NL9201293A - Schakel- en verdeelinrichting voor het gecentraliseerd besturen van elektrische belastingen. - Google Patents

Description

Schakel- en verdeelinrichting voor het gecentraliseerd besturen van elektrische belastingen.

Aanvraagster noemt als uitvinders:

Morskieft, Elisabeth J.M.; Bartels, Willem; Groenenboom, Maarten.

De uitvinding heeft betrekking op een schakel- en verdeelinrichting voor gebruik in een stelsel voor het gecentraliseerd besturen van de energievoorziening van elektrische belastingen, zoals elektromotoren, omvattende een centrale behuizing waarin elektrische schakel-, beveili-gings- en/of meetapparatuur in modulevorm als zogeheten schakelmodules is opgesteld, zodanig dat een belasting of groep van belastingen elk via elektrische energietoevoerleidingen op een dergelijke schakelmodule kan worden aangesloten, en met de bijbehorende schakel-, beveiligings- en/of meetapparatuur verbonden besturingsapparatuur, welke besturingsappara-tuur via een communicatieverbinding met een centrale besturingseenheid kan worden verbonden, voor het gecentraliseerd besturen van de schakelmodules .

Schakel- en verdeelinrichtingen van deze soort worden in de praktijk toegepast voor het centraal op afstand bedienen, het beveiligen en het meten en signaleren van de bedrijfstoestand van elektrische belastingen. Zoals bijvoorbeeld elektromotoren voor het sturen van een proces in de procesindustrie, elektrische pompen in een pompinstallatie, elektromotoren voor het aandrijven van machines in een fabriek en dergelijke. In de Engelstalige literatuur spreekt men in het bijzonder bij mo-torbesturingen in dit verband ook over "Motor Control Centers (MCC's)".

De afzonderlijke schakelmodules hebben veelal de vorm van uit de centrale behuizing uitneembare laden, zoals bijvoorbeeld de in het Europese octrooischrift 0.163.572 beschreven schakel- en verdeelinrichting, waarmee de hierop aangesloten elektrische belastingen gecentraliseerd, op afstand kunnen worden bestuurd. De elektrische schakel-, beveiligings- en/of meetapparatuur en de hiermee verbonden besturingsapparatuur voor het in- en uitschakelen van de schakelapparatuur, het bewaken van de bedrijfsstroom, het automatisch herinschakelen na spanningsuitval, het verwerken van beheerinformatie, enz. zijn daarbij als geheel in een lade ondergebracht.

Op grond van veiligheidsvoorschriften, in het bijzonder met betrekking tot brandpreventie, mag er in en tussen de diverse laden geen luchtstroming kunnen ontstaan. In de praktijk betekent dit dat de temperatuur in een lade tot boven 70°C kan oplopen als gevolg van de, door de schakel-, beveiligings- en/of meetapparatuur vloeiende bedrijfsstroom ontwikkelde warmte. Omdat de besturingsapparatuur in het algemeen een groot aantal standaard elektronische componenten bevat, waarvan de specificaties een maximale omgevingstemperatuur van ca 55°C voorschrijven, dient bij het opstellen van de diverse componenten in een lade en het dimensioneren hiervan terdege rekening te worden gehouden met de tijdens bedrijf hierin optredende temperatuur.

Aan de uitvinding ligt bijgevolg in eerste instantie de opgave ten grondslag een schakel- en verdeelinrichting van de, in de aanhef genoemde soort zodanig te verbeteren, dat deze efficiënt geassembleerd en gedimensioneerd kan worden, zonder rekening te hoeven houden met een nadelige temperatuursinvloed van de schakel-, beveiligings- en meetapparatuur op de bijbehorende besturingsapparatuur.

Overeenkomstig de uitvinding is dit aldus opgelost, dat de besturingsapparatuur van de betreffende schakelmodules in modulevorm als zogeheten besturingsmodules in één of meer afzonderlijke deelbehuizingen is opgesteld.

Door het overeenkomstig de uitvinding als afzonderlijke besturingsmodules naast de schakelmodules uitvoeren van de besturingsapparatuur wordt het voordeel van een modulaire opbouw gecombineerd met de mogelijkheid om zowel de schakelmodules als de besturingsmodules optimaal te dimensioneren met betrekking tot voorschriften op het gebied van de bedrijfstemperatuur, een efficiënte opstelling van de componenten in de modules en uniformiteit in het ontwerp daarvan.

Hoewel het afzonderlijk uitvoeren van de besturingsmodules de mogelijkheid schept om deze buiten de centrale behuizing, desgewenst op afstand hiervan, op te stellen, verdient het echter de voorkeur om de genoemde deelbehuizing of deelbehuizingen waarin de besturingsmodules zijn ondergebracht, desgewenst losneembaar, in de centrale behuizing op te stellen. Bij voorkeur worden de schakelmodules en de bijbehorende besturingsmodules aangrenzend aan elkaar in de centrale behuizing opgesteld.

Om gemakkelijk aan de eisen van de maximale bedrijfstemperatuur van de, in de besturingsmodules toegepaste elektronische componenten te kunnen voldoen, zijn in een weer verdere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding de deelbehuizing of deelbehuizingen van de besturingsmodules aan of nabij de boven en onder gelegen einden van convectieopeningen voorzien, voor het bewerkstelligen van natuurlijke convectie in de deelbehuizing of deelbehuizingen. Let wel, op grond van de eerder genoemde eisen omtrent brandpreventie is er geen luchtstroming in of tussen schakelmodules toegestaan.

In een praktische uitvoeringsvorm van de schakel- en verdeelinrichting volgens de uitvinding zijn de schakelmodules en de besturingsmodu-les boven elkaar gerangschikt, hetgeen convectie bevordert en zijn de besturingsmodules in het zogeheten kabelcompartiment van de centrale behuizing opgesteld, dat wil zeggen de ruimte in de centrale behuizing waarin de elektrische energietoevoerleidingen vanaf de schakelmodules naar de betreffende belastingen zijn geconcentreerd. Hoewel bij nominale belasting in het kabelcompartiment een zekere temperatuursverhoging optreedt, bedraagt deze aanzienlijk minder dan de temperatuursverhoging in een schakelmodule.

De besturingsmodules kunnen met voordeel in de voor montagewerk-zaamheden beschikbare ruimte in de kabelcompartimenten worden opgesteld. De afmetingen van de centrale behuizing als geheel hoeven derhalve door het afzonderlijk uitvoeren van de besturingsmodules niet toe te nemen. Door het losneembaar uitvoeren van de deelbehuizing of deelbehuizingen met de besturingsmodules kunnen deze tijdens montagewerkzaamheden worden verwijderd. Wanneer de kabels op hun plaats zitten kunnen de besturingsmodules weer in het kabelcompartiment worden geplaatst. Deze bevinden zich dan in de "binnenbocht" van de bekabeling naar de belastingen.

In een dergelijke schakel- en verdeelinrichting kunnen zich de elektrische energietoevoerleidingen (sterkstroomleidingen) naar de diverse aangesloten of aan te sluiten belastingen en de elektrisch geleidende communicatie- en besturingsleidingen elektrisch gezien dicht bij elkaar bevinden. Derhalve bestaat er een noodzaak om ongewenste wederzijdse elektromagnetische beïnvloeding van de energietoevoerleidingen op de communicatie- en besturingsleidingen zo gering mogelijk te doen zijn. Dit om ervoor te zorgen dat er o.a. een gegarandeerd nulpotentiaal voor de besturingsapparatuur beschikbaar is dat niet door inductieve of capa-citieve koppeling van de communicatie- en besturingsleidingen met de energietoevoerleidingen wordt aangetast. Hierbij kan in het bijzonder gedacht worden aan ongewenste elektromagnetische beïnvloeding bij het optreden van spannings- en stroompulsen in de elektrische energietoevoerleidingen, alsmede bij het optreden van kortsluitstromen in deze leidingen, welke magnetische velden van een relatief hoge sterkte kunnen veroorzaken.

In een nog weer verdere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding zijn de deelbehuizing of deelbehuizingen, waarin de besturingsmodules zijn opgesteld, daarom van een tegen elektromagnetische beïnvloeding afschermende ommanteling voorzien.

In plaats van een afzonderlijke afscherming per module wordt in deze uitvoeringsvorm van de uitvinding een aantal modules welke in een deelbehuizing zijn ondergebracht door de betreffende afschermende omman-teling hiervan als geheel afgeschermd.

Naast constructieve voordelen, in vergelijking tot de stand van de techniek waarin de besturingsapparatuur in elke lade afzonderlijk elektromagnetisch van de, in de lade aangebrachte schakel-, beveiligings-en/of meetapparatuur is afgeschermd, heeft de betreffende uitvoeringsvorm volgens de uitvinding ook elektrische en economische voordelen.

In de bekende uitvoeringsvormen is de besturingsapparatuur van elke lade via tegen elektromagnetische beïnvloeding afgeschermde elektrisch geleidende kabel met de zich in de centrale behuizing uitstrekkende communicatieverbinding voor aansluiting op de centrale besturingseenheid verbonden. Naast afgeschermde kabel dienen hiertoe ook speciale, afgeschermde elektromagnetische storing onderdrukkende connectoren te worden toegepast. Door het echter volgens de uitvinding voorzien in tegen elektromagnetische beïnvloeding afschermende deelbehuizingen, kan binnen een dergelijke deelbehuizing worden volstaan met elektromagnetisch onafgeschermde bedrading, terwijl per deelbehuizing kan worden volstaan met één of twee tegen elektromagnetische straling afschermende connectoren voor aansluiting van de betreffende deelbehuizing op de communicatieverbinding. Het kostenbesparende voordeel van de uitvinding komt in het bijzonder tot uitdrukking wanneer laden worden toegepast welke geheel uittrekbaar moeten zijn, dus welke volledig uit de centrale behuizing moeten kunnen worden geschoven, omdat bij de bekende schakel- en ver-deelinrichting hiervoor speciale en bijgevolg relatief dure connector-verbindingen noodzakelijk zijn. Montagetechnisch is het voorts eenvoudiger en bijgevolg goedkoper, om onafgeschermde elektrische bedrading te verwerken in plaats van afgeschermde bedrading.

In de uitvoeringsvorm volgens de uitvinding kunnen de schakelmodules via elektromagnetisch onafgeschermde bedrading en connectorverbin-dingen op de bijbehorende besturingsmodule worden aangesloten, omdat via deze verbindingen met relatief hoge signaalniveaus wordt gewerkt voor het sturen van de schakel- of beveiligingsapparatuur in de betreffende schakelmodule. Door de besturingsmodules en de hierbij behorende schakelmodules dicht aangrenzend aan elkaar in de behuizing op te stellen, overeenkomstig een uitvoeringsvorm van de uitvinding, kan de bedrading tussen een schakelmodule en een besturingsmodule ook relatief kort zijn, hetgeen op zichzelf een maatregel is om ongewenste elektromagnetische koppelingen zo klein mogelijk te doen zijn. Desgewenst kunnen filtercon-nectoren worden toegepast of kan filtering van de signalen met behulp van daartoe geschikte componenten in de besturingsmodules worden uitgevoerd.

Het zal duidelijk zijn dat de genoemde voordelen van de uitvinding ten aanzien van het toepassen van afgeschermde bedrading en dito connec-toren significanter zijn naarmate meer besturingsmodules binnen een gemeenschappelijke deelbehuizing zijn ondergebracht. Het verdient dan ook de voorkeur om alle besturingsmodules van een schakel- en verdeelinrichting in één gemeenschappelijke deelbehuizing te rangschikken.

Als geheel ligt de afscherming tegen ongewenste elektromagnetische beïnvloeding bij de uitvoeringsvorm volgens de uitvinding kwalitatief op een hoger niveau dan bij de bekende oplossingen, dat wil zeggen afzonderlijke afscherming van de besturingsapparatuur per lade, omdat hierbij de kwaliteit van de betreffende afscherming bij elke in- en uitvoer en koppeling met de communicatieverbinding naar de centrale besturingseenheid wordt aangetast.

In een constructietechnisch voordelige uitvoeringsvorm van de, van een tegen elektromagnetische beïnvloeding afschermende ommanteling voorziene deelbehuizing is deze uit meerdere panelen opgebouwd, waarbij aangrenzend opgestelde panelen via elektrisch geleidende dwarsverbindings-elementen onderling elektrisch geleidend met elkaar zijn verbonden, welke dwarsverbindingselementen tevens van mechanische geleidingen zijn voorzien voor het ondersteunen van platen met gedrukte bedrading, waarop de besturingsapparatuur van een betreffende besturingsmodule is gemonteerd.

De betreffende dwarsverbindingselementen vervullen een tweeledige functie, namelijk het bewerkstelligen van een elektrisch geleidende verbinding tussen de diverse panelen, hetgeen belangrijk is om een effectieve afschermende werking te verkrijgen, alsmede het vormen van een ondersteuning voor de diverse platen met gedrukte bedrading waarop de elektronische componenten van een betreffende besturingsmodule zijn gemonteerd .

In een constructief voordelige verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding zijn de connectorverbindingen voor de schakelmodules aan één zijde van de deelbehuizing of deelbehuizingen waarin de besturingsmodules zijn ondergebracht gegroepeerd, waarbij het gedeelte van de afschermende ommanteling ter plaatse gedeeltelijk losneembaar is uitgevoerd. De betreffende connectorverbindingen zijn in deze uitvoeringsvorm gemakkelijk bereikbaar door het verwijderen van de betreffende ommanteling ter plaatse, bijvoorbeeld in het geval van wijzigingen of storingen in de inrichting, zonder dat hiervoor de gehele afschermende ommanteling moet worden verwijderd. Het resterende gedeelte van de ontmanteling verzorgt in deze uitvoeringsvorm van de uitvinding een ruim voldoende afschermende werking om tijdens bedrijf van schakelmodules wijzigingen aan andere schakelmodules c.q. de bijbehorende besturingsmodules uit te voeren.

De dwarsverbindingselementen met hun geleidingen voor het ondersteunen van platen met gedrukte bedrading, bieden de mogelijkheid om de genoemde connectorverbindingen op afzonderlijke platen met gedrukte bedrading te monteren, hetgeen uit montagetechnisch en economisch oogpunt voordelig is wanneer bepaalde componenten van een besturingsmodule, bijvoorbeeld als gevolg van storing, dienen te worden vervangen. In feite is hiermee een modulaire opbouw van de besturingsapparatuur binnen een besturingsmodule mogelijk.

De ommanteling van een deelbehuizing kan met voordeel van aluminium zijn vervaardigd, omdat dit materiaal over het gehele frequentiegebied waarop significante, ongewenste elektromagnetische beïnvloeding kan worden verwacht een goede afscherming biedt. Bij zeer lage frequenties neemt de afschermende werking echter af. Aluminium is op zichzelf een goede stroomgeleider. Oppervlaktebehandeling van het aluminium is echter noodzakelijk en kan problemen veroorzaken bij grote en/of moeilijk hanteerbare afmetingen.

Een materiaal dat bij frequenties in de ordegrootte van 50 Hz een beter afschermende werking heeft dan aluminium is plaatstaal. Echter bij hogere frequenties is de afschermende werking weer geringer dan van aluminium. De kostprijs van staal is daarentegen lager dan van aluminium. Staal is echter een minder goede stroomgeleider.

De minder goede afscherming van staal tegen hoogfrequente elektromagnetische straling kan bijvoorbeeld worden opgevangen door de platen met gedrukte bedrading van de besturingsmodules van een afzonderlijke, met de signaalaarde van de schakeling te verbinden elektrisch geleidende laag te voorzien, bijvoorbeeld een tussenlaag in een meerlaagsplaat met gedrukte bedrading. De minder goede stroomgeleidende eigenschappen van het plaatstaal kunnen bijvoorbeeld worden verbeterd door een koperlaag op het staal aan te brengen of door het aanbrengen van elektrisch geleidende rails van bijvoorbeeld koper voor het afleiden van stoorstromen. Een verdere oppervlaktebehandeling, zoals bij aluminium, is bij plaatstaal niet noodzakelijk.

Om ongecontroleerde aardstromen in de inrichting te voorkomen is het noodzakelijk om de afschermende deelbehuizing of deelbehuizingen van de besturingsmodules elektrisch geïsoleerd ten opzichte van de centrale behuizing op te stellen. Uiteraard dient de afschermende ommanteling wel, bijvoorbeeld via de afscherming van de communicatieleidingen in de centrale behuizing, met een centraal aardingspunt van de inrichting te worden verbonden.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een samenstel van meerdere, in een deelbehuizing opgestelde besturingsmodules, zoals in het voorgaande beschreven.

De schakel- en verdeelinrichting volgens de uitvinding wordt in het navolgende aan de hand van illustraties van uitvoeringsvoorbeelden nader toegelicht.

Figuur 1 toont schematisch, perspectivisch een uit de praktijk bekende schakel- en verdeelinrichting voor het centraal besturen van elektrische belastingen, zoals elektromotoren.

Figuur 2 toont schematisch, perspectivisch een volgens de uitvinding opgebouwde schakel- en verdeelinrichting.

Figuur 3 illustreert aan de hand van een elektrisch schakelschema enkele mogelijke verbindingen tussen een schakelmodule en een bestu-ringsraodule volgens de uitvinding.

Figuur 4 toont schematisch, perspectivisch een samenstel van besturingsmodules volgens de uitvinding.

Figuur 5a, 5b toont schematisch respectievelijk een bovenaanzicht en een gedeeltelijk vooraanzicht van een samenstel van besturingsmodules volgens de uitvinding.

Figuur 1 toont een uit de praktijk bekende schakel- en verdeelinrichting 1 voor het centraal, op afstand bedienen, het beveiligen, het meten en signaleren van de bedrijfstoestand van elektrische belastingen, zoals bijvoorbeeld elektromotoren 2, 3. In dit verband worden dergelijke schakel- en verdeelinrichtingen in de Engelstalige literatuur "Motor Control Centers (MCC’s)" genoemd.

De motoren 2, 3 zijn via energietoevoerleidingen 4, 5 met een schakelmodule 6 respectievelijk 7 van de schakel- en verdeelinrichting 1 verbonden.

Elke schakelmodule 6, 7 bevat elektrische schakel-, beveiligings-en/of meetapparatuur, voor het bedienen en besturen van de hierop aangesloten belasting c.q. elektromotor, alsmede de bijbehorende besturings-apparatuur welke via een communicatieverbinding met een centrale besturingseenheid kan worden verbonden, voor het op afstand bedienen zoals schakelen en besturen van de betreffende schakelmodules.

In de getoonde uitvoeringsvorm van de bekende schakel- en verdeelinrichting 1 zijn aan weerszijden van een centrale voedingseenheid 8 meerdere schakelmodules 6, 7 boven elkaar opgesteld, in de vorm van uit een centrale behuizing 9 uitneembare laden, In een dergelijke lade zijn dus alle voor het bedienen en besturen van de aangesloten belasting benodigde elektrische en elektronische componenten aangebracht. De centrale voedingseenheid is met een elektrische toevoerleiding 10 verbonden, en omvat een hoofdschakelaar 11 alsmede beveiligingen 12.

De centrale besturingseenheid voor het aan de besturingsapparatuur in de diverse schakelmodules 6, 7 overdragen van besturingscommando's alsmede voor het verwerken van, van de betreffende besturingsapparatuur ontvangen gegevens kan desgewenst in de centrale behuizing 9 zijn ondergebracht, bijvoorbeeld in de, onder de centrale voedingseenheid 8 gelegen ruimte 13. De elektrische energietoevoerleidingen 4, 5 (sterkstroom-kabels) naar de motoren 2, 3 strekken zich in zogeheten kabelcomparti-menten 14 uit welke zich naast de schakelmodules 6, 7 in de centrale behuizing 9 bevinden. Op grond van voorschriften omtrent brandpreventie zijn de laden waarin zich de schakelmodules en de bijbehorende besturingsapparatuur bevinden zodanig geconstrueerd, dat er geen luchtstroming van de ene naar de andere lade kan ontstaan. De laden kunnen hiertoe elk van een volledig gesloten omhulling zijn voorzien of zodanig zijn geconstrueerd, dat delen van de behuizing van de laden gemeenschappelijk worden gebruikt. Bijvoorbeeld de bodem van een bovenliggende lade kan het deksel van een daaronder liggende lade vormen, enz.

Figuur 2 toont een voor overeenkomstige toepassingen als de schakel- en verdeelinrichting 1 geschikte schakel- en verdeelinrichting 20 volgens de uitvinding. Evenals in figuur 1 is er sprake van een centrale behuizing 9 waarin schakelmodules 21, 22 bij voorkeur als uitneembare laden boven elkaar gestapeld zijn gerangschikt. Ook hier kan een kabel-compartiment 14 ten behoeve van de aansluitleidingen naar de diverse belastingen, alsmede een centrale voedingseenheid 8, met hoofdschakelaar 11 en beveiligingen 12 worden onderscheiden, overeenkomstig figuur 1.

' Afwijkend van de in figuur 1 getoonde, bekende schakel- en verdeelinrichting 1 is bij de gedeeltelijk opengewerkt getoonde inrichting 20 volgens de uitvinding de besturingsapparatuur voor de in een schakelmodule 21, 22 aanwezige schakel-, beveiligings- en/of meetapparatuur in afzonderlijke modules 24 ondergebracht, waarvan in figuur 2 rechtsboven ' een afbeelding op vergrote schaal is weergegeven. De betreffende modules 24, in het navolgende besturingsmodules of in het bijzonder in het geval van motorbesturingen ook wel "Starter Control Units (SCU's)" genoemd, zijn in de getoonde uitvoeringsvorm van de uitvinding boven elkaar gestapeld, in een enkele deelbehuizing 25 ondergebracht en in het kabel-1 compartiment 14 aangrenzend aan de schakelmodules 21, 22 opgesteld. Het zal duidelijk zijn dat de schakelmodules 21, 22, in tegenstelling tot de schakelmodules 6, 7 geen besturingsapparatuur meer bevatten. Uiteraard kan het kabelcompartiment van een ten opzichte van de schakel- en verdeel inrichting 1 aangepaste deur worden voorzien, om de besturingsmodu-les 24 in geval van een gesloten compartiment van buiten de centrale behuizing bereikbaar te doen zijn.

Zoals duidelijk uit de vergrote weergave van de besturingsmodules 24 is te zien, zijn deze evenals de schakelmodules 21, 22 als uittrekba-re laden opgebouwd. Een dergelijke besturingsmodule 24 bevat een of meer platen met gedrukte bedrading 26, waarop de benodigde elektronische componenten zijn gemonteerd.

Hoewel in figuur 2 de besturingsmodules 24 als geheel in een enkele deelbehuizing 25 zijn ondergebracht, welke deelbehuizing 25 ondermeer ten behoeve van montage werkzaamheden in het kabelcompartiment 14 hierin middels geleidingen 27 losneembaar is opgesteld, zal het duidelijk zijn dat in plaats van een enkele deelbehuizing 25 deze ook uit meerdere afzonderlijke deelbehuizingen kan zijn opgebouwd, zoals geïllustreerd met onderbroken lijnen 28, 29. Elke deelbehuizing kan dan op zichzelf losneembaar in de centrale behuizing 9 zijn opgesteld. Het volgens de uitvinding in afzonderlijke modules onderbrengen van de besturingsapparatuur voor een bijbehorende schakelmodule biedt ook de mogelijkheid om de betreffende besturingsmodules 24 buiten de centrale behuizing 9 op te stellen en via een geschikte bedrading met de betreffende schakelmodules 21 en 22 te verbinden.

Figuur 3 toont schematisch een mogelijke elektrische schakeling van een schakelmodule 21 en een besturingsmodule 24 volgens de uitvinding. In de, op de energietoevoerleiding 10 aangesloten schakelmodule 21 zijn smeltveiligheden 30, een magneetschakelaar 31, stroomtransformatoren 32 en een ringkerntransformator 33 ten behoeve van een aardlekbeveiliging opgesteld. Door middel van een sterkstroomleiding 35 is een motor 36 met tussengeschakelde handbediende schakelaar 37 op de schakelmodule 21 aangesloten. Vanaf de ringkerntransformator 33, de stroomtransformatoren 32 en de magneetwikkeling 38 van de magneetschakelaar 31 lopen bestu-ringsleidingen 39 naar de besturingsapparatuur 40 in de besturingsmodule 24.

De besturingsapparatuur 40 is op een communicatieleiding of communicatiebus 41 aangesloten welke naar een centrale besturingseenheid voert, bijvoorbeeld een in de ruimte 13 van de centrale behuizing 9 opgenomen centrale besturingseenheid 15 (fig. 4).

Via de communicatieverbinding 41 kunnen opdrachten naar de bestu- ringsapparatuur 40 worden overgedragen, bijvoorbeeld voor het in- en/of uitschakelen van de motor 36, voor het meten van de opgenomen stroom, voor het controleren of er uitschakeling als gevolg van een isolatie- of aardfout is opgetreden, enz. De besturingsapparatuur 40 kan verder zodanig zijn ingericht, dat er automatisch gegevens naar de centrale besturingseenheid worden doorgegeven, bijvoorbeeld bij het overschrijden van een bepaalde maximum motorstroom, bij het uitschakelen van de magneet-schakelaar 31 of een van de veiligheden 30 danwel de handbediende schakelaar 37, enz. De magneetschakelaar 31 kan ook zijn ingericht als zogeheten ster-driehoekschakelaar, teneinde de aanloopstroom van de motor 36 te beperken. Het overschakelen van de sterstand naar de driehoekstand, dat wil zeggen de aansluiting van de betreffende motorwikkelingen op de energietoevoerleidingen 10, vindt eveneens plaats onder besturing van de besturingsapparatuur 40. Uiteraard zijn dit slechts een aantal bestu-rings-, bedienings-, meet- en signaleringsfuncties welke de besturingsapparatuur 40 kan verrichten. In de praktijk zijn vele andere functies denkbaar en reeds gerealiseerd.

Zoals in de inleiding uitvoerig toegelicht, heeft het volgens de uitvinding als afzonderlijke besturingsmodules 24 uitvoeren van de besturingsapparatuur 40 voor een betreffende schakelmodule 22 het voordeel dat de temperatuurs- en veiligheidseisen met betrekking tot de besturingsapparatuur 40 gemakkelijker kunnen worden gerealiseerd dan bij. de bekende schakel- en verdeelinrichtingen waarbij de besturingsapparatuur 40 samen met de schakel-, beveiligings- en meetapparatuur in een enkele module zijn gegroepeerd. Voorts kunnen de besturingsmodules in de uitvoeringsvorm volgens de uitvinding verregaand worden geoptimaliseerd en zoveel mogelijk uniform worden uitgevoerd, hetgeen zowel uit oogpunt van montagegemak alsook uit kostentechnisch oogpunt voordelig is.

Om ongewenste onderlinge elektromagnetische beïnvloeding van de energietoevoerleidingen naar de diverse belastingen alsook van de energietoevoerleidingen 10 van de centrale voedingseenheid 8 welke zich in de centrale behuizing 9 uitstrekken, op de communicatieverbinding 41 en de besturingsapparatuur 40 zoveel mogelijk te verhinderen, is in de voorkeursuitvoeringsvorm van de schakel- en verdeelinrichting volgens de uitvinding de deelbehuizing 25 van een tegen elektromagnetische beïnvloeding afschermende ommanteling 50 van bijvoorbeeld aluminium of plaatstaal voorzien, zoals in figuur 4 is geïllustreerd. De communica-tieleiding 41 is, evenals de op een gelijkspanningsvoedingseenheid 16 aangesloten voedingsleiding 42 voor de schakelmodules 24 van een tegen elektromagnetische beïnvloeding afschermende ommanteling voorzien, welke schematisch met het verwijzingscijfer 43 is aangeduid. De centrale besturingseenheid 15, waarmee de communicatieverbinding 41 en de voedings-leiding 42 zijnverbonden, is eveneens van een tegen elektromagnetische beïnvloeding afschermende ommanteling 51 voorzien. Deze ommanteling 51 is met een centraal signaalaarde-aansluitpunt 45 van de schakel- en verdeelinrichting verbonden. Een pool van de gelijkspanningsvoedingseen-heid 15, bijvoorbeeld de minpool (-), is ook met het centrale aardings-aansluitpunt 45 verbonden.

Om ongeconctroleerde aardstromen tussen de centrale behuizing 9 en de afschermende deelbehuizing of deelbehuizingen 25 onderling te voorkomen, is het noodzakelijk om de deelbehuizingen 25 elektrisch geïsoleerd op te stellen, bijvoorbeeld door de geleidingen 27 van elektrisch isolerend materiaal zoals kunststof te vervaardigen. Uiteraard zijn de deelbehuizing of deelbehuizingen 25 wel elektrisch met het centrale aar-dingsaansluitpunt verbonden, bijvoorbeeld via de afscherming 43 van de communicatieverbinding 41 of de voedingsleiding 42.

De communicatieverbinding 41 is via een tegen elektromagnetische straling afschermende connectorverbinding 46 met de, in de deelbehuizing 25 ondergebrachte schakelmodules 24 verbonden. In de deelbehuizing 25 kan nu, als gevolg van de afschermende ommanteling 50 hiervan, met onafgeschermde bedrading 44 voor voeding- en gegevenstransport worden volstaan en kunnen gebruikelijke, niet van een elektromagnetische afscherming voorziene connectoren worden toegepast, hetgeen een gunstige invloed heeft op de totale kostprijs van de schakel- en verdeelinrichting.

Dit is een belangrijk voordeel verkregen uit het los van de schakelmodules in afzonderlijke besturingsmodules, in een tegen elektromagnetische beïnvloeding afschermende deelbehuizing opstellen van de bestu-ringsapparatuur.

Bij de in figuur 1 getoonde bekende schakel- en verdeelinrichting is het daarentegen noodzakelijk om elke lade via speciale afgeschermde connectoren op de communicatieverbinding 41 aan te sluiten. De elektromagnetische afscherming bij de uitvoeringsvorm volgens de uitvinding ligt kwalitatief op een aanzienlijk hoger niveau dan bij een afscherming per lade, omdat hierbij de kwaliteit van de afscherming bij elke in- en uïtvoer van de communicatieverbinding nadelig wordt aangetast. Het in een afzonderlijke, afgeschermde deelbehuizing onderbrengen van de bestu-ringsapparatuur volgens de uitvinding heeft tevens het voordeel dat er per lade geen speciale afschermende maatregelen voor de besturingsap-paratuur behoeven te worden getroffen, waardoor de bezettingsgraad van een lade c.q. de hoeveelheid schakel-, beveiligings-, meet- en signale- ringsapparatuur daarin, kan worden verhoogd.

Het verdient aanbeveling om de besturingsleidingen 39 tussen een besturingsmodule 24 en de bijbehorende schakelmodule 22 via een zogeheten filterconnector 47 te laten verlopen. De besturingsleidingen 39 behoeven zelf niet van speciale afgeschermde bedrading te worden voorzien, hiervoor kan gebruikelijke bandkabel of dergelijke worden toegepast. In plaats van filterconnectoren kunnen ook in de besturingsmodules afzonderlijke filtercomponenten worden aangebracht, daar waar de sig-naalleidingen met de plaat met gedrukte bedrading zijn verbonden. De stoorsignalen kunnen dan via een elektrisch geleidende aardingslaag van de plaat met gedrukte bedrading naar de signaalaarde van de schakeling worden afgevoerd.

Uit figuur 4 is verder te zien dat voor het bevorderen van natuurlijke convectie in de deelbehuizing 25 deze aan de boven- en onderzijde van convectieopeningen in de vorm van convectiesleuven 48, 49 is voorzien. Hiermee wordt een koelende luchtstroom in de deelbehuizing 25 verkregen, voor het op de gewenste bedrijfstemperatuur houden van de besturingsapparatuur.

Figuur 5a toont het bovenaanzicht van een deelbehuizing 25 voorzien van een ommanteling bestaande uit meerdere, van elektrisch geleidend materiaal gevormde panelen 52, 53, 54 en 55. Door middel van elektrisch geleidende dwarsverbindingselementen 56 zijn de panelen 52-55 onderling elektrisch geleidend met elkaar verbonden. In de getoonde uitvoeringsvorm zijn de betreffende dwarsverbindingselementen 56 daartoe van inwendige schroefdraad 57 voorzien voor het met behulp van passende schroefbouten bevestigen van de panelen 52-55.

Zoals uit het in figuur 5b gedeeltelijk getoonde vooraanzicht van de deelbehuizing 25 duidelijk is te zien, zijn de dwarsverbindingselementen 57 van mechanische geleidingen 58 voorzien voor het hierin ondersteunen van de platen 26 met gedrukte bedrading waarop de besturingsapparatuur 40 is gemonteerd. Op deze platen 26 met gedrukte bedrading kunnen weer verdere platen met gedrukte bedrading 59 zijn gemonteerd, in de Engelstalige vakliteratuur ook wel "piggy back" genoemd.

Voor het aansluiten van de bedrading naar een bijbehorende schakelmodule is een afzonderlijke plaat met gedrukte bedrading 60 nabij het paneel 55 in de besturingsmodule 24 opgesteld. Het paneel 55 is losneembaar aan het betreffende dwarsverbindingselement 56 bevestigd en sluit klemmend, overlappend aan op het paneel 52, zoals aangegeven met het verwijzingscijfer 61. Door het op deze wijze gedeeltelijk losneembaar maken van de ommanteling c.q. het paneel 55 ter plaatse van de plaat met gedrukte bedrading 60 voor het aansluiten van de bedrading 39 naar de bijbehorende schakelmodule wordt een eenvoudige assemblage van de bestu-ringsmodules 24 in de schakel- en verdeelinrichting bewerkstelligd en kunnen bijvoorbeeld in geval van storing of wijzigingen in de installatie schakelmodules en besturingsmodules eenvoudig worden vervangen. Op deze plaat met gedrukte bedrading 60 kunnen desgewenst filterelementen voor het onderdrukken van stoorsignalen op de bedrading 39 zijn gemonteerd.

De panelen 52-55 en de dwarsverbindingselementen 56 zijn bij voorkeur van aluminium of staal vervaardigd.

De uitvinding is uiteraard niet beperkt tot de in het voorgaande getoonde en beschreven schakelinrichting. Voor een deskundige zijn vele wijzigingen en aanvullingen mogelijk, bijvoorbeeld het zowel links als rechts van een deelbehuizing opstellen van schakelmodules, waardoor de met het afzonderlijk uitvoeren van de besturingsmodules verkregen voordelen, bijvoorbeeld met betrekking tot de afscherming van de besturingsmodules een nog significantere rol spelen, omdat dan in het geval van bijvoorbeeld een schakel- en verdeelinrichting zoals getoond in figuur 1, de besturingsapparatuur volledig in een enkele deelbehuizing kan worden geïntegreerd.

Claims (11)

1. Schakel- en verdeelinrichting voor gebruik in een stelsel voor het gecentraliseerd besturen van de energievoorziening van elektrische belastingen, zoals elektromotoren, omvattende een centrale behuizing waarin elektrische schakel-, beveiligings- en/of meetapparatuur in modu-levorm als zogeheten schakelmodules is opgesteld, zodanig dat een belasting of groep van belastingen elk via elektrische energietoevoerleidin-gen op een dergelijke schakelmodule kan worden aangesloten, en met de bijbehorende schakel-, beveiligings- en/of meetapparatuur verbonden be-sturingsapparatuur, welke besturingsapparatuur via een communicatieverbinding met een centrale besturingseenheid kan worden verbonden, voor het gecentraliseerd besturen van de schakelmodules, met het kenmerk, dat de besturingsapparatuur van de betreffende schakelmodules in modulevorm als zogeheten besturingsmodules in één of meer afzonderlijke deelbehui-zingen is opgesteld.

2. Schakel- en verdeelinrichting volgens conclusie 1, waarin de genoemde deelbehuizing of deelbehuizingen, desgewenst losneembaar, in de centrale behuizing zijn opgesteld.

3. Schakel- en verdeelinrichting volgens conclusie 2, waarin de schakelmodules en de bijbehorende besturingsmodules aangrenzend aan elkaar in de centrale behuizing zijn opgesteld.

4. Schakel- en verdeelinrichting volgens conclusie 3, waarin de deelbehuizing of deelbehuizingen van de besturingsmodules aan of nabij de boven en onder gelegen einden van convectieopeningen zijn voorzien, voor het bewerkstelligen van natuurlijke convectie in de deelbehuizing of deelbehuizingen.

5. Schakel- en verdeelinrichting volgens conclusie 1, 2, 3 of 4, waarin de deelbehuizing of deelbehuizingen van een tegen elektromagnetische beïnvloeding afschermende ommanteling zijn voorzien.

6. Schakel- en verdeelinrichting volgens conclusie 5, waarin de ommanteling van aluminium of bij voorkeur van plaatstaal is vervaardigd.

7. Schakel- en verdeelinrichting volgens conclusie 5 of 6, waarin de zich in de centrale behuizing uitstrekkende communicatieverbinding uit tegen elektromagnetische beïnvloeding afgeschermde, elektrisch geleidende kabel is opgebouwd, en de of elke deelbehuizing van een overeenkomstig afschermende connectorverbinding is voorzien voor aansluiting op de communicatieverbinding en waarbij de besturingsapparatuur in een deelbehuizing via elektromagnetisch onafgeschermde bedrading op de betreffende connectorverbinding is aangesloten.

8. Schakel- en verdeelinrichting volgens conclusie 7, waarbij de schakelmodules via elektromagnetisch onafgeschermde bedrading en connec-torverbindingen op de bijbehorende besturingsmodule zijn aangesloten.

9. Schakel- en verdeelinrichting volgens conclusie 8, waarin de connectorverbindingen voor de schakelmodules aan één zijde van de deelbehuizing of deelbehuizingen zijn gegroepeerd, waarbij het gedeelte van de afschermende ommanteling ter plaatse gedeeltelijk losneembaar is uitgevoerd .

10. Schakel- en verdeelinrichting volgens een of meer van de conclusies 5 t/m 9, waarin de ommanteling van een deelbehuizing uit meerdere, van elektrisch geleidend materiaal gevormde panelen is opgebouwd, waarbij aangrenzend opgestelde panelen via elektrisch geleidende dwars-verbindingselementen onderling elektrisch geleidend met elkaar zijn verbonden, welke dwarsverbindingselementen tevens van geleidingen zijn voorzien voor het ondersteunen van platen met gedrukte bedrading, waarop de besturingsapparatuur van een betreffende besturingsmodule is gemonteerd.

11. Samenstel van meerdere, in een deelbehuizing opgestelde bestu-ringsmodules, overeenkomstig één of meer van de voorgaande conclusies.