, insbesondere elektrischen Durchführungselementen hat den Vorteil, dass dadurch ein hermetisch bzw. ausreichend gasdichter Modulbereich geschaffen werden kann.
Eine Einbettung von Stromschienen im Formkörper der Trägerplattform ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der thermische Ausdehnungskoeffizient des Materials der Stromschienen an den thermischen Ausdehnungskoeffizient des Materials der Trägerplattform angepasst ist, d. h. wenn die relative Abweichung der Ausdehnungskoeffizienten einen vorgegebenen Grenzwert ß nicht übersteigt. Je nach Anforderungen der Anwendung kann ß z. B. 10%, 20% oder 30% betragen. Idealerweise sind die Ausdehnungskoeffizienten des Metalls der eingebetteten Stromleitungen und des Kunststoffs des Plattformkörpers genau aneinander angepasst (ß<0,01).
Ein Faserverbundwerkstoff umfasst vorzugsweise ein Polymer und einen Anteil von Glasfasern, die in einer Polymermatrix eingebettet sind. Die Glasfasern sorgen für mechanische Festigkeit der Trägerplattform, während das u. a. auch zur Verbindung von Glasfasern dienende Polymer eine hohe Isolierfestigkeit und Dichtheit der Plattform gewährleisten kann.
Die Trägerplattform wird vorzugsweise (als Teil eines Gehäuses) zum Aufbau eines modularen Systems für die Verbesserung der Energiequalität von Niederspannungsnetzen verwendet. Es handelt sich hierbei um Netz-Kompensationsvorrichtungen, auch Blindleistungs-Regeleinheiten genannt, die als vorzugsweise gehäuste Module aufgebaut sind. Ein solches Modul weist vorzugsweise eine der Anzahl von Stromphasen entsprechende Anzahl von Außenanschlüssen auf. In einer Blindleistungs-Regeleinheit sind im Körper der Trägerplattform als Stromleitungen Phasen-Stromschienen integriert, die an ein Stromnetz anschließbar sind. Die Phasen- Stromschienen sind im Körper der Trägerplattform vorzugsweise formschlüssig integriert bzw. eingebettet und an zu Modulbauelementen weiterführende Zuleitungen angeschlossen. Die Anzahl der Phasen-Stromschienen entspricht der Anzahl der Stromphasen im Stromnetz. Bei dreiphasigen Anwendungen sind in der Trägerplattform daher drei vorzugsweise parallel zueinander verlaufende Phasen-Stromschienen vorgesehen. In einer Ausführungsform weist jede Phasen-Stromschiene an ihren beiden Enden Außenanschlüsse auf und wird zur Netzleitung zwischen dem Netzbetreiber und dem Netzverbraucher parallel geschaltet .
In einer Blindleistungs-Regeleinheit bildet die hier beschriebene Trägerplattform die Basis einer gemeinsamen Umhau- sung für (vorzugsweise alle) funktionsrelevante Modulbauelemente, wobei die Bauelemente im Gehäuse insbesondere „nackt", d. h. als für sich ungehäuste Bauelemente eingebaut werden können, um Materialkosten für Umhausung der Einzelbauteile, Montagekosten und Bauvolumen einzusparen. Vorzugsweise sind daher die meisten oder alle Bauelemente für sich ungehäus .
Es wird darüber hinaus eine Blindleistungs-Regeleinheit angegeben, bei der auf einer gemeinsamen Plattform ungehäuste e- lektrische Bauelemente angeordnet sind und wobei auf der Plattform ein für wenigstens einen Teil der elektrischen Bauelemente gemeinsames Gehäuse angeordnet ist. Die Plattform muss dabei nicht notwendigerweise die hier im einzelnen beschriebenen Eigenschaften aufweisen. Insbesondere können in dem angegebenen Modul Kondensatoren ohne Einzelgehäuse sowie Schütze und Sicherungen angeordnet sein. Auch die Sicherungen und die Schütze weisen vorzugsweise keine einzelnen Gehäuse auf, sondern sind ungehäust -bzw. "nackt". Durch den Verzicht auf Einzelgehäuse und durch gleichzeitiges Bilden eines gemeinsamen Gehäuses für mehrere Komponenten kann Volumen eingespart werden. Darüber hinaus kann Gewicht eingespart werden, zudem können auch die Herstellungskosten für ein solches Modul gesenkt werden.
Neben der Kosteneffektivität bieten die beschriebenen Module die Möglichkeit einer Standardisierung, was bedeutet, dass ein standardisiertes, für eine bestimmte zu regelnde elektrische Leistung geeignetes Modul definiert wird, und dass zur Regelung einer vorgegebenen elektrischen Blindleistung einfach die Anzahl der benötigten, untereinander gleichartigen Module hintereinander zu einer großen Netz-Kompensationsvorrichtung zusammengeschaltet werden. Dies bietet den Vorteil gegenüber den üblichen Kleinserien, dass eine industrielle Serienfertigung mit niedrigen Produktionskosten ermöglicht wird.
Auf der Basis der hier beschriebenen Trägerplattform sind auch neue technische Lösungen, wie z. B. eine dynamische Blindleistungskompensation realisierbar. Insbesondere ist es möglich, auch ungehäuste Halbleiter-Schaltelemente im Modul zur aktiven Blindleistungskompensation einzusetzen.
Auf dem Formkörper der Trägerplattform kann zur Bildung eines Gehäuses zumindest eine Haube angeordnet sein. In der bevorzugten Variante ist auf einander gegenüber liegenden Seiten des Formkörpers jeweils eine Haube vorgesehen, wobei eine erste Haube z. B. als eine dicht schließende Haube vorzugsweise aus Metall, z. B. Edelstahl und eine zweite, vorzugsweise abnehmbare Haube aus Kunststoff ausgebildet ist. Ein solches differenziertes Umhausungsdesign kann insbesondere optimale Randbedingungen für die einzusetzenden Bauelemente schaffen, wenn z. B. die Metallhaube zur Häusung von Kondensatoren und die Kunststoffhaube zur- Häusung von passiven oder aktiven Schaltgeräten bzw. Schaltelementen verwendet wird.
Das vorgeschlagene Konzept eines Leistungsmoduls sorgt insbesondere für die Erfüllung wichtiger Brandschutznormen und der Forderung nach lageunabhängigem Einbau und ist umweltfreundlich.
Die Funktionseinheit eines Blindleistungs-Kompensationsmoduls ist vorzugsweise in mehrere Funktionsgruppen aufgeteilt, die jeweils in einem eigenen Hohlraum bzw. Modulbereich, d. h. separat von anderen Funktionsgruppen desselben Moduls gehaust sind. Vorzugsweise ist jeder Funktionsgruppe ein eigener, mechanisch von anderen Modulbereichen isolierter Modulbereich zugewiesen.
Eine Funktionsgruppe umfasst mehrere vorzugsweise elektrisch miteinander verbundene, vorzugsweise gleichartige Bauelemente oder alternativ mehrere verschiedene Bauelemente, die zumindest einen Teil einer bestimmten Kompensationsschaltung realisieren. Eine Funktionsgruppe kann also Komponenten umfassen, die verschiedenen Stromphasen zugeordnet sind, oder mehrere Komponenten eines Schaltungszweiges, der einer Stromphase zugeordnet ist. Vorzugsweise bilden die Leistungskondensatoren eine eigene (erste) Funktionsgruppe, während die meisten bzw. alle übrigen Bauelemente der Funktionseinheit eine zweite, für sich gehäuste Funktionsgruppe bilden.
Befestigungspunkte auf der Trägerplattform können vorzugsweise als Inserts, d.h. als Buchsen mit einem durchgehenden oder einem Sackloch und einem Innengewinde oder auch anderweitig in Form von Befestigungsbereichen ausgebildet sein. In der Trägerplattform eines Moduls mit mehreren für sich gehäusten Modulbereichen sind vorzugsweise elektrische Durchführungs- elemente integriert bzw. zumindest teilweise eingebettet, welche die Modulbereiche elektrisch miteinander verbinden.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Formkörper der Trägerplattform z. B. zweiteilig gebildet ist, wobei in mindestens einem der Teile des Formkörpers auf seiner nach innen (d. h. zum anderen Teil) gewandten Seite Vertiefungen zur Aufnahme von Stromschienen, insbesondere Phasen-Stromschienen ausgebildet sind. Die Teile der Trägerplattform können nach der Anordnung der Stromschienen miteinander und mit den Stromschienen z. B. verklebt, verschraubt oder anderweitig mechanisch fest verbunden werden.
Es wird auch eine Netz-Kompensationsvorrichtung mit der Funktion eines Phasenschiebers angegeben. Ein Phasenschieber-Modul u fasst eine Funktionseinheit, die pro Stromphase mindestens eine Kapazität umfasst, welche z. B. einen Leistungskondensator darstellt. Die Funktionseinheit kann ferner eine Schaltvorrichtung - vorzugsweise ein Schaltschütz - und pro Stromphase mindestens eine Sicherung aufweisen.
Zum Ausgleich der Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung in Netzen werden vorzugsweise selbstheilende dreiphasige Leistungskondensatoren, die vollimprägniert oder in Trockentechnologie hergestellt werden können, eingesetzt.
In einem hier beschriebenen Phasenschieber- oder Netzfilter- Modul werden als Leistungskondensatoren vorzugsweise trockene dreiphasige MKK-Kondensatoren (MKK = Metallisierte Kunst- stofffolie, Kompaktbauweise) eingesetzt. Auch ölgefüllte und ölimprägnierte Kondensatoren können verwendet werden. Ein Kondensator kann als ein Rund-, Schicht- oder Flachwickel ausgebildet sein. Anstelle eines einzelnen Kondensators kann als Kapazität des Moduls ein Kondensator-Wickelpaket verwendet werden, das eine bestimmte Anzahl von mechanisch fest und mittels Stromleitungen elektrisch miteinander verbundene, z. B. in Dreieck oder Stern geschaltete einzelne Kondensatorwickel umfasst .
Die Anzahl von Kondensatorwickeln in einem Paket bei drei Phasen ist vorzugsweise 3N, N=l, 2... Dabei ist das Kondensator-Wickelpaket vorzugsweise "nackt", d. h. für sich ungen ust im Modulgehäuse, vorzugsweise in einem hermetisch dicht geschlossenen ersten Modulbereich angeordnet. Der hermetische Abschluss zwischen Gehäuseteilen - d. h. zwischen dem Formkörper und einer vorzugsweise als Metallhaube ausgebildeten Haube kann z. B. durch Verkleben oder Verschrauben und unter Verwendung eines passenden Dichtmittels erfolgen.
Das Schalten von Leistungskondensatoren, insbesondere wenn sie parallel zu anderen, schon geladenen Kondensatoren geschaltet sind, kann hohe Spitzenspannungen und hohe Einschaltströme verursachen, was die Lebensdauer der Kondensatoren verringert. Zur Dämpfung dieser Belastung kann ein Kondensatorschützaufbau mit Vorladewiderstand eingesetzt werden, vorzugsweise weitgehend ohne Umhausung. In der Funktionsbaugruppe können Kondensator-Entladevorrichtungen wie Entladeinduktivitäten und/oder Entladewiderstände vorgesehen sein, wobei die Entladeinduktivitäten z. B. als Luftspulen ausgeführt sein können. Sicherungselemente können mit Halterungen versehen sein, sind jedoch vorzugsweise weitgehend ohne Umhausung ausgeführt.
Auch Sicherheitsvorrichtungen wie z. B. ein Temperaturfühler oder ein Überdruck- Schalter können in der Funktionseinheit des Moduls enthalten und im Modulgehäuse angeordnet sein. In der bevorzugten Variante bietet das Modul mehrere unabhängige Sicherheitseinrichtungen: einen Überdruckschalter und einen temperatursensitiven Schalter. Zusätzlich kann ggf. eine Überdruck-Abreißsicherung eingebaut werden.
Die Überdruck-Abreißsicherung kann im Kondensatorbereich des Moduls z. B. dadurch realisiert werden, dass die Abreißkraft und der Abreißweg eines Sicherungsdrahtes derart gewählt wird, dass die Haube bei Überdruck im Kondensatorbereich, insbesondere am Ende der Lebensdauer der selbstheilenden Kondensatoren oder im Fehlerfall zum Abreißen des Sicherungs- drahtes ausreichende Verformungswege und Abreißkraft zur Verfügung stellt.
Insbesondere wird angegeben eine Sicherheitsvorrichtung für einen Kondensator, bei der ein Temperaturschalter in der Nähe eines Punktes hoher thermischer Leistung (auch Hot-Spot genannt) angeordnet ist. Der Temperaturschalter kann beispielsweise ein temperaturabhängiger Mikroschalter auf der Basis eines Bimetallschalters sein. Bei Überhitzung des Kondensators schaltet der temperaturabhängige Mikroschalter um und kann beispielsweise einen in den hier angegebenen Modulen verwendeten Schütz bzw. eine andere Schaltvorrichtung betätigen, um den Kondensator vom Netz zu nehmen bzw. ihn abzuschalten und dadurch eine weitere Erhitzung des Kondensators und eine Zerstörung der gesamten Anordnung zu verhindern. Besonders bevorzugt wird der Temperaturschalter im Innern des Kernrohrs des Kondensators angeordnet. Das Kernrohr ist vorzugsweise innen hohl und ist außen mit dem Kondensatorwickel umwickelt. Vorzugsweise wird die Sicherheitseinrichtung verwendet bei ungehäusten Kondensatoren bzw. bei Kondensatoren, von denen einer oder mehrere in einem hier angegebenen Modul eingebaut sind. Es kommen insbesondere Kondensatoren in Betracht, die eine elektrische Blindleistung von 12,5 bis 50 kvar je Kondensatorwickel verarbeiten können.
Darüber hinaus kann das hier beschriebene Sicherheitskonzept erweitert werden durch einen Druckwächter, der den Druck in einem Kondensatorgehäuse bzw. in einem Gehäuse mit mehreren ungehäusten Einzelkondensator-Wickeln fühlt und ebenfalls mit einer Schaltvorrichtung gekoppelt ist. Bei Erhöhen des Drucks über einen vorgegebenen Grenzwert schaltet der Druckwächter die Schaltvorrichtung ab und diese wiederum trennt den Kondensator vom Netz.
Vorzugsweise kann der Druckwächter, beispielsweise aus Platzgründen oder um nicht der Hitze der ersten Funktionsgruppe ausgesetzt zu sein, auch in der zweiten Funktionsgruppe angeordnet sein. D.h., dass der Druckwächter auf der der ersten Funktionsgruppe gegenüber liegenden Seite der Plattform angeordnet ist. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn die Druckkopplung des Überdruckwächters mit den Kondensatoren ü- ber ein in die Plattform eingepresstes Insert erfolgt. Dies kann im einfachsten Fall eine metallische Hülse, beispielsweise aus Messing sein, die eine durchgehende Bohrung aufweist, sodass die beiden Volumina der ersten Funk ionsgruppe und der zweiten Funktionsgruppe gekoppelt werden können. Durch geeignete Dichtmaßnahmen, beispielsweise Dichtringe, die verwendet werden, um den Druckfühler beim Einschieben in das Insert gegen die Umgebung abzudichten, kann auch für eine ausreichende Dichtheit des dicht geschlossenen, vorzugsweise die Kondensatoren enthaltenden Modulbereichs gewährleistet sein.
Am Gehäuse des Moduls oder im Inneren des Gehäuses können auch Montageeinrichtungen zur Befestigung von Steuer- oder Signalleitungen für die Schalter oder Fühler platziert werden.
Das Modul kann ein vorzugsweise im Gehäusedeckel integriertes Element mit einer von außen sichtbaren Anzeige wie z. B. „Ein/Aus", die den Betriebszustand des Moduls anzeigt, oder zumindest ein entsprechendes Leuchtelement, z. B. eine rote oder eine grüne Lampe, aufweisen.
In einer weiteren Variante ist als Netz-Kompensationsvorrichtung ein Modul mit Funktion eines Netzfilters vorgesehen.
Eine als Netzfilter ausgelegte Netz-Kompensationsvorrichtung ebenso wie eine für die Blindstrom-Kompensation vorgesehene Vorrichtung kann neben Leistungskondensatoren z. B. folgende Komponenten umfassen: Filterkreisdrosseln als Induktivitäten, Entladedrosseln oder Entladewiderstände, Sicherungen bzw. Lasttrennschalter, Steuerbaugruppen wie z. B. Temperaturfühler und Schaltvorrichtungen wie z. B. Schaltschütze oder dynamische Schaltelemente wie Thyristoren.
Es wird darüber hinaus eine Vorrichtung zur Blindstromkompensation angegeben, bei der neben einem oder mehreren Kondensatoren, die gegebenenfalls auch sehr hohe elektrische Leistungen verarbeiten können, noch eine Schaltvorrichtung zum An- bzw. Abschalten der Kondensatoren vorgesehen ist. Eine solche Schaltvorrichtung kann beispielsweise durch ein Schaltschütz gegeben sein. Eine Schaltvorrichtung kann aber auch mittels einer oder mehrerer Thyristoren realisiert werden. Thyristoren haben den Vorteil, dass sie einen dynamischen Schaltvorgang ermöglichen, d.h., dass der Kondensator gewissermaßen "sanft" an das Netz angekoppelt wird. Dadurch können tran- siente Vorgänge im Netz, d.h. das Auftreten von Oberschwingungen weitgehend vermieden werden. Darüber hinaus hat die Verwendung von Thyristoren noch den Vorteil, dass sie nur einem äußerst geringen Verschleiß unterliegen und damit eine nahezu beliebige Anzahl von Schaltvorgängen für das Zuschalten bzw. Abschalten der Kondensatoren durchgeführt werden können .
Es wird darüber hinaus ein Blindleistungskompensations-Modul angegeben, das bei sehr kleinem Volumen und auch bei sehr kleinem Gewicht eine hohe elektrische Blindleistung verarbeiten kann. Insbesondere wird ein Modul angegeben, das eine Blindleistung größer 20 kvar verarbeiten kann. Insbesondere wird ein Modul angegeben, das eine Blindleistung von 50 bis 100 sowie größer als 100 kvar verarbeiten kann. Ein solches Modul hat ein Gewicht, das vorzugsweise kleiner als 50 kg ist, insbesondere wird ein Modul angegeben mit einem Gewicht, das zwischen 20 und 50 kg beträgt, vorzugsweise zwischen 33 und 38 kg. Das hier angegebene Modul hat auch sehr geringe Abmessungen, insbesondere benötigt das Modul ein umbautes Volumen, das kleiner ist als 100 1. Insbesondere beträgt das benötigte Volumen zwischen 20 und 50 1, vorzugsweise 39 bis 53 1.
Ein Modul, das die oben genannten Kennzahlen bezüglich elektrischer Leistung, Gewicht und Volumen erfüllt, kann beispielsweise realisiert werden durch Verwendung einer hier be- schriebenen Trägerplattform in Verbindung mit ungehäusten e- lektrischen Leistungskondensatoren sowie in Verbindung mit gegebenenfalls ebenfalls ungehäusten Schaltelementen wie beispielsweise Schütze oder Thyristoren.
Ein als Netzfilter ausgelegtes Modul umfasst vorzugsweise einen verdrosselten Kondensator, d. h. eine Reihenschaltung aus einem Kondensator und einer vorzugsweise als Drosselspule (Drehstromspule) gewählten Induktivität. Damit entsteht ein Reihenschwingkreis, dessen Resonanzfrequenz z. B. durch Auslegung der Drossel vorzugsweise so eingestellt ist, dass sie unterhalb einer Grenzfrequenz, beispielsweise der fünften O- berschwingungsfrequenz (250 Hz) liegt. Es können grundsätzlich beliebige Schwingkreisauslegungen realisiert werden. Damit wirkt der verdrosselte Kondensator für alle höheren Oberschwingungsfrequenzen induktiv, was gefährliche Resonanzen zwischen Kondensator und Netzinduktivitäten bei höheren Frequenzen eindämmen kann. Auch weitere der oben genannten Komponenten können im Netzfilter-Modul enthalten sein.
Netz-Kompensationsvorrichtungen werden mittels Blindleis- tungsregler geschaltet, die z. B. als ein separates Modul verfügbar und an die Netz-Kompensationsmodule anschließbar sind.
Es wird darüber hinaus ein elektronisches Modul angegeben, das auf der Basis der hier beschriebenen Trägerplattform ausgebildet ist. Zusätzlich zur Trägerplattform sind ein oder mehrere Kondensatoren, gegebenenfalls eingebaut in ein Gehäuse, vorgesehen. Bei den Kondensatoren kann es sich vorzugsweise um Leistungskondensatoren handeln. Das Modul kann für viele verschiedene Zwecke angewendet werden und muss nicht notwendigerweise der Kompensation von Blindströmen dienen. Vielmehr sind auch Funktionen denkbar, wie beispielsweise das Filtern von Oberwellen oder die Verwendung als Oberschwingungsfilter .
Es wird darüber hinaus eine modulare Vorrichtung zur Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung eines Netzes angegeben. Die Vorrichtung kann auch als Blindleistungskompensati- ons-Vorrichtung verwendet werden. Die Vorrichtung kann eines oder mehrere hintereinander geschaltete Phasenschiebermodule enthalten. Dabei kommen insbesondere hier beschriebene Phasenschiebermodule in Betracht, die beispielsweise jeweils eine elektrische Blindleistung von 50 bis 100 kvar verarbeiten können. Der modulare Aufbau hat den Vorteil, dass eine flexible Anpassung an die gegebenen Anforderungen möglich ist. Beispielsweise kann zum Aufbau einer Phasenschieber-Vorrichtung mit einer elektrischen Leistung von 200 kvar unter Ver- schaltung eine Anzahl von zwei Phasenschiebermodulen mit jeweils der elektrischen Leistung 100 kvar aufgebaut werden. Durch die hier beschriebenen kompakten Einzelmodule kann auch die gesamte Phasenschieber-Vorrichtung sehr räum- und gewichtssparend ausgeführt werden. Darüber hinaus hat die Vorrichtung den Vorteil, dass eine flexible Anpassung an kleinere oder auch größere zu verarbeitende Blindleistungen möglich ist .
Im Folgenden werden die oben beschriebenen Vorrichtungen anhand von Ausführungsbeispielen und der dazugehörigen Figuren näher erläutert . Die Figuren zeigen anhand schematischer und nicht maßstabsgetreuer Darstellungen verschiedene Beispiele. Gleiche oder gleich wirkende Teile sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet . Figuren 1A, IB, IC zeigen jeweils eine schematische Draufsicht auf ein Modul.
Figur ID zeigt eine Variante des Gehäuses mit einer Trägerplattform im schematischen Querschnitt.
Figur 2 zeigt ein Blockschaltbild einer zur Blindleistungskompensation geeigneten Funktionseinheit, welche Drehstromkondensatoren, Entladedrosseln bzw. -widerstände, Drehstromdrosseln, Sicherungen, Phasen- Stromleitungen und ein Kondensatorschütz umfasst.
Figur 3 zeigt eine Dreieck-Schaltung von einzelnen kompakten LC-Elementen.
Figur 4 zeigt den Aufbau eines beispielhaften LC-Elements.
Figur 5 zeigt ein schematisches Schaltbild des LC-Elements gemäß Figur 4.
Figur 6 zeigt ein weiteres Kompensationsmodul im schematischen Querschnitt senkrecht zu den Achsen der Phasen-Stromschienen .
Figur 7 zeigt einen beispielhaften Aufbau elektrischer Zuleitungen .
Figur 8 zeigt ausschnittsweise die in Figur 9 dargestellte Trägerplattform im schematischen Querschnitt.
Figur 9 zeigt ein Modul gemäß Figur 6 in einem schematischen Querschnitt parallel zu den Achsen der Pha- sen-Stromschienen und senkrecht zur Ebene, in der die Achsen der Phasen-Stromschienen liegen.
Figur 10 zeigt ein Modul gemäß der Figur 6 in einem schematischen Querschnitt parallel zur Ebene, in der die Achsen der Phasen-Stromschienen liegen.
Figur 11A zeigt ein weiteres Modul in einem schematischen Querschnitt senkrecht zu Achsen der Phasen- Stromschienen .
Figur 11B zeigt das Modul gemäß der Figur 11A in einem weiteren schematischen Querschnitt parallel zu Achsen der Phasen-Stromschienen und senkrecht zur Ebene, in der die Achsen der Phasen-Stromschienen liegen.
Figur 12A zeigt in perspektivischer Ansicht den Aufbau von im Formkörper der Trägerplattform integrierten Innenanschlüssen der Phasen-Stromschienen.
Figur 12B ausschnittsweise eine weitere perspektivische Ansicht der Anordnung gemäß Figur 12a.
Figur 13A zeigt einen beispielhaften Aufbau einer elektrischen Durchführung, die in der Trägerplattform eingebettet ist, in einer gebrochenen Darstellung.
Figur 13B zeigt einen beispielhaften Aufbau von Innenanschlüssen der integrierten Phasen-Stromschienen.
Figur 14 zeigt eine modular aufgebaute Phasenschieber-Einrichtung . Figuren 15 und 16 zeigen ein Sicherheitskonzept.
Figur 17 zeigt den glasanteilabhängigen Wärmeausdehnungskoeffizient a für verschiedene Mischungen eines Polyesterharzes mit Armierungsglas.
Figur 1A zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Modul, das einen Formkörper 1 als Trägerplattform, eine erste Haube 2 und eine zweite Haube 3 aufweist. Die erste Haube 2 ist vorzugsweise aus Metall gebildet. Die zweite Haube kann aus Metall oder Kunststoff gebildet sein.
Zwischen dem Formkörper 1 der Trägerplattform und der ersten Haube 2 ist ein vorzugsweise hermetisch dicht geschlossener erster Modulbereich 1-1 angeordnet, der vorzugsweise Kondensatoren aufnimmt. Zwischen dem Formkörper 1 und der zweiten Haube 3 ist ein zweiter Modulbereich 1-2 angeordnet. Beide Modulbereiche sind mittels hier nicht sichtbarer elektrischer Durchführungen und Zuleitungen z. T. durch die Trägerplattform hindurch elektrisch miteinander und mit Phasen-Stromschienen 41, 42, 43 verbunden, wobei sie mechanisch durch den Formkörper 1 der Trägerplattform voneinander getrennt sind. Die Phasen-Stromschienen 41, 42, 43 sind hier als drei zueinander parallele Kupfer-Flachbandleitungen ausgebildet.
Die Phasen-Stromschienen können als Kupferschienen ausgebildet sein. Vorzugsweise weisen sie eine Breite von 30 mm und eine Dicke von 15 mm auf. Dadurch wird eine ausreichende Stromtragfähigkeit erreicht (720 A bei 50 Hz als Nennstrom) und die Kupferschienen sind für eine maximale Gesamtleistung von 500 kvar elektrische Blindleistung geeignet. Dies bedeutet, dass in einem modularen Aufbau von mehreren hintereinander geschalteten Blindstrom-Kompensationsmodulen bis zu fünf solcher Module parallel geschaltet werden können, wobei jedes Modul eine elektrische Leistung von 100 kvar aufweist. In anderen Ausführungsformen kann die Dicke auch nur 10 mm oder 5 mm betragen.
Für Phasenschieber-Module, bei denen eine Parallelschaltung mehrerer Module nicht vorgesehen ist, genügt es, wenn die Stromschienen einen kleineren Querschnitt von beispielsweise 30 mm in der Breite und 5 mm in der Dicke aufweisen.
Die geometrischen Abmessungen sind nicht auf die genannten Zahlenwerte beschränkt, vielmehr kommen auch Kupferschienen in Betracht, bei denen Breite bzw. Dicke von den genannten Zahlenwerten abweichen, bei denen jedoch die Querschnittsfläche in etwa den hier beschriebenen Werten entspricht . Grundsätzlich skaliert die Stromtragfähigkeit mit der Querschnittsfläche. D.h. bei doppeltem Querschnitt der Stromschiene kann auch ein doppelter Strom getragen werden.
Der Querschnitt sollte bevorzugt 5 x 20 mm2 nicht unterschreiten, entsprechend einer Stromtragfähigkeit von etwa 160 A.
Im Formkörper 1 ist ein Teil einer ersten 41, einer zweiten 42 und einer dritten 43 Phasen-Stromschiene eingebettet.
Der Formkörper kann vorzugsweise so gebildet sein, dass neben einer oder mehreren Stromschienen noch weitere metallische E- lemente, wie beispielsweise Durchführungen oder Inserts in diesen eingebettet sind. Ferner kann der Formkörper mit einer Haube abgedeckt sein, die in eine im Formkörper angeordneten Nut eingreift. Um die dauerhafte Dichtigkeit der durch den Formkörper bzw. durch die gesamte Trägerplattform zusammen mit abdeckenden Hauben gebildeten Hohlräume in ausreichendem Maße zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, wenn die Längenausdehnungskoeffizienten der verschiedenen beteiligten Materialien aneinander angepasst sind.
Für die Herstellung des Formkörpers kommen als Bestandteile insbesondere Armierungsglas (beispielsweise E-Glasfiber) sowie eine Matrix aus größtenteils ungesättigtem Polyester oder Vinylester in Betracht. Der Formkörper kann zudem noch einen Anteil an mineralischen Füllstoffen enthalten.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Wert für CTI größer als 600 ist. CTI ist hierbei die Abkürzung für den Begriff "Com- parative Tracking Index" . CTI ist die Vergleichszahl der Kriechwegbildung. Isolationsmaterialien erfüllen ihren isolierenden Zweck dann nicht mehr, wenn Kriechwege für den Strom durch Verschmutzung oder Feuchtigkeit auf deren Oberfläche entstehen. CTI ist die maximale Spannung - gemessen in Volt -, bei der 50 Tropfen eines kontaminierten Wassers keine Kriechwegbildung auf dem Isolationsmaterial hervorrufen. Diese Prüfung ist in IEC 112 festgelegt.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Trägerplattform bzw. der Formkörper der Brandschutznorm NFF 16 101/102 mit zutreffender Klassifizierung genügt.
Die genannten Anforderungen können besonders kostengünstig erfüllt werden durch die Verwendung eines Faserverbundwerkstoffs mit beispielsweise der Bezeichnung "glasf serverstärktes Polyester" . Besonders bevorzugt wird ein Material verwendet, das die Anforderungen für SMC (= Sheet Molding Compound) oder BMC (= Beetle Molding Compound) erfüllt. Für eine lang anhaltende Dichtklebung zwischen Metall und Kunststoff, wobei hier insbesondere eine Metallhaube auf einer Seite der Plattform in Frage kommt, ist es wichtig, dass die Längenausdehnungskoeffizienten der beteiligten Materialien angepasst ist. Zur näheren Erläuterung der Anpassung der Längenausdehnungskoeffizienten wird in der folgenden Tabelle eine beispielhafte Angabe für Längenausdehnungskoeffizienten von möglichen und nicht abschließend genannten beteiligten Materialien angegeben:
In einem ersten Ausführungsbeispiel der Plattform wird diese mit einer Stahlhaube abgedeckt. Es wird für den Formkörper eine Mischung aus Polyesterharz und Armierungsglas in Form eines Verbundwerkstoffs gewählt, wobei 30 % Harz und 70 % Armierungsglas in dem Werkstoff enthalten sind. Setzt man voraus, dass das Harz einen Längenausdehnungskoeffizient c. von 35 x 10~ /K und das Armierungsglas einen Längenausdehnungskoeffizient von 6 x 10"6/K aufweist, so gelangt man zu einem Längenausdehnungskoeffizient des Verbundwerkstoffs von etwa 14 x 10_6/K.
In einer anderen Ausdehnungsform der Trägerplattform kann der Längenausdehnungskoeffizient an eine Stromschiene (Kupferleitung) angepasst werden. Hierbei ist es sinnvoll, eine Mischung von 50 % Harz und 50 % Armierungsglas zu verwenden, wobei für das Harz ein Wärmeausdehnungskoeffizient c. von 30 x 10"6/K und für das Armierungsglas ein Wärmeausdehnungskoeffizient von 5 x 10~6/K gilt. Man erhält dann eine Verbundwerksto mit einem Längenausdehnungskoeffizient c. von etwa 10~6/K.
Zur weiteren Erläuterung wird auf die grafische Darstellung in Figur 17 verwiesen. Dort ist der Ausdehnungskoeffizient eines Verbundwerkstoffs gezeigt in Abhängigkeit von einem prozentualen Glasanteil in dem Verbundwerkstoff. Der Verbundwerkstoff enthält außerdem einen Harzanteil, wobei für zwei verschiedene Harzmaterialien die Abhängigkeit eines mit dem jeweiligen Harz hergestellten Verbundwerkstoffs vom Glasanteil gezeigt ist. Figur 17 zeigt eine Kurve A für eine erste Harzzusammensetzung und eine Kurve B für eine zweite Harzzusammensetzung. Die beiden Harzzusammensetzungen unterscheiden sich durch ihren Längenausdehnungskoeffizient im reinen, d.h. im glasfreien Zustand.
Die grafische Darstellung zeigt, dass besonders bevorzugt die Einstellung des Ausdehnungskoeffizienten mittels Zugabe eines Glasanteils im Verbundwerkstoff über einen angenommenen linearen Zusammenhang zwischen Glasanteil und Ausdehnungskoeffizient a zu bewerkstelligen ist. Neben dem Glasanteil besteht ein weiterer Freiheitsgrad in der Auswahl eines geeigneten Harzes aus einer ganzen Gruppe von zur Verfügung stehenden Harzen. Lediglich beispielhaft sind zwei verschiedene Harzmaterialien in der Figur 17 erläutert.
Es wurde darüber hinaus gefunden, dass Harze mit einer relativ geringen Längenausdehnung eher zu einem spröden Material - verhalten und damit zur Bildung von Haarrissen neigen (vgl. Kurve A) . Demgegenüber gilt für Harze mit einer etwas größe- ren Längenausdehnung (vgl. Kurve B) , dass die Neigung zu Haarrissen eher gering ist. Somit werden je nach Anforderung gegebenenfalls Harze mit einem größeren Längenausdehnungskoeffizienten bevorzugt.
Auf der anderen Seite kann allein aus prozesstechnischen Gründen eine exakte Anpassung des Längenausdehnungskoeffizienten an ein anderes im Formkörper eingebettetes Material nicht vollständig erfolgen. Es genügt jedoch eine ausreichende Anpassung der Längenausdehnungskoeffizienten, d.h., dass eine geringe Differenz zwischen den Längenausdehnungskoeffizienten des Formkörpers einerseits und dem Längenausdehnungskoeffizient der Stahlkappe, der Messing-Inserts oder der Kupferschienen andererseits durchaus erlaubt ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird ein Glasanteil von 27 % zusammen mit einem geeigneten Harz verwendet. Eine mit einem solchen Glasanteil hergestellte Plattform bzw. Formkörper hat einen Längenausdehnungskoeffizienten c_ von etwa 23 x 10-6/κ. Daraus ergibt sich eine Fehlanpassung an das Material Stahl von 10 x 10"6/K, an das Material Messing von 5 x 10"6/K und an das Material Kupfer von zirka 6 x 10"6/K. Eine solche Fehlanpassung entspricht einer bevorzugten Aus- führungsform der Trägerplattform. Gegebenenfalls kann die Fehlanpassung auch größer sein, beispielsweise kann die Plattform auch einen größeren Längenausdehnungskoeffizienten aufweisen.
Die Verwendung eines relativ geringen Glasanteils, der insbesondere kleiner ist als er zur Einstellung eines Längenausdehnungskoeffizienten < 20 x 10~6/K notwendig wäre (vgl. hierzu Figur 17), ist besonders vorteilhaft zur Bildung sehr filigraner Strukturen als integrale Bestandteile des Formkörpers. Insbesondere für die Gestaltung feiner, senkrecht auf der Trägerplattform stehenden Rippen, die zur Isolierung zwischen. Bauelementen verwendet werden, ist ein relativ niedriger Glasanteil vorteilhaft.
Besonders bevorzugt wird bei der Anpassung des Wärmeausdehnungskoeffizienten versucht, eine möglichst gute Anpassung an das -Material Kupfer zu erreichen. Das Material Stahl ist relativ unkritisch, da zwischen der Plattform und der Stahlkappe gegebenenfalls noch ein elastischer Klebstoff angeordnet werden kann, der kleine Längenausdehnungsunterschiede gut kompensieren kann. Bei der Anpassung des Wärmeausdehnungskoeffizienten an das Material Messing ist zu berücksichtigen, dass das Material Messing in bevorzugten Ausführungsformen der Plattform nur in Form von kleinen Inserts vorkommt, so- dass auch hier zumindest kleine Unterschiede im Wärmeausdehnungskoeffizient relativ unkritisch sind. Anders verhält es sich bei den Stromschienen, die die Plattform bzw. den Formkörper entlang einer relativ langen Strecke durchlaufen und somit sich infinitesimale Längenausdehnungsunterschiede am Ende zu einem merklichen Längenausdehnungsunterschied bzw. Längenunterschied bei Temperaturerhöhung addieren.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Trägerplattform beträgt der Glasanteil am Faserverbundwerkstoff zwischen 25 und 35 Gew-%.
Vorzugsweise wird dabei der Glasanteil etwas niedriger gewählt als er bei einem vorgegebenen Polyesterharz und damit fest vorgegebenem Längenausdehnungskoeffizient des Polyesterharzes unter Berücksichtigung der Ausführungen zu Figur 17 ein Glasanteil erforderlich wäre, um zu einer exakten Anglei- chung des Wärmeausdehnungskoeffizienten an das Material Kupfer zu gelangen. Durch den erniedrigten Glasanteil kann eine verbesserte Fließfähigkeit des zu verarbeitenden Kunststoffs erreicht werden, womit filigranere Ausformungen des Formkörpers möglich sind. Insbesondere kann dadurch die Bildung mehrerer eng nebeneinander stehender schmaler Rippen erleichtert werden.
In der Haube 2 sind in einer Variante Öffnungen 8 ausgebildet, die als Imprägnieröffnungen oder als Öffnungen zur Aufnahme von Befestigungselementen oder weiteren Elementen wie z. B. Anschlüsse einer externen Steuervorrichtung vorgesehen sein können. Die Öffnungen zur Befestigung von Bauelementen sind vorzugsweise in zumindest einer Haubenwand oder in einander gegenüber liegenden Seitenwänden der Haube angeordnet. Die Bauelemente können aber auch fest mit der Trägerplattform verbunden sein.
Die Haube 2 weist vorzugsweise durchbohrte Laschen auf, die abgewinkelt sein können. Die Laschen sind mechanisch fest z. B. durch Verschraubung mit dem Formkörper 1 verbunden. Die entsprechende Schnittstelle kann ggf. zusätzlich gas- oder öldicht abgedichtet sein. Die Haube 3 kann ebenfalls in analoger Art und Weise am Formkörper fixiert sein. Alternativ kann zumindest eine der Hauben oder auch beide Hauben abnehmbar sein.
Figur IB zeigt eine schematische Draufsicht des Moduls gemäß Figur 1A. In einer in der zweiten Haube 3 angeordneten Öffnung ist ein Steueranschluss 7 zur Steuerung einer Schaltvorrichtung 16 gemäß Figur 2 angeordnet . Die Phasen-Stromschienen 41, 42 und 43 ragen aus der hier nicht sichtbaren Trägerplattform beidseitig heraus und weisen erste Außenan- Schlüsse 51, 52, 53 sowie zweite Außenanschlüsse 61, 62, 63 auf. Die Außenanschlüsse der Phasen-Stromschienen sind mit Bohrungen bzw. Öffnungen zur Aufnahme von Befestigungselementen versehen.
In Figuren 1A und IB sind auch beispielhafte geometrische Abmessungen des Blindleistungs-Kompensationsmoduls zu entnehmen. Gemäß Figur 1A beträgt die Höhe hl des durch die Haube 2 umschlossenen Volumens etwa 260 mm. Die Gesamthöhe h der Anordnung beträgt etwa 400 mm. Die Breite b des Moduls beträgt etwa 360 mm und die Tiefe t beträgt etwa 260 mm. Insgesamt ergibt sich ein Volumen von etwa 39 1, das für ein Phasenschiebermodul mit einer elektrischen Blindleistung von 100 kvar benötigt wird.
Figur IC zeigt eine weitere schematische Seitenansicht des Moduls gemäß Figur 1A. In Vertiefungen 10 der Seitenwand des Formkörpers 1 sind Inserts 18c ausgebildet. Die Inserts 18c sind vorzugsweise Mutterbuchsen, die zur Aufnahme von Befestigungselementen dienen und z. B. mittels Schrauben mit Befestigungswinkeln verbindbar sind.
Die Außenwände des Formkörpers sind vorzugsweise zumindest in Insertbereichen rechtwinklig zur (Längs-) Achse bzw. Basisfläche des Formkörpers ausgebildet, d. h., diese Bereiche weisen keine Ausformschräge auf. Diese Formgebung hat Vorteile beim Anbringen von Befestigungswinkeln.
In Figur ID ist angedeutet, dass alle Leistungselektronik- Bauelemente des Moduls in einem einzigen vorzugsweise geschlossenen Hohlraum 20 angeordnet sein können. Die Haube 2 ist auf dem Formkörper 1 vorzugsweise mittels als Schneidschrauben ausgeführter Halteschrauben befestigt. Der Formkörper kann entsprechende, der Befestigung der Haube 2 dienende Befestigungsstellen z. B. in Form von geeigneten Ausformungen aufweisen. Die Befestigungsstellen des Formkörpers können Öffnungen zur Aufnahme von Halteschrauben aufweisen, die vorzugsweise den gebohrten Befestigungslaschen der Haube gegenüberliegen.
Im Formkörper 1 ist ferner eine Vertiefung 18 vorgesehen, in welche die Haube 2 hineinragt. Die Vertiefung 18 ist vorzugsweise als ein umlaufender Schacht (bzw. eine umlaufende Nut) ausgebildet, der für die Aufnahme von einem Klebe- bzw. Dichtmittel, welcher die Schnittstelle Formkörper-Haube abdichtet, geeignet ist. Als Dichtmittel kann auch ein Gummi bzw. ein Gummiring eingesetzt werden, was gegenüber einem Verguss den Vorteil hat, dass die Haube einerseits gut abgedichtet ist (d. h. gas- oder öldicht ist) und andererseits abnehmbar bleibt.
Diese Schnittstelle kann als Sollbruchstelle genutzt werden, wobei die Ausknöpfkraft der oben genannten Haltevorrichtungen der Haube vorzugsweise so gewählt ist, dass die Haube beim Überschreiten eines definierten Überdruck-Grenzwertes abreißt.
Die Funktionseinheit eines Moduls kann z. B. als Phasenschieber oder als Netzfilter ausgelegt sein. In einem Phasenschieber bilden die Leistungskondensatoren vorzugsweise eine Dreieckschaltung, deren Knoten jeweils an eine Phasenstromleitung 41 - 43, vorzugsweise über eine Sicherung 15 bzw. Schaltvorrichtung 16, anschließbar sind, vgl. Figur 2. Die Leistungskondensatoren können alternativ miteinander in Stern geschal - tet sein, wobei ihre freien Anschlüsse jeweils an eine Phasen-Stromleitung oder an den entsprechenden Schaltungszweig der Funktionseinheit anschließbar sind.
Die Sicherung 15 stellt vorzugsweise eine Kurzschlusssicherung dar .
Figur 2 zeigt das Blockschaltbild einer zur Blindleistungskompensation bzw. zur Filterung von Netzoberschwingungen geeigneten Funktionseinheit. Die Kapazitäten C (Leistungskondensatoren) sind miteinander in Dreieck geschaltet, wobei jeder elektrische Knoten der Dreieckschaltung an einen - der entsprechenden Stromphase zugeordneten - Schaltungszweig angeschlossen ist. Die Schaltungszweige weisen jeweils eine Sicherung 15, ein Schaltelement - welches z. B. ein Schalt - schütz sein kann - einer dreiphasigen Schaltvorrichtung 16 und eine Drehstromdrossel L auf, wobei die genannten Komponenten im Schaltungszweig hintereinander geschaltet sind. Die Schaltungszweige sind jeweils an eine - im Modul integrierte - Phasen-Stromschiene 41, 42 bzw. 43 angeschlossen. Mit PEN ist ein Nullleiter bezeichnet.
In einer bevorzugten Variante sind parallel zu den Kapazitäten C Entladewiderstände R und Entladeinduktivitäten L' geschaltet. Entweder die Entladewiderstände R oder die Entladeinduktivitäten L1 können in einem Leistungskondensator integriert sein.
Die Leistungskondensatoren können in einem Netzfilter als Alternative auch miteinander in Stern geschaltet und an die entsprechenden Schaltungszweige angeschlossen sein. An die Netzbetreiberseite des Stromnetzes, die in der Figur z. B. links angeordnet ist, wird an die jeweilige Stromleitung zur Überwachung der Phasenverschiebung φ zwischen Strom und Spannung eine hier nicht dargestellte Überwachungseinheit angeschlossen, welche beim Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes der Phasenverschiebung die Funktionseinheit eines Blindleistungs-Kompensationsmoduls durch Betätigen der Schaltvorrichtung 16 an das Stromnetz anschließt.
In der Funktionseinheit eines Moduls kann als Alternative zum Schaltschütz eine andere, insbesondere dynamische Schaltvorrichtung, z. B. ein Thyristormodul für eine dynamische Blindleistungskompensation bzw. zur Trennung der Funktionsgruppe vom Netz vorgesehen sein. Es kann anstelle eines Schützschalters mit drei Schaltelementen in jedem Schaltungszweig der Funktionseinheit ein vorzugsweise "nackter" Halbleiterschalter in Form eines Thyristors vorgesehen sein.
Die in Figur 2 dargestellten Komponenten (Kapazität und Induktivität) können in einer Variante eines Blindleistungs- Kompensationsmoduls eine Funktionsgruppe mehrerer zusammengeschalteter (kompakter) LC-Elemente bilden, siehe Figuren 3 bis 5. Kompakt heißt, dass ein Baustein (LC-Element Wl , W2 , W3 ) als ein für sich gehäustes oder vorzugsweise ungehäustes diskretes Bauelement mit elektrischen Kontakten 31, 32 ausgebildet ist. Die LC-Elemente sind im ersten oder zweiten Modulbereich angeordnet und vorzugsweise jeweils mit einer Lastkapazität CLI/ C,2 > ^L3 verschaltet. Die Lastkapazitäten ^Ll' <-L2 ' ^L3 können als separate Wickelkondensatoren oder ggf. zusammen als ein dreiphasiger Wickelkondensator mit zwei Trennlagen ausgebildet sein. Jede Lastkapazität kann durch mehrere parallel geschaltete Kapazitäten gebildet sein. Eine Blindleistungs-Kompensationsschaltung kann modularisier- te Komponenten aufweisen, die jeweils mehrere Schaltungselemente, vorzugsweise eine Kombination aus einer Kapazität und einer Induktivität, umfassen. Ein solches LC-Element kann durch einen vorzugsweise trocken und ggf . auf einem Kernrohr konzentrisch gewickelten Kondensatorwickel realisiert sein.
Die in Figur 2 dargestellte Dreiecksternschaltung von Kapazitäten C und Induktivitäten L kann prinzipiell durch eine Schaltung von kompakten LC-Elementen ersetzt werden. Einer Stromphase ist vorzugsweise je ein LC-Element zugeordnet.
In Figur 3 ist ausschnittsweise eine Funktionseinheit schematisch gezeigt, die drei elektrisch miteinander verbundene, kompakt ausgebildete LC-Elemente Wl, W2 , W3 umfasst, welche mit jeweils einer Lastkapazität beschaltet sind. Ein LC-Element weist vorzugsweise einen Magnetkreis auf. Die LC-Elemente sind in einer symmetrischen Grundschaltung mit drei Phasenanschlüssen Ll , L2 , L3 zusammengeschaltet. Pro Stromphase können auch mehrere, vorzugsweise zueinander parallel geschaltete LC-Elemente mit einer Lastkapazität vorgesehen sein.
In einer vorteilhaften Variante kann ein LC-Element als ein LC-Wickel mit einem UU-Magnetkreis (d. h. mit zwei zusammengefügten U-förmigen Magnetkernen) ausgebildet sein, das mit einer externen kapazitiven Last beschaltet ist. Der LC-Wickel ist dabei vorzugsweise zweiteilig mit zwei in Serie geschalteten LC-Teilwickeln Wla, Wlb ausgebildet, siehe Figur 4.
Die externe kapazitive Last stellt vorzugsweise den Leistungskondensator bzw. die Kapazität C des Moduls dar, welcher im ersten Modulbereich angeordnet ist. Das LC-Element ist vorzugsweise gehaust und ebenfalls im ersten Modulbereich angeordnet. Das LC-Element bzw. der entsprechende LC-Wickel ist in diesem Fall vorzugsweise ölimprägniert und nicht selbstheilend.
Im Formkörper der Trägerplattform können Vertiefungen (Kavernen) zur Aufnahme vom LC-Wickel oder anderen Bauelementen sowie weitere entsprechend geformte Ausformungen bzw. Schächte zur Halterung der U-förmigen Magnetkerne oder anderer Bauelemente des Moduls ausgebildet sein.
Ein LC-Element entspricht vorzugsweise einem einzigen Bauelement, hier mit vier elektrischen Anschlüssen (31, 32, 33, 34) . Die elektrischen Anschlüsse 31 und 32 eines ersten LC- Elements Wl sind als Primäranschlüsse (d. h. Systemanschlüεse in Phasenrichtung zum Anschließen des LC-Elements zwischen zwei Stromphasen) vorgesehen. Die elektrischen Anschlüsse 33 und 34 des ersten LC-Elements Wl sind als Sekundäranschlüsse zur Kontaktierung einer Lastkapazität CL;L vorgesehen. Analog dazu weist auch ein zweites und ein drittes LC-Element W2 , W3 Primäranschlüsse und Sekundäranschlüsse auf.
Die Primäranschlüsse werden mit den Phasenanschlüssen Ll, L2 , L3 geschaltet. Die Sekundäranschlüsse werden mit einer vorzugsweise externen Lastkapazität C^, CL,2 ' ^L3 geschaltet. Die Lastkapazitäten sind vorzugsweise als selbstheilende Kondensatoren ausgebildet.
Bei dem LC-Wickel handelt es sich u. a. um einen spiralförmig aufgewickelten Folienkondensator, wobei der Anfang und das Ende der beiden Kondensatorfolien - Metallfolien Bl und B2 - elektrisch mit vier Anschlusspunkten 31, 33 (am Anfang) und 32 34' (am Ende) kontaktiert werden. Die Lastkapazität wird vorzugsweise, wie in Figur 4 gezeigt, am Folienanfang des ersten LC-Teilwickels Wla und am Folienende des zweiten LC-Teilwickels Wlb geschaltet. Als Folienende wird hier das nach innen gewandte Ende der Metallfolie Bl bzw. Bl ' (oder B2 bzw. B2 ' ) bezeichnet. Als Folienanfang wird das nach außen gewandte Ende der Metallfolie bezeichnet. Analog ist ein erster Primäranschluss 31 am Anfang der Metallfolie B2 und ein zweiter Primäranschluss 32 am Ende der Metallfolie B2 geschaltet.
Durch geeignete Wahl des L/C-Verhältnisses kann durch die Verschaltung des LC-Elements Wl mit der Lastkapazität CLI. eine Resonanzfrequenz von z. B. 250 Hz eingestellt werden.
In einer vorteilhaften Variante kann ein LC-Element auf einem Magnetkern, z. B. aus Magneteisen, aufgebaut sein, siehe Figur 4.
Ein in Figur 4 schematisch dargestelltes LC-Element Wl ist durch eine Reihenschaltung aus zwei LC-Teilwickeln Wla, Wlb gebildet .
Der erste LC-Teilwickel Wla umfasst zwei durch eine dielektrische Folie 93 elektrisch voneinander isolierte elektrisch leitende Folien - Metallfolien Bl und B2. Jede Folie besteht in diesem Beispiel aus einer dreischichtigen Metallfolie, vorzugsweise Al-Folie. Die dielektrischen Folien 93 sind hier zweischichtig ausgebildet.
Der Schichtverbund von alternierend angeordneten dielektrischen Folien 93 und Metallfolien Bl bzw. B2 ist spiralförmig um ein Kernrohr 92 gewickelt . Dieser Schichtverbund kann nach außen und/oder nach innen, zum Kernrohr hin zusätzlich eine elektrisch isolierende Schicht 94 aufweisen.
Das Kernrohr 92 ist vorzugsweise formschlüssig auf einem magnetischen Kern angeordnet. In diesem Beispiel ist das Kernrohr 92 des ersten LC-Teilwickels Wla um einen ersten Schenkel eines (zweifach geschlitzten) Ringkerns angeordnet, wobei der Ringkern durch zwei U-Kerne 91, 91' und dazwischen angeordnete magnetische Einsätze 98 gebildet ist. Ein derart gebildeter Ringkern wird auch als UU-Kern bezeichnet.
Der zweite LC-Teilwickel Wlb ist im Wesentlichen wie der erste LC-Wickel Wla aufgebaut und um einen zweiten, dem ersten gegenüberliegenden Schenkel des Ringkerns (UU-Kerns) angeordnet .
Der Einsatz 98 ist im Inneren des Kernrohrs 92 angeordnet. Der Einsatz 98 und der UU-Kern weisen jeweils eine unterschiedliche magnetische Permeabilität auf.
Alle Schichten eines LC-Wickels, insbesondere die Metallfolien Bl, B2 , die dielektrischen Folien 93 und die isolierenden Schichten 94 können grundsätzlich jeweils aus einer Schicht oder mehreren Teilschichten bestehen. Z. B. in Figur 4 ist die isolierende Schicht 94 und die dielektrische Folie 93 zweischichtig ausgebildet.
Alle Windungen der ersten Metallfolie Bl des LC-Teilwickels Wla sind an einen internen Anschluss 32 ' angeschlossen, der auf einer ersten Stirnseite des LC-Teilwickels Wla angeordnet ist. Alle Windungen der zweiten Metallfolie B2 dieses LC- Teilwickels sind an einen internen Anschluss 34 ' angeschlossen, der auf einer zweiten Stirnseite des LC-Teilwickels Wla angeordnet ist. Analog ist aus einer Stirnseite die erste Metallfolie Bl ' des zweiten LC-Teilwickels Wlb an einen internen Anschluss 33 ' und auf der gegenüberliegenden Stirnseite seine zweite Metallfolie B2 ' an einen internen Anschluss 31' angeschlossen. . • ■
Auf einer Seite des Bauelements sind die internen .Anschlüsse 32' und 33' der beiden LC-Teilwickel Wla, Wlb mittels einer elektrischen Verbindung 96 miteinander geschaltet . "Auf der anderen Seite des Bauelements sind die -internen Anschlüsse 31' und 34' der beiden LC-Teilwickel Wla, Wlb mittels einer elektrischen Verbindung 97 miteinander geschaltet.
Daher ist die erste Metallfolie Bl des ersten LC-Teilwickels Wla elektrisch in Serie mit der ersten Metallfolie Bl ' des zweiten LC-Teilwickels Wlb geschaltet. Die zweite Metallfolie B2 des ersten LC-Teilwickels Wla ist entsprechend elektrisch in Serie mit der zweiten Metallfolie B2 ' des zweiten LC-Teilwickels Wlb geschaltet.
Die Beschaltung der einzelnen LC-Teilwickel Wla, Wlb in einem LC-Element Wl ist schematisch in Figur 5 gezeigt. Drei gemäß Figur 5 ausgebildete LC-Elemente können eine Sternschaltung bilden.
In Figur 4 ist angedeutet, dass das LC-Element Wl als ein ge- häustes Bauelement mit einem Gehäuse 95 ausgebildet sein kann. Das Gehäuse 95 kann z. B. in Form eines Aluminiumbechers mit einem Deckel, der die externen Anschlüsse 31 bis 34 aufweist, bereitgestellt werden.
Ein LC-Element kann im Prinzip aus einem einzigen, als ein kompaktes Bauelement ausgebildeten LC-Wickel bestehen. Der • magnetische Kern kann axial ausgebildet sein.
Das Wirkprinzip eines LC-Wickels, wobei ein Kondensatorwickel gleichzeitig als Drosselspule wirkt, besteht darin, einen Kondensatorwickel so um einen magnetischen Kern, beispielsweise einem Eisenkern zu wickeln, dass der Kondensatorwickel gleichzeitig eine ausreichend hohe Induktivität darstellt. Die Induktivität wird dadurch erreicht, dass der Strom durch sämtliche Windungen des Kondensatorwickels fließen muss, dabei mehrmals um den Eisenkern herumfließt, womit gleichzeitig die Windungen einer Drosselspule gebildet werden. Der in Figur 4 dargestellte Aufbau zeichnet sich durch geringes Gewicht und niedrige Kosten aus.
In Figur 6 ist im schematischen Querschnitt senkrecht zu den Achsen der Phasen-Stromleitungen 41-43 ein beispielhaftes Blindleistungs-Kompensationsmodul gezeigt, bei dem zwischen einer ersten Haube 2 und dem Formkörper 1 ein erster Hohlraum bzw. ein erster Modulbereich 1-1 gebildet ist, in dem die erste Funktionsgruppe angeordnet ist, welche aus Leistungskondensatoren besteht oder diese umfasst. Zwischen einer zweiten Haube 3 und dem Formkörper 1 ist ein zweiter Hohlraum bzw. ein zweiter Modulbereich 1-2 gebildet, in dem die zweite Funktionsgruppe angeordnet ist, welche Sicherungen 15 und eine Schaltvorrichtung 16 mit einem vorzugsweise mehrpoligen Steueranschluss 7 umfasst. Die gegenüber liegenden Seiten des Formkörpers 1 (in Figur 6 die Oberseite und die Unterseite) weisen jeweils eine Vertiefung zur Aufnahme von Bauelementen auf .
Die Durchführung 13 ist auf einer Seite mittels einer Stromschiene 14 mit der ersten Funktionsgruppe verbunden. Auf der anderen Seite ist die Durchführung 13 elektrisch mit der zweiten Funktionsgruppe verbunden. Die beiden Funktionsgruppen sind also mittels einer elektrischen Durchführung 13 e- lektrisch miteinander verbunden. Die Durchführung 13 ist dabei vorzugsweise größtenteils im Formkörper 1 der Trägerplattform verborgen. Die elektrische Durchführung 13 ist hier der dritten Stromphase zugeordnet. Vorzugsweise ist für jede Stromphase eine eigene elektrische Durchführung 13 vorgesehen.
Die eigene elektrische Durchführung 13 kann insbesondere eine elektrische Verbindung zwischen einem auch als ersten Modul - bereich bezeichneten, vorzugsweise hermetisch dicht geschlossenen und daher schwer zugänglichen Kondensatorbereich und einem mit einer abnehmbaren Haube versehenen und daher leicht zugänglichen zweiten Modulbereich bereitstellen, der den Schaltgeräten zugeordnet ist.
Elektrische Durchführungen, Teile der Stromleitungen sowie weitere ggf. im Formkörper integrierte Komponenten aus Metall können grundsätzlich auch steckbar sein. Eine als Steckelement verfügbare Komponente des Moduls kann auch mehrteilig ausgebildet sein und z. B. federnde Elemente wie Kontaktfeder umfassen.
Bauelemente, d. h. Sicherungen 15, Kondensatoren C und Schaltelemente sind elektrisch miteinander über Zuleitungen verbunden. Eine erste Zuleitung umfasst eine Stromschiene 11a, 11b, 11c oder 14 und vertikale Kontaktelemente 12 ' , 12 ' ' .
Eine zweite Zuleitung umfasst eine Stromschiene 11 und ein vertikales Kontaktelement 36 und dient zur elektrischen Ver- bindung der dritten Phasen-Stromleitung 43 mit der Sicherung 15.
Ein beispielhafter Aufbau einer Zuleitung ist in Figur 7 in perspektivischer Darstellung gezeigt.
Die in der Figur 6 sichtbare Sicherung 15 ist mittels vertikaler Kontaktelemente 12, 12' einerseits an die Stromschiene 11 und andererseits an die Stromschiene 11b angeschlossen. Die Stromschiene 11b ist ferner mittels eines vertikalen Kontaktelements 12 ' ' an ein Schaltelement der Schaltvorrichtung 16 angeschlossen. Das entsprechende Schaltelement der Schaltvorrichtung 16 ist mit seinem anderen Kontakt an die elektrische Durchführung 13 angeschlossen.
Die Stromschienen 11a, 11c der ersten Zuleitungen sind an weitere, der ersten und der zweiten Stromphase zugeordnete, in dieser Figur nicht sichtbare Sicherungen und an, in dieser Figur nicht sichtbare weitere Schaltelemente der Schaltvorrichtung 16 angeschlossen, wobei die weiteren Schaltelemente elektrisch mit dem entsprechenden Leistungskondensator oder mit der entsprechenden Wicklung eines dreiphasigen Leistungskondensators verbunden sind.
Zuleitungen, insbesondere die Stromschienen 11 und 11a - 11c, können komplett im Formkörper 1 verborgen sein. Die Stromschiene 14 liegt in dieser Variante im ersten Hohlraum frei.
In der Trägerplattform sind bei mehr- bzw. dreiphasigen Anwendungen vorzugsweise mehrere, in der Figur 8 drei Metallisierungsebenen ME1, ME2 und ME3 (= Ebenen für die elektrischen Leitungen) vorgesehen, die als Verdrahtungsebenen zur drahtfreien Verschaltung von Bauelementen miteinander oder mit Phasen-Stromschienen dienen. Zwei Metallisierungsebenen sind durch eine dielektrische Schicht aus Faserverbundwerkstoff voneinander getrennt.
Es wird darüber hinaus eine Blindstrom-Kompensationseinheit angegeben, bei der mehrere elektrische Bauelemente, beispielsweise Kondensatoren oder aber auch Sicherungen, Schaltschütze bzw. Thyristoren und gegebenenfalls auch Sicherheitseinrichtungen integriert sind. Die wenigstens einige der e- lektrischen Bauelemente sind drahtfrei miteinander verschaltet. Eine solche drahtfreie Verschaltung gelingt beispielsweise mit einer der hier angegebenen Trägerplattformen, in der fest eingebaute Stromschienen vorgesehen sind. Die draht- freie Verschaltung von elektrischen Bauelementen hat den Vorteil, dass der Montageaufwand für die Herstellung der Vorrichtung bzw. des Strom-Kompensationsmoduls verringert werden kann, womit Herstellungskosten gesenkt werden können.
Je nach Anwendung kann die Haube z. B. durch Klebung oder Verguss dicht mit dem Formkörper abschließen oder als ein abnehmbares Teil ausgeführt sein. Eine abnehmbare Haube hat den Vorteil, dass die darunter angeordneten Bauteile bei Ausfall leicht austauschbar sind.
In Figur 6 ragt die erste Haube 2 in die Vertiefung des Formkörpers 1 hinein und ist dort durch einen Verguss befestigt. Eine dauerhafte Dichtklebung bzw. Abdichtung zwischen der Haube, insbesondere einem Metalldeckel und dem Formkörper kann durch die Anpassung ihrer thermischen Ausdehnungskoeffizienten erreicht werden. Der Ausdehnungskoeffizient des Vergusses ist vorzugsweise auch angepasst. Die Anpassung der Ausdehnungskoeffizienten bedeutet, dass ihre relative Abwei- chung einen bestimmten, durch die Anwendung festgelegten Wert nicht übersteigt .
Die zweite Haube 3 ist auf den Absatz des Formkörpers 1 aufgesetzt und ist grundsätzlich abnehmbar. Prinzipiell ist es möglich, auch die zweite Haube dicht mit dem Formkörper abzuschließen.
Auch die erste Haube 2 kann abnehmbar ausgeführt sein, falls die Austauschbarkeit der Kondensatoren gewünscht ist. In diesem Fall kann ein Kondensatorwickel z. B. mit Steckkontakten ausgestattet sein.
In Figur 7 sind Zuleitungen als Kontaktleisten ausgebildet, wobei vertikale Kontaktelemente 12 ' , 12 ' ' an den Stromschienen 11a, 11b und 11c vorzugsweise durch Schweißen befestigt sind. Die vertikalen Kontaktelemente 12', 12 ' ' stellen Hohl- zylinder dar, wobei ein Hohlzylinder vorzugsweise ein Innengewinde aufweist. Die vertikalen Kontaktelemente können aus Messing bestehen.
Das vertikale Kontaktelement 12 ' einer bestimmten Zuleitung ist gemäß Figuren 6, 9 einem ersten Einbauplatz zugeordnet, welcher für die Sicherung 15 vorgesehen ist. Das vertikale Kontaktelement 12' ' ist einem zweiten Einbauplatz zugeordnet, welcher für das entsprechende Schaltelement der Schaltvorrichtung 16 vorgesehen ist.
In Figur 7 ist angedeutet, dass die Stromschienen 11a, 11b und 11c unterschiedlicher erster Zuleitungen in verschiedenen Metallisierungsebenen angeordnet sein können. Dabei weisen die vertikalen Kontaktelemente 12'' unterschiedlicher Zuleitungen verschiedene Höhen auf und sind so ausgerichtet, dass sie bis auf ihre Oberseite vollständig im Formkörper 1 der Trägerplattform eingeschlossen sind. Möglich ist es auch, dass die vertikalen Kontaktelemente teilweise aus der Plattform hinausragen und z. B. weitere Montageeinrichtungen tragen.
Eine jede der parallel verlaufenden ersten Zuleitungen bildet eine eigene Kontaktleiste. Die Stromschienen verschiedener Kontaktleisten sind vorzugsweise in verschiedenen Metallisierungsebene angeordnet und beispielsweise einer bestimmten Stromphase zugeordnet. Eine Anordnung verschiedener Zuleitungen in parallelen Ebenen gestattet eine kompakte Verschaltung im Modul, wobei insbesondere die den verschiedenen Stromphasen zugeordneten Zuleitungen übereinander geführt werden und sich in der senkrechten Projektion sogar kreuzen können, wobei durch die dazwischenliegende dielektrische Schicht eine Kurzschlussgefahr ausgeschlossen ist.
Eine Stromschiene kann Verzweigungen und dabei mehr als nur zwei Innenanschlüsse bzw. vertikale Kontaktelemente aufweisen. Die Stromschiene einer Zuleitung kann auch z. B. mit der Stromschiene einer weiteren Zuleitung oder einer Phasen- Stromschiene verschweißt sein.
Figur 9 zeigt einen schematischen Querschnitt des Moduls gemäß der Figur 6 in einer Ebene, die parallel zur Richtung der Phasen-Stromschienen 41 - 43 verläuft, und senkrecht zur Ebene, in der die Achsen der Phasen-Stromschienen liegen. In dieser Variante sind pro Stromphase zwei Sicherungen 15 vorgesehen, die an dieselbe Metallisierungsebene angeschlossen sind. Figur 10 zeigt einen schematischen Querschnitt des Moduls gemäß der Figur 6 in einer Ebene, die parallel zur Ebene verläuft, in der die Achsen der Phasen-Stromschienen liegen.
Figur 10 zeigt darüber hinaus Trennstege 100, die in die Trägerplattform integriert sind und vorzugsweise einstückig aus dem Faserverbundwerkstoff des Formkörpers geformt sind. Diese Trennstege 100 verlaufen parallel zueinander und verlängern jeweils die Kriechstrecke zwischen zwei Anschlüssen, die zu verschiedenen Schützschaltern 16 gehören.
Figur 11A zeigt ein weiteres Moduls im schematischen Querschnitt senkrecht zu den Achsen der Phasen-Stromschienen. Figur 11B zeigt dieses Modul im schematischen Querschnitt parallel zu den Achsen der Phasen-Stromschienen. Hier sind in einem ersten Modulbereich mehrere (insgesamt zwölf) Kondensatorwickel angeordnet, welche zu einem Kondensator-Wickelpaket zusammengefasst sind und hier die erste Funktionsgruppe des Moduls bilden. Das Kondensator-Wickelpaket ist in dieser Variante von der vorzugsweise metallischen Haube 2 derart isoliert, dass ein zwischen dem Kondensator-Wickelpaket, der Trägerplattform und der ersten Haube 2 gebildete Zwischenraum z. B. mit einer Molekularsieb-Granulatfüllung gefüllt ist. Diese Füllung sorgt für eine gute thermische Ankoppelung des Kondensator-Wickelpakets an die Haube bzw. zur Abführung der im Betrieb entstehenden Wärme. Diese Füllung dient außerdem als Feuchte- und Lärmschutz. Auch weitere geeignete Füllstoffe, insbesondere Vergussmassen bzw. Harze oder Granulate können als Füllung verwendet werden. Die Granulatfüllung ist in Figur 11A durch eine Schraffur dargestellt.
Zur Abführung der Wärme können zusätzlich an die Kondensatorwickel angeschlossene Blechteile eingesetzt werden. In einander gegenüber liegenden Außenwänden des Formkörpers 1 sind je zwei Inserts 18c eingebettet.
Im ersten Modulbereich ist ein Temperaturfühler 81 und zur Ü- berwachung des Innendrucks ein Überdrucksensor 82 angeordnet. Der Überdrucksensor 82 bzw. ein Überdruckschalter ist vorzugsweise im Bereich der Haube 2 angeordnet .
Der Überdruck im ersten Modulbereich baut sich infolge selbstheilender Durchschläge oder bei Überlastung durch nichtselbstheilende Durchschläge auf und führt zur entsprechenden Ausbeulung der ersten Haube 2. Der Überdrucksensor ist an eine externe Steuereinheit angeschlossen, die bei Ü- berdruck im ersten Modulbereich z. B. über den Steueran- schluss 7 gemäß Figur 9 an die Schaltvorrichtung 16 ein Signal zum Abschalten der Funktionseinheit herausgibt. Der Temperaturfühler 81 ist einer Schalteinheit, z. B. Temperatur- Schalteinheit zugeordnet, welche bei thermischer Überlastung für Trennung der Funktionseinheit des Moduls vom Netz sorgt beispielsweise ebenfalls mittels der Schaltvorrichtung 16.
Das Modul kann zudem beispielsweise eine Überdruck-Abreißsicherung enthalten, welche die Ausbeulung der Haube 2, d. h. den Überdruck im ersten Modulbereich, beim Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes des Innendrucks z. B. mittels einer Membran oder eines Stahlseils zur Auslösung eines Abreißmechanismus umsetzt. Die Überdruck-Abreißsicherung ist vorzugsweise in einer an den Kondensator angeschlossenen e- lektrischen Zu- oder Ableitung angeordnet .
Die Schaltvorrichtung 16 ist mit der Durchführung 13 mittels einer Zuleitung 86 verbunden. Der Schnitt A'-A' des in Figur 11A vorgestellten Moduls ist in Figur 11B gezeigt. Zur Abführung der Wärme von Kondensatorwickeln können Kühlbleche vorgesehen sein. Es ist ein Konstruktionsraum 77a für ein kompaktes, vorzugsweise ölimpräg- niertes LC-Glied mit Lastkapazität vorgesehen. Daher ist der Konstruktionsraum vorzugsweise öldicht abgeschlossen.
Ein beispielhafter Aufbau der Durchführung 13 ist in Figur 13A gezeigt .
Figur 12A zeigt den Aufbau von Innenanschlüssen der Phasen- Stromschienen 41, 42, 43. Eine Stromschiene la ist an ihrem einen Ende mit der Phasen-Stromschiene 41 verschweißt. An ihrem gegenüberliegenden Ende ist die Stromschiene la mit einem vertikalen Kontaktelement lb verschweißt. In gleicher Weise sind die Phasen-Stromschienen 42 und 43 mit Stromschienen 2a bzw. 3a verschweißt. Die Stromschienen 2a und 3a weisen jeweils ein vertikales Kontaktelement 2b bzw. 3b auf.
Die Stromschienen la, 2a, 3a verlaufen in einer Projektionsebene quer zu den Phasen-Stromschienen 41 bis 43. Dabei sind die Stromschienen la, 2a und 3a - wie in Figur 12B angedeutet - so ausgebildet, dass sie teilweise (insbesondere in den Kreuzungsbereichen) in einer anderen Metallisierungsebene als die Phasen-Stromschienen verlaufen und die anderen Phasen- Stromschienen nicht berühren. Die Stromschienen la bis 3a können z. B. einen Abstandhalter 101 bzw. Sockel aufweisen, der auf der entsprechenden Phasen-Stromschiene angeordnet und fest mit dieser oder mit der Stromschiene la, 2a, 3a verbunden ist. Die vertikalen Kontaktelemente lb bis 3b weisen vorzugsweise unterschiedliche Höhen auf, wobei jedes vertikale Kontaktelement lb, 2b bzw. 3b den Anschluss zu einer eigenen, der Stromphase entsprechenden Metallisierungsebene gewährleistet. Die vertikalen Kontaktelemente lb bis 3b können aber auch die gleiche Höhe haben und dabei z. B. jeweils einen von der 0- berfläche des Formkörpers her zugänglichen, vorzugsweise auch zur Montage von Bauelementen geeigneten Kontaktbereich aufweisen. Diese vertikalen Kontaktelemente können beispielsweise Innenanschlüsse der Trägerplattform zum Anschließen eines Bauelements, vorzugsweise einer Sicherung 15, bilden.
Die Ausführung von Phasen-Stromschienen ist ohne weiteres auf andere, z. B. als Zuleitungen vorgesehene Stromschienen übertragbar.
In Figur 13A ist die Durchführung 13 gezeigt, die teilweise im Formkörper 1 der Trägerplattform eingebettet ist. Die Durchführung 13 weist einen Stecker 83a und eine im Formkörper 1 der Trägerplattform eingebettete Buchse 84 auf. Auf dem Stecker 83a ist eine Buchse 83b angebracht, an welche die als Zuleitung zu den Kondensatoren bzw. zum ersten Modulbereich dienende Stromschiene 14 angeschlossen ist. Die Buchse 83b ist vorzugsweise ein runder Steckkontakt, der einen nachträglichen Austausch bzw. Reparatur von Kondensatorwickeln ermöglicht .
Die Buchse 84 der Durchführung 13 ist mittels eines eingeschraubten Gewindebolzens 85 mit der im zweiten Modulbereich angeordneten, an die Schaltvorrichtung 16 angeschlossenen Zuleitung 86 elektrisch und mechanisch fest verbunden. Figur 13B zeigt, wie die erste Phasen-Stromschiene 41 mittels einer Schraube 44 mit der Stromschiene 11 verbunden sein kann. Im Formkörper 1 ist eine Ausnehmung 49 zur direkten Kontaktierung der Phasen-Stromschiene 41 vorgesehen.
Figur 14 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Phasenschieber-Einrichtung,, die modular aufgebaut ist. Vorgesehen ist ein Schaltschrank 150, der beispielsweise aus Metall bestehen kann und der genügend Platz für mehrere einzelne Phasenschieber-Module 110, 111 bietet. Die benötigte Anzahl von Phasenschieber-Modulen 110, 111, welche sich im Wesentlichen aus der zu verarbeitenden elektrischen Blindleistung ergibt, werden übereinander angeordnet und mittels Befesti- gungselementen 141 an Montageschienen 132, 131 befestigt. Die Befestigungselemente 141 können vorzugsweise in den im Gehäuse der einzelnen Phasenschieber-Module angeordneten Inserts befestigt werden. Die Befestigung erfolgt vorzugsweise mittels Schraubverbindungen.
Die einzelnen Phasenschieber-Module 110, 111 sind auch untereinander mittels Kontaktelementen 120 verbunden. Die Kontaktelemente 120 verbinden dabei insbesondere die Phasen- Stromschienen 41, 42, 43 miteinander. Insbesondere ist es vorteilhaft, die Kontaktelemente 120 für eine Schraubverbindung mit den Phasen-Stromschienen vorzusehen.
Die Figuren 15 und 16 zeigen ein Sicherheitskonzept in einer schematischen Darstellung. Der Formkörper 1 einer Trägerplattform ist auf der Oberseite mittels der Haube 2 (nur schematisch und gestrichelt dargestellt) abgedichtet. Auf der Oberseite, im hermetisch dichten Teil der Anordnung ist ein Kondensator C angeordnet. Vorzugsweise wird eine Leckrate von 4 bis 6 x 10 ~6 mbar x Liter/Sekunde erreicht. Es handelt sich dabei beispielsweise um einen Hochleistungskondensator. Der Kondensator umfasst einen Kondensatorwickel 170, der auf das Äußere eines Kernrohres 160 aufgewickelt ist. Das Kernrohr ist innen hohl und bietet Platz für einen Temperaturfühler 81. Der Temperaturfühler 81 befindet sich hier in etwa im Zentrum des Kondensators, das ist auch die Stelle, wo die Temperatur des Kondensators bei Stromfluss am größten ist. Dieses Gebiet wird auch "Hot -Spot" genannt. Durch die Anordnung des Temperaturfühlers 81 in der Nähe des Hot-Spots kann für eine äußerst schnelle Auslösung des Sicherungsmechanismus bei Übersteigen einer bestimmten Temperatur gesorgt werden. Die entstandene Wärme muss dann nämlich nicht noch zeitverzögernde Wege zurücklegen, um von der Wärmequelle zum Temperaturfühler 81 zu gelangen.
Der Temperaturfühler 81 ist mittels einer Leitung 180 gekoppelt mit einer Schaltvorrichtung 16, die hier nur für eine beispielhafte Phase P vorgesehen ist und die die Phase P mit dem Kondensator verbindet. Im Wesentlichen besteht die Schaltvorrichtung 16 aus einem Trennschalter, der bei ansprechender Schaltvorrichtung den Kondensator C von der Phase P und damit vom Netz trennt. Bei Auslösen des Temperaturfühlers
81 übermittelt dieser über die Leitung 180 ein Signal an die Schaltvorrichtung 16, um den Kondensator im Fehlerfall abzuschalten .
Es ist darüber hinaus auf der Unterseite des Formkörpers, also im nicht notwendigerweise hermetisch dichten Teil der Vorrichtung ein Überdrucksensor angebracht . Der Überdrucksensor
82 kann jedoch auch an jeder anderen geeigneten Stelle, insbesondere im Innern des oberen Volumens der Anordnung oder auch in der Haube 2 angeordnet sein. Die Kopplung des Überdrucksensors 82 geschieht mittels eines Inserts 190, welches von Kunststoffmaterial bzw. von Verbundmaterial umpresst ist und damit gegen das Kunststoffmaterial abgedichtet ist. Des weiteren umfasst der Überdrucksensor 82 einen Druckfühler 210, welcher in das Insert eingeschoben ist und mittels einer Dichtung 200 abgedichtet ist. Die Gesamtheit Formkörper 1, Inset 190, Druckfühler 210 und Dichtung 200 dichtet also den oberen Teil der Anordnung vom unteren Teil, d.h. von der Unterseite der Plattform ab.
Der Überdrucksensor 82 ist ebenfalls mittels einer Leitung 180 mit der Schaltvorrichtung 16 gekoppelt und kann somit für ein Abschalten des Kondensators von der Phase P bei Anstehen eines Überdrucks sorgen.
Gegebenenfalls kann noch eine Sicherung 15 in Reihe zur Schaltvorrichtung 16 geschaltet sein.
Die beschriebenen Vorrichtungen wurden nur aufgrund von wenigen Ausführungsbeispielen dargestellt, sind aber auf diese nicht beschränkt .
Alle Aspekte und Merkmale der Vorrichtungen können beliebig miteinander sowie mit anderen an sich bekannten Maßnahmen, z. B. zur Befestigung der Komponenten oder zur Ausgestaltung von Durchführungs- und Kontaktelementen, kombiniert werden. Die Anzahl der genannten Komponenten und der separat auszubildenden Modulbereiche kann variieren. Bezugszeichenliste
1 Formkörper la Stromschiene lb vertikales Kontaktelement
2 erste Haube 2a Stromschiene-
2b vertikales Kontaktelement
3 zweite Haube 3a Stromschiene
3b vertikales Kontaktelement
7 (mehrpoliger) Schützsteueranschluss
8 Öffnung
10 Vertiefung
11 Stromschiene 11a, 11b, 11c Stromschiene
12, 12', 12'' vertikales Kontaktelement
13 elektrische Durchführung
14 Stromschiene
15 Sicherung
16 Schaltvorrichtung (Schützschalter) 18 Vertiefung im Formkörper
18c Befestigungselement (Insert)
20 Hohlraum
21 Befestigungslasche
22 Bohrung in der Befestigungslasche 21 31, 32 Primäranschlüsse eines LC-Elements Wl 33, 34 Sekundäranschlüsse eines LC-Elements Wl 31', 33' interne Anschlüsse eines LC-Teilwickels (Wlb) zum Anschließen eines weiteren LC-Teilwickels (Wla) ', 34' interne Anschlüsse eines LC-Teilwickels (Wla) zum Anschließen eines weiteren LC-Teilwickels (Wlb) erste Phasen-Stromschiene zweite Phasen-Stromschiene dritte Phasen-Stromschiene Schraube Ausnehmung in der Trägerplattform Außenanschluss der ersten Phasen-Stromschiene Außenanschluss der zweiten Phasen- Stromschiene Außenanschluss der dritten Phasen- Stromschiene Außenanschluss der ersten Phasen-Stromschiene Außenanschluss der zweiten Phasen-Stromschiene Außenanschluss der dritten Phasen-Stromschienea Konstruktionsraum für eine Induktivität Temperaturfühler Überdrucksensora Steckerb Buchse Buchse Gewindebolzen Zuleitung, 91' U-Kerna, 91a' Stirnfläche des Kernschenkels Kernhülse Dielektrische Folie Isolierende Schicht Gehäuse eines kompakten LC-Elements Wl , elektrische Verbindung zwischen Bl und Bl ' elektrische Verbindung zwischen B2 und B2 ' Einsatz aus magnetischem Material0 Trennsteg1 Abstandhalter 110, 111 Phasenschieber-Modul
120 Kontaktelement
131, 132 Montageschiene
141 Befestigungselement
150 Schaltschrank
160 Kernrohr
170 Kondensatorwickel
180 Leitung
190 Insert
200 Dichtung
210 -Druckfühler
Bl erste Metallfolie
B2 zweite Metallfolie
C Kapazität
CLI, CL2 CL3 Lastkapazität
L Induktivität
L' Entladeinduktivität
R Entladewiderstand
Ll, L2 , L3 Anschlüsse der Stromphasen im Dreiphasensystem
Wl, W2, W3 LC-Element
Wla erster LC-Teilwickel
Wlb zweiter LC-Teilwickel
PEN Nullleiter
ME1 erste Metalllage
ME2 zweite Metalllage
ME3 dritte Metalllage h, hl Höhe b Breite t Tiefe p Phase
A erste Harzzusammensetzung
B zweite Harzzusammensetzung
G Glasanteil c, Ausdehnungskoeffizient

Claims

Patentansprüche
1. Trägerplattform, umfassend:
- einen Formkörper (1), der einen Faserverbundwerkstoff enthält, mit einem Anteil von Armierungsglasfasern,
- wobei im Formkörper (1) eine Stromschiene (11a, 11b, 11c) angeordnet ist,
- wobei jede Stromschiene über ihr zugeordnete Kontaktelemente kontaktierbar ist.
2. Trägerplattform nach Anspruch 1, wobei die Stromschiene (11a, 11b, 11c) zumindest teilweise im Formkörper (1) eingebettet ist.
3. Trägerplattform nach Anspruch 1, wobei ein Kontaktelement Bestandteil einer Stromschiene (11a, 11b, 11c) ist.
4. Trägerplattform nach Anspruch 3, wobei eine Stromschiene (11a, 11b, 11c) formschlüssig im Formkörper (1) eingebettet ist.
5. Trägerplattform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die relative Abweichung der thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Formkörper und Stromschiene 30 % nicht ü- berschreitet .
6. Trägerplattform nach Anspruch 5, wobei ein Kontaktelement (12, 12') senkrecht zur Stromschiene (11a, 11b, 11c) steht.
7. Trägerplattform nach Anspruch 6, wobei ein Kontaktelement (12, 12') formschlüssig im Formkör- per (1) eingebettet ist.
8. Trägerplattform nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein Kontaktbereich einer Stromschiene (11a, 11b, 11c) als Außenanschluss ausgebildet ist.
9. Trägerplattform nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei zumindest ein Kontaktelement als Innenanschluss zum Anschließen eines elektrischen Bauelements ausgebildet ist.
10. Trägerplattform nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Formkörper (1) zur Bildung eines Gehäuses mit einer Haube (2, 3) verbunden ist.
11. Trägerplattform nach Anspruch 10, mit elektrischen Bauelementen, wobei zumindest ein Teil der elektrischen Bauelemente an der Haube (2) befestigt ist.
12. Trägerplattform nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei Stromschienen (11a, 11b, 11c) im Faserverbundwerkstoff eingegossen oder durch den Faserverbundwerkstoff u presst sind.
13. Trägerplattform nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Kontaktelemente (12, 12') zumindest teilweise im Faserverbundwerkstoff eingegossen oder durch den Faserverbundwerkstoff umpresst sind.
14. Trägerplattform nach einem der Ansprüche -1 bis 13, wobei der Formkörper (1) zwei mechanisch fest miteinander verbundene Teile aufweist, wobei in mindestens einem der Teile nach innen gewandte Vertiefungen zur Aufnahme der Stromschienen (11a, 11b, 11c) ausgebildet sind, wobei die beiden Teile der Trägerplattform mechanisch fest mit den Stromschienen verbunden sind.
15. Trägerplattform nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei zumindest eine Stromschiene als Phasen-Stromschiene (41, 42, 43) ausgebildet ist, welche Außenanschlüsse (51, 52, 53, 61, 62, 63) zum Anschließen an ein Netz mit wenigstens einer Stromphase aufweist, wobei die Anzahl von Phasen-Stromschienen (41, 42, 43) der Anzahl der Stromphasen entspricht.
16. Modul zum Anschließen _an ein zumindest einphasiges Netz,
- mit einem Gehäuse, das eine Trägerplattform nach einem der Ansprüche 1 bis 15 und mindestens eine fest mit dem Formkörper (1) verbundene Haube (2, 3) aufweist,
- enthaltend eine Funktionseinheit, die pro Stromphase mindestens eine Kapazität (C) enthält .
17. Modul nach Anspruch 16, mit einem ersten Modulbereich, der zwischen dem Formkörper (1) und einer ersten Haube (2) gebildet ist, mit einem zweiten Modulbereich, der zwischen dem Formkörper (1) und einer zweiten Haube (3) gebildet ist, wobei eine erste, zumindest Kapazitäten umfassende Funktionsgruppe im ersten Modulbereich angeordnet ist, wobei eine zweite, zumindest Sicherungen (15) umfassende Funktionsgruppe im zweiten Modulbereich angeordnet ist.
18. Modul nach einem der Ansprüche 16 bis 17, bei dem als weitere Bauelemente Induktivitäten (L) vorgesehen sind.
19. Modul nach einem der Ansprüche 16 bis 18, bei dem die erste oder zweite Funktionsgruppe mindestens eine Schaltvorrichtung (16) umfasst.
20. Modul nach einem der Ansprüche 16 bis 19, das zumindest einen Sensor, zum Erfassen einer physikalischen Größe umfasst, wobei der Sensor im ersten Modulbereich angeordnet ist .
21. Modul nach Anspruch 16, bei dem der Sensor ein Temperaturfühler (81) oder ein Überdrucksensor (82) ist.
22. Modul nach einem der Ansprüche 16 bis 21, bei dem als weitere Bauelemente Entladewiderstände (R) oder Entladeinduktivitäten (L1) vorgesehen sind, die jeweils parallel zu einer Kapazität geschaltet sind.
23. Modul nach einem der Ansprüche 16 bis 22, bei dem sich der thermische Ausdehnungskoeffizient einer Stromschiene um höchstens 4% von dem des Formkörpers (1) unterscheidet .
24. Modul nach einem der Ansprüche 16 bis 23, das kompakte LC-Elemente (Wl, W2 , W3 ) , enthaltend mindestens einen LC-Wickel, umfasst.
25. Modul nach Anspruch 24, bei dem zumindest ein LC-Element (Wl, W2 , W3) zwei elektrisch miteinander verbundene LC-Teilwickel (Wla, Wlb) aufweist, wobei dieses LC-Element (Wl, W2 , W3) einen magnetischen Ringkern aufweist, wobei die LC-Teilwickel (Wla; Wlb) Metallfolien (Bl, Bl ' ; B2 , B2 ' ) aufweisen, die um verschiedene Schenkel des Ringkerns gewickelt sind.
26. Modul nach Anspruch 25, wobei der Ringkern als UU-Kern ausgebildet ist, wobei der UU-Kern zwei U-Kerne (91, 91') umfasst, die mit
Stirnflächen (91a, 91a') ihrer Schenkel einander zugewandt sind.
27. Modul nach Anspruch 26, wobei zwischen den beiden U-Kernen (91, 91') ein Einsatz (98) aus einem magnetischen Material angeordnet ist.
28. Modul nach einem der Ansprüche 25 bis 27, bei dem der LC-Wickel mit einer Lastkapazität beschaltet ist.
29. Trägerplattform, umfassend: einen Formkörper (1) , der aus einem Faserverbundwerkstoff besteht, welcher einen Anteil von Armierungsglasfasern enthält, wobei im Formkörper (1) Stromschienen (11a, 11b, 11c) angeordnet sind, wobei jede Stromschiene über ihr zugeordnete Kontakt - elemente kontaktierbar ist, wobei die Kontaktelemente jeweils einen freiliegenden Kontaktbereich aufweisen, wobei zumindest eine der Stromschienen (11a, 11b, 11c) zumindest teilweise formschlüssig im Formkörper (1) integriert ist .
30. Blindleistungs-Kompensationsvorrichtung, bei der auf einem Träger ungehäuste elektrische Bauelemente angeordnet sind und bei der ein mehrere ungehäuste Bauelemente einschließendes gemeinsames Gehäuse vorgesehen ist.
31. Sicherheitsvorrichtung für einen Kondensator, bei der ein Temperaturschalter im Inneren des umwickelten Kernrohrs des Kondensators angeordnet ist .
32. Vorrichtung zur Blindstromkompensation, bei der in Reihe zu einem oder mehreren Kondensatoren ein Thyristor zum Schalten der Kondensatoren an ein Netz vorgesehen ist.
33. Vorrichtung zur Blindstromkompensation, bei der mehrere gleiche Phasenschiebermodule in Reihe hintereinander geschaltet sind.
34. Blindstrom-Kompensationsvorrichtung, bei der elektrische Bauelemente drahtfrei miteinander verschaltet sind.
35. Vorrichtung zur Blindstromkompensation, die eine Blindleistung > 20 kvar verarbeiten kann, deren Gewicht < 50 kg ist und deren Volumen < 100 1 beträgt.
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