WO2013113431A1 - Switchgear cabinet with cooling apparatus - Google Patents

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WO2013113431A1
WO2013113431A1 PCT/EP2012/074465 EP2012074465W WO2013113431A1 WO 2013113431 A1 WO2013113431 A1 WO 2013113431A1 EP 2012074465 W EP2012074465 W EP 2012074465W WO 2013113431 A1 WO2013113431 A1 WO 2013113431A1
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WO
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cooling
cabinet
control
fan
speed
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PCT/EP2012/074465
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German (de)
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Inventor
Pierre Wohlgemuth
Stefan Hirschfeld
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20536—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for racks or cabinets of standardised dimensions, e.g. electronic racks for aircraft or telecommunication equipment
    • H05K7/207—Thermal management, e.g. cabinet temperature control
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05K7/20009—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a gaseous coolant in electronic enclosures
    • H05K7/20209—Thermal management, e.g. fan control
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    • H05K7/20536—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for racks or cabinets of standardised dimensions, e.g. electronic racks for aircraft or telecommunication equipment
    • H05K7/20554—Forced ventilation of a gaseous coolant
    • H05K7/20572—Forced ventilation of a gaseous coolant within cabinets for removing heat from sub-racks, e.g. plenum

Definitions

  • Control cabinet with cooling device A control cabinet is generally used to house live or electronic devices.
  • the that are available in the switching cabinet ⁇ devices can be electronic devices, for example.
  • the electronic components have a power loss in operation, which manifests itself in the generation of heat. By encapsulating the components through the housing of the cabinet, this leads to wei ⁇ cal heating of the components, which can affect their life.
  • the components are typically operated at a lower power than the maximum power possible. This increases the service life of the components in the control cabinet.
  • typically not all of the available space in the cabinet is filled with electronic components to prevent inadmissible heating of them.
  • switchgear are cooled or climatic ⁇ Siert by vents or air inlet openings or air outlet openings on the outer casing (housing) of the cabinet are mounted. Switchgear can by natural convection inside the housing of the
  • the object of the invention is achieved by a switching cabinet ⁇ with a device for cooling located in a region of the cabinet components, the device for cooling at least one active cooling element, which is variable in its cooling capacity, at least one temperature sensor, which an electrical signal in Dependence of the measured temperature in the area to be cooled of the control cabinet outputs, as well as a control element for adjusting the variable cooling capacity of the active cooling element comprises, wherein the control element for adjusting ⁇ len the cooling power uses at least the electrical signal of the temperature sensor.
  • the cooling capacity of the Vorrich ⁇ processing can be adapted for cooling of the amount of heat produced by the internals.
  • the ability to adjust the cooling capacity of the active cooling element, the energy consumption of the cooling can be reduced.
  • this can increase the life of the active cooling elements. Contamination inside the control cabinet can be avoided by not operating the active cooling elements at their maximum power.
  • the at least one active cooling element is designed as a fan.
  • Thedeleis ⁇ tion of the fan can be adjusted by the change in its speed. Due to the fact that the cooling capacity is adjustable via the speed of the fan, the direction for cooling a lower noise emission. This also reduces the energy consumption of the device according to the invention for cooling.
  • the control element adjusts the variable cooling capacity of the active cooling element with a pulse width-modulated signal.
  • the fan comprises an element for measuring the speed.
  • This element outputs a signal that is used by the control element to set the variable cooling capacity of the active cooling element.
  • the element for measuring the speed of the fan may be a Hall sensor.
  • control element for adjusting the cooling capacity of the fan uses at least one speed-temperature characteristic. It is advantageous here ⁇ in that such a characteristic is freely programmable.
  • control element comprises a switch, can be selected by the position between different speed-temperature characteristics for adjusting the cooling capacity of the fan.
  • Switch can be particularly easily selected between different speed-temperature characteristics.
  • the device for cooling components located in the control cabinet may additionally have an electrical input, by means of which an external signal can be applied to the device for cooling, which determines the speed of the fan. Thereby, it is possible to directly control the device for cooling by an ex ⁇ ternes signal.
  • the device for cooling may additionally have an electrical input, by means of which an external signal can be applied to the device for cooling, which determines the speed of the fan.
  • Cooling of components in the control cabinet additionally has an interface which makes it possible to remotely control or remotely monitor for adjusting the cooling capacity.
  • the advantage here is that via ei ⁇ ne such interface, the device can be connected and controlled for example on ei ⁇ nen bus.
  • the active cooling element and / or the temperature sensor is supplied by the control element with electrical energy.
  • the tilting ⁇ belungsaufwand decreases within the cabinet.
  • Fig. 1 control cabinet with device for cooling in one
  • Fig. 2 active cooling element, temperature sensor, and regulation ⁇ element of a device for cooling a region of the in-cabinet components
  • FIG. 1 shows a control cabinet 10 with a device 100 for cooling components 210 located in a region 200 of the control cabinet 10.
  • the control cabinet 10 can be divided into different fields 11, 12, 13, 14.
  • the cooling device 100 may be located in one of the panels 11, 12, 13, 14.
  • the portion 200 of the cabinet 10, in which internals, for example devices 210 befin ⁇ may also in one of the fields 11, 12, 13, be accommodated fourteenth Device 100 and region 200 need not necessarily be housed in the same field.
  • FIG. 2 shows the device 100 for cooling components 210 located in a region 200 of the control cabinet 10.
  • the device 100 for cooling comprises at least one active cooling element 300, which is variable in its cooling capacity, at least one temperature sensor 400, which an electrical signal 410 depending on the measured temperature in the area to be cooled 200 of the cabinet 10 ⁇ out , as well as Control element 500 for setting the ver ⁇ changeable cooling capacity of the active cooling element 300.
  • Control element 500 for setting the ver ⁇ changeable cooling capacity of the active cooling element 300.
  • the control element 500 sets the variable cooling capacity of the active cooling element 300 by a signal 310.
  • the signal 310 can be, for example, a pulse-width-modulated signal in which, for example, at constant frequency, the information is coded in the width of the pulses.
  • the active cooling element 300 may be designed as a fan.
  • the fan 300 may be adjustable in its cooling capacity by changing its speed. In this case, the speed of the fan 300 is adjusted by the pulse width modulated signal 310.
  • the fan 300 may include a speed measuring element 350.
  • the element 350 outputs a signal 360 which is used by the control element 500 for setting the variable cooling capacity of the active cooling element 300. Also, the signal 360 may be used to detect ei ⁇ NEN failure of the fan 300 and to be monitored ⁇ chen.
  • the element 350 for measuring the rotational speed of the ventilator 300 may be formed as a Hall sensor.
  • the active cooling element 300 can be supplied with electrical energy from the control element 500 via the signal 390.
  • the temperature sensor 400 can be supplied with electrical energy from the control element 500 by the signal 490.
  • the control element 500 for adjusting the cooling capacity of the fan 300 may use a speed-temperature characteristic curve 550 for this purpose.
  • the speed-temperature characteristic 550 is shown nä ⁇ forth in Fig. 3.
  • FIG. 3 shows in a diagram the rotational speed of the fan 300 above the temperature measured by the temperature sensor 400 and passed on via the signal line 410 to the control element 500.
  • the rotational speed of the fan 300 should correspond to a rotational speed Nmin and be constant.
  • Nmax denotes the maximum possible speed of the fan 300, Nmin, the minimum mög ⁇ Liche speed of the fan 300.
  • T2 the maximum possible speed of the fan 300.
  • the speed temperature characteristic curve 550 is shown in a typical progression in FIG. 3, which can be appropriately varied in accordance with the Ausges ⁇ planning.
  • the temperatures TO, Tl, T2 can be suitably matched to the control cabinet 100 and the component 210 to be cooled.
  • the switch 560 is also shown, which may be part of the control element 500. By the position of the switch 560 can be selected between different speed-temperature characteristics 550 for adjusting the cooling capacity of the fan 300. Switch 560 thus allows manual switching between different, different speed-temperature characteristics 550. In addition, switch 560 allows speed-temperature characteristics 550 to be set for different fan models. The switch 560 may be present on the hardware side for quick, uncomplicated setting of the speed-temperature Characteristic curves 550. However, it is also conceivable to store the speed-temperature characteristics 550 exclusively in the memory of the control element 500 and to undertake the setting of the speed-temperature characteristics 550 via software.
  • the device 100 for cooling components 210 located in the control cabinet 10 may additionally have an electrical input 570, by means of which an external signal can be applied to the device 100 for cooling, which determines the rotational speed of the fan 300.
  • an external signal can be applied to the device 100 for cooling, which determines the rotational speed of the fan 300.
  • the fan 300 can be controlled directly externally and set in its speed.
  • the device 100 for cooling components 210 located in the control cabinet 10 may additionally comprise an interface 571 which makes it possible to remotely control or remotely monitor the control element 500 for setting the cooling capacity. Via the interface 571, the control element
  • the 500 be connected, for example, to a bus system or data communication ⁇ interface.
  • the setting of the speed-temperature characteristic 550 can, for example via the
  • Interface 571 be made by remote maintenance.
  • Control cabinet 10 components 210 include a parameterizable relay output 572.
  • a parameterizable relay output 572 can serve, for example, to avoid malfunctioning.
  • the device according to the invention allows the use of a temperature-dependent speed control with fan failure monitoring, which is able to effectively control the field air conditioning in a low-voltage circuit system.
  • the Regula ⁇ ment controls the fan so that the desired temperature is maintained and the heat loss is safely dissipated.
  • the Device according to the invention allows the use of a temperature-dependent speed control in a low-voltage switchgear cabinet with integrated failure monitoring.
  • the device according to the invention can be controlled variably via freely programmable speed-temperature characteristics.
  • the speed-dependent control enables the device according OF INVENTION ⁇ dung has low noise emission.
  • the speed-dependent control also enables economical energy consumption.
  • the wear of the fans is reduced, thereby increasing the life of the fans. Overall, thereby increasing the system availability of the control cabinet 10, and thus the security provided by the fan failure ⁇ monitoring. Dirt on the control cabinet 10 is reduced by the fact that the speed of the fans to the
  • Cooling demand is adjusted and the fans do not run at full speed during normal operation.

Abstract

The invention discloses a switchgear cabinet with an apparatus for cooling components in a region of the switchgear cabinet, wherein the cooling apparatus comprises at least one active cooling element, the cooling capacity of which can be varied, at least one temperature sensor which outputs an electrical signal on the basis of the measured temperature in that region of the switchgear cabinet which is to be cooled, and a control element for setting the variable cooling capacity of the active cooling element, wherein the control element for setting the cooling capacity uses at least the electrical signal from the temperature sensor.

Description

Beschreibung description
Schaltschrank mit Vorrichtung zum Kühlen Ein Schaltschrank dient im Allgemeinen dazu, stromführende oder elektronische Geräte aufzunehmen. Die sich im Schalt¬ schrank befindenden Geräte können beispielsweise elektronische Bauelemente sein. Die elektronischen Bauelemente weisen im Betrieb eine Verlustleistung auf, die sich in der Entste- hung von Wärme äußert. Durch die Umkapselung der Bauelemente durch das Gehäuse des Schaltschranks führt dies zu einer wei¬ teren Erwärmung der Bauelemente, was deren Lebensdauer beeinträchtigen kann. Um die im Schaltschrank befindlichen Bauelemente vor einer Überhitzung zu schützen und durch die betriebsbedingte Verlustleistung nicht zu beschädigen, werden typischerweise die Bauelemente mit einer geringeren Leistung als der möglichen Maximalleistung betrieben. Dadurch wird die Lebensdauer der im Schaltschrank befindlichen Bauelemente erhöht. Zusätzlich wird typischerweise nicht der gesamte zur Verfügung stehende Raum im Schaltschrank mit elektronischen Bauelementen gefüllt, um eine unzulässige Erwärmung dieser zu verhindern. Typischerweise werden Schaltanlagen entwärmt bzw. klimati¬ siert, indem Lüftungsschlitze oder Lufteintrittsöffnungen bzw. Luftaustrittsöffnungen an der äußeren Hülle (Gehäuse) des Schaltschranks angebracht werden. Schaltanlagen können durch natürliche Konvektion im Innern des Gehäuses des Control cabinet with cooling device A control cabinet is generally used to house live or electronic devices. The that are available in the switching cabinet ¬ devices can be electronic devices, for example. The electronic components have a power loss in operation, which manifests itself in the generation of heat. By encapsulating the components through the housing of the cabinet, this leads to wei ¬ cal heating of the components, which can affect their life. In order to protect the components located in the cabinet from overheating and not to be damaged by the operational power loss, the components are typically operated at a lower power than the maximum power possible. This increases the service life of the components in the control cabinet. In addition, typically not all of the available space in the cabinet is filled with electronic components to prevent inadmissible heating of them. Typically, switchgear are cooled or climatic ¬ Siert by vents or air inlet openings or air outlet openings on the outer casing (housing) of the cabinet are mounted. Switchgear can by natural convection inside the housing of the
Schaltschranks gekühlt werden. Zusätzlich können die im Cabinets are cooled. In addition, the in
Schaltschrank befindlichen Bauelemente aktiv belüftet werden. Bei einer Zwangsbelüftung mit rotierenden Luftmengenförde- rungsgeräten, wie zum Beispiel Lüftern oder Ventilatoren, werden diese meist durch einfache Thermostate gesteuert.  Cabinet components are actively ventilated. Forced ventilation with rotating air flow units, such as fans or ventilators, are usually controlled by simple thermostats.
Problematisch dabei ist, dass beim Erreichen einer festgelegten Maximaltemperatur die Lüfter eingeschaltet und beim Unterschreiten einer niedrigeren Grenztemperatur ausgeschaltet werden. Die Lüfter laufen typischerweise nach ihrem Einschalten mit ihrer Nennleistung. The problem with this is that when reaching a specified maximum temperature, the fan is turned on and off when falling below a lower temperature limit become. The fans typically run at their rated power after being turned on.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kühlsystem für eine Schaltschrankklimatisierung anzugeben, die besser ange- passt an der entstehenden Wärmemenge die Einbauten des It is an object of the present invention to provide a cooling system for a cabinet climate control, which better adapted to the amount of heat generated the internals of the
Schaltschranks entwärmt. Cabinet cooled.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch einen Schalt¬ schrank mit einer Vorrichtung zum Kühlen von in einem Bereich des Schaltschranks befindlicher Bauelemente gelöst, wobei die Vorrichtung zum Kühlen mindestens ein aktives Kühlelement, welches in seiner Kühlleistung veränderbar ist, mindestens einen Temperatursensor, welcher ein elektrisches Signal in Abhängigkeit der gemessenen Temperatur im zu kühlenden Bereich des Schaltschranks ausgibt, sowie ein Regelungselement zum Einstellen der veränderbaren Kühlleistung des aktiven Kühlelements umfasst, wobei das Regelungselement zum Einstel¬ len der Kühlleistung mindestens das elektrische Signal des Temperatursensors verwendet. This object is achieved by a device according to claim 1. The object of the invention is achieved by a switching cabinet ¬ with a device for cooling located in a region of the cabinet components, the device for cooling at least one active cooling element, which is variable in its cooling capacity, at least one temperature sensor, which an electrical signal in Dependence of the measured temperature in the area to be cooled of the control cabinet outputs, as well as a control element for adjusting the variable cooling capacity of the active cooling element comprises, wherein the control element for adjusting ¬ len the cooling power uses at least the electrical signal of the temperature sensor.
Vorteilhaft hierbei ist, dass die Kühlleistung der Vorrich¬ tung zum Kühlen angepasst werden kann an der Wärmemenge, die durch die Einbauten entsteht. Durch die Möglichkeit, die Kühlleistung des aktiven Kühlelements einzustellen, kann der Energieverbrauch der Kühlung verringert werden. Zusätzlich kann dadurch die Lebensdauer der aktiven Kühlelemente erhöht werden. Eine Verschmutzung im Inneren des Schaltschranks kann dadurch vermieden werden, dass die aktiven Kühlelemente nicht mit ihrer Maximalleistung betrieben werden. It is advantageous here that the cooling capacity of the Vorrich ¬ processing can be adapted for cooling of the amount of heat produced by the internals. The ability to adjust the cooling capacity of the active cooling element, the energy consumption of the cooling can be reduced. In addition, this can increase the life of the active cooling elements. Contamination inside the control cabinet can be avoided by not operating the active cooling elements at their maximum power.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das mindestens eine aktive Kühlelement als Ventilator ausgebildet. Die Kühlleis¬ tung des Ventilators kann durch die Veränderung seiner Drehzahl einstellbar sein. Dadurch, dass die Kühlleistung über die Drehzahl des Ventilators einstellbar ist, hat die Vor- richtung zum Kühlen eine geringere Geräuschemission. Ebenfalls wird dadurch der Energieverbrauch der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Kühlen verringert. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung stellt das Regelungselement die veränderbare Kühlleistung des aktiven Kühlelements mit einem Pulsweiten-modulierten Signal ein. In one embodiment of the invention, the at least one active cooling element is designed as a fan. The Kühlleis ¬ tion of the fan can be adjusted by the change in its speed. Due to the fact that the cooling capacity is adjustable via the speed of the fan, the direction for cooling a lower noise emission. This also reduces the energy consumption of the device according to the invention for cooling. In a further embodiment of the invention, the control element adjusts the variable cooling capacity of the active cooling element with a pulse width-modulated signal.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Ventilator ein Element zur Messung der Drehzahl. Dieses Element gibt ein Signal aus, dass von dem Regelungselement zum Einstellen der veränderbaren Kühlleistung des aktiven Kühlelements verwendet wird. Das Element zur Messung der Drehzahl des Ventilators kann ein Hall-Sensor sein. In a further embodiment of the invention, the fan comprises an element for measuring the speed. This element outputs a signal that is used by the control element to set the variable cooling capacity of the active cooling element. The element for measuring the speed of the fan may be a Hall sensor.
In einer Ausgestaltung der Erfindung verwendet das Regelungselement zum Einstellen der Kühlleistung des Ventilators mindestens eine Drehzahl-Temperatur-Kennlinie. Vorteilhaft hier¬ bei ist, dass solch eine Kennlinie frei programmierbar ist. In one embodiment of the invention, the control element for adjusting the cooling capacity of the fan uses at least one speed-temperature characteristic. It is advantageous here ¬ in that such a characteristic is freely programmable.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst das Regelungselement einen Schalter, durch dessen Stellung zwischen unterschiedlichen Drehzahl-Temperatur-Kennlinien zum Einstellen der Kühlleistung des Ventilators gewählt werden kann. Durch den In a further embodiment, the control element comprises a switch, can be selected by the position between different speed-temperature characteristics for adjusting the cooling capacity of the fan. By the
Schalter kann besonders einfach zwischen unterschiedlichen Drehzahl-Temperatur-Kennlinien gewählt werden. Switch can be particularly easily selected between different speed-temperature characteristics.
Die Vorrichtung zum Kühlen von im Schaltschrank befindlichen Bauelementen kann zusätzlich einen elektrischen Eingang auf- weisen, mittels dessen ein externes Signal an die Vorrichtung zum Kühlen angelegt werden kann, welches die Drehzahl des Ventilators festlegt. Dadurch ist es möglich, durch ein ex¬ ternes Signal die Vorrichtung zum Kühlen direkt anzusteuern. In einer weiteren Ausgestaltung weist die Vorrichtung zumThe device for cooling components located in the control cabinet may additionally have an electrical input, by means of which an external signal can be applied to the device for cooling, which determines the speed of the fan. Thereby, it is possible to directly control the device for cooling by an ex ¬ ternes signal. In a further embodiment, the device for
Kühlen von im Schaltschrank befindlichen Bauelementen zusätzlich eine Schnittstelle auf, die es ermöglicht, das Rege- lungselement zum Einstellen der Kühlleistung fernzusteuern oder fernzuüberwachen . Vorteilhaft hierbei ist, dass über ei¬ ne solche Schnittstelle die Vorrichtung beispielsweise an ei¬ nen Bus angebunden und gesteuert werden kann. Cooling of components in the control cabinet additionally has an interface which makes it possible to remotely control or remotely monitor for adjusting the cooling capacity. The advantage here is that via ei ¬ ne such interface, the device can be connected and controlled for example on ei ¬ nen bus.
In einer weiteren Ausgestaltung wird das aktive Kühlelement und/oder der Temperatursensor vom Regelungselement mit elektrischer Energie versorgt. Dadurch verringert sich der Verka¬ belungsaufwand innerhalb des Schaltschranks . In a further embodiment, the active cooling element and / or the temperature sensor is supplied by the control element with electrical energy. Thus, the tilting ¬ belungsaufwand decreases within the cabinet.
Die Erfindung wird im Weiteren anhand der nachfolgenden Figuren beschrieben. The invention will be described below with reference to the following figures.
Fig. 1 Schaltschrank mit Vorrichtung zum Kühlen von in einem Fig. 1 control cabinet with device for cooling in one
Bereich des Schaltschranks befindlicher Bauelemente,  Area of the control cabinet,
Fig. 2 aktives Kühlelement, Temperatursensor und Regelungs¬ element einer Vorrichtung zum Kühlen von in einem Bereich des Schaltschranks befindlicher Bauelemente, und Fig. 2 active cooling element, temperature sensor, and regulation ¬ element of a device for cooling a region of the in-cabinet components, and
Fig. 3 Drehzahl-Temperatur-Kennlinie zum Einstellen der Fig. 3 speed-temperature characteristic for adjusting the
Kühlleistung eines aktiven Kühlelements.  Cooling capacity of an active cooling element.
Fig. 1 zeigt einen Schaltschrank 10 mit einer Vorrichtung 100 zum Kühlen von in einem Bereich 200 des Schaltschranks 10 befindlicher Bauelemente 210. Der Schaltschrank 10 kann in unterschiedliche Felder 11, 12, 13, 14 aufgeteilt sein. Die Vorrichtung 100 zum Kühlen kann sich in einem der Felder 11, 12, 13, 14 befinden. Der Bereich 200 des Schaltschranks 10, in dem sich Einbauten, beispielsweise Bauelemente 210 befin¬ den, kann ebenfalls in einem der Felder 11, 12 ,13, 14 untergebracht sein. Vorrichtung 100 und Bereich 200 müssen nicht notwendigerweise im selben Feld untergebracht sein. 1 shows a control cabinet 10 with a device 100 for cooling components 210 located in a region 200 of the control cabinet 10. The control cabinet 10 can be divided into different fields 11, 12, 13, 14. The cooling device 100 may be located in one of the panels 11, 12, 13, 14. The portion 200 of the cabinet 10, in which internals, for example devices 210 befin ¬ may also in one of the fields 11, 12, 13, be accommodated fourteenth Device 100 and region 200 need not necessarily be housed in the same field.
Fig. 2 zeigt die Vorrichtung 100 zum Kühlen von in einem Bereich 200 des Schaltschranks 10 befindlicher Bauelemente 210. Die Vorrichtung 100 zum Kühlen umfasst mindestens ein aktives Kühlelement 300, welches in seiner Kühlleistung veränderbar ist, mindestens einen Temperatursensor 400, welcher ein elektrisches Signal 410 in Abhängigkeit der gemessenen Tempe- ratur im zu kühlenden Bereich 200 des Schaltschranks 10 aus¬ gibt, sowie ein Regelungselement 500 zum Einstellen der ver¬ änderbaren Kühlleistung des aktiven Kühlelements 300. Zum Einstellen der Kühlleistung des aktiven Kühlelements 300 durch das Regelungselement 500 wird von diesem mindestens das elektrische Signal 410 des Temperatursensors 400 verwendet.FIG. 2 shows the device 100 for cooling components 210 located in a region 200 of the control cabinet 10. The device 100 for cooling comprises at least one active cooling element 300, which is variable in its cooling capacity, at least one temperature sensor 400, which an electrical signal 410 depending on the measured temperature in the area to be cooled 200 of the cabinet 10 ¬ out , as well as Control element 500 for setting the ver ¬ changeable cooling capacity of the active cooling element 300. To set the cooling capacity of the active cooling element 300 by the control element 500 of this at least the electrical signal 410 of the temperature sensor 400 is used.
Das Regelungselement 500 stellt die veränderbare Kühlleistung des aktiven Kühlelements 300 durch ein Signal 310 ein. Das Signal 310 kann beispielsweise ein Pulsweiten-moduliertes Signal sein, bei welchem beispielsweise bei konstanter Fre- quenz die Information in der Breite der Pulse kodiert ist. The control element 500 sets the variable cooling capacity of the active cooling element 300 by a signal 310. The signal 310 can be, for example, a pulse-width-modulated signal in which, for example, at constant frequency, the information is coded in the width of the pulses.
Das aktive Kühlelement 300 kann als Ventilator ausgebildet sein. Der Ventilator 300 kann in seiner Kühlleistung durch die Veränderung seiner Drehzahl einstellbar sein. In diesem Fall wird durch das Pulsweiten-modulierte Signal 310 die Drehzahl des Ventilators 300 eingestellt. The active cooling element 300 may be designed as a fan. The fan 300 may be adjustable in its cooling capacity by changing its speed. In this case, the speed of the fan 300 is adjusted by the pulse width modulated signal 310.
Der Ventilator 300 kann ein Element 350 zur Messung der Drehzahl umfassen. Das Element 350 gibt ein Signal 360 aus, wel- ches von dem Regelungselement 500 zum Einstellen der veränderbaren Kühlleistung des aktiven Kühlelements 300 verwendet wird. Ebenfalls kann das Signal 360 verwendet werden, um ei¬ nen Ausfall des Ventilators 300 zu detektieren und zu überwa¬ chen. Das Element 350 zur Messung der Drehzahl des Ventila- tors 300 kann als Hall-Sensor ausgebildet sein. The fan 300 may include a speed measuring element 350. The element 350 outputs a signal 360 which is used by the control element 500 for setting the variable cooling capacity of the active cooling element 300. Also, the signal 360 may be used to detect ei ¬ NEN failure of the fan 300 and to be monitored ¬ chen. The element 350 for measuring the rotational speed of the ventilator 300 may be formed as a Hall sensor.
Das aktive Kühlelement 300 kann vom Regelungselement 500 mit elektrischer Energie über das Signal 390 versorgt werden. Der Temperatursensor 400 kann vom Regelungselement 500 mit elekt- rischer Energie durch das Signal 490 versorgt werden. Das Regelungselement 500 zum Einstellen der Kühlleistung des Ventilators 300 kann dazu eine Drehzahl-Temperatur-Kennlinie 550 verwenden. Die Drehzahl-Temperatur-Kennlinie 550 ist nä¬ her in Fig. 3 dargestellt. The active cooling element 300 can be supplied with electrical energy from the control element 500 via the signal 390. The temperature sensor 400 can be supplied with electrical energy from the control element 500 by the signal 490. The control element 500 for adjusting the cooling capacity of the fan 300 may use a speed-temperature characteristic curve 550 for this purpose. The speed-temperature characteristic 550 is shown nä ¬ forth in Fig. 3.
Fig. 3 zeigt in einem Diagramm die Drehzahl des Ventilators 300 über der - vom Temperatursensor 400 gemessenen und über Signalleitung 410 an das Regelungselement 500 weitergegebenen - Temperatur aufgetragen. Unterhalb einer Temperatur TO ist der Ventilator 300 abgeschaltet, seine Drehzahl N=0. In einem Temperaturbereich von TO bis Tl soll die Drehzahl des Ventilators 300 einer Drehzahl Nmin entsprechen und konstant sein. Im Intervall zwischen den Temperaturen Tl und T2 soll die Drehzahl des Ventilators 300 linear vom Wert Nmin bei Tl zum Wert Nmax bei T2 ansteigen. Nmax bezeichnet dabei die maximal mögliche Drehzahl des Ventilators 300, Nmin die minimal mög¬ liche Drehzahl des Ventilators 300. Oberhalb der Temperatur T2 soll der Ventilator mit der maximal möglichen Drehzahl Nmax kühlen. FIG. 3 shows in a diagram the rotational speed of the fan 300 above the temperature measured by the temperature sensor 400 and passed on via the signal line 410 to the control element 500. Below a temperature TO the fan 300 is switched off, its speed N = 0. In a temperature range of TO to Tl, the rotational speed of the fan 300 should correspond to a rotational speed Nmin and be constant. In the interval between the temperatures T1 and T2, the rotational speed of the fan 300 should increase linearly from the value Nmin at T1 to the value Nmax at T2. Nmax denotes the maximum possible speed of the fan 300, Nmin, the minimum mög ¬ Liche speed of the fan 300. Above the temperature T2 to cool the fan at the maximum possible speed Nmax.
Die Drehzahltemperaturkennlinie 550 ist in einem typischen Verlauf in Fig. 3 dargestellt, der entsprechend der Ausges¬ taltung zweckmäßig variiert werden kann. Die Temperaturen TO, Tl, T2 können zweckmäßig auf den Schaltschrank 100 und die zukühlenden Bauelement 210 abgestimmt sein. The speed temperature characteristic curve 550 is shown in a typical progression in FIG. 3, which can be appropriately varied in accordance with the Ausges ¬ planning. The temperatures TO, Tl, T2 can be suitably matched to the control cabinet 100 and the component 210 to be cooled.
In Fig. 2 ist ebenfalls der Schalter 560 dargestellt, der Teil des Regelungselements 500 sein kann. Durch die Stellung des Schalters 560 kann zwischen unterschiedlichen Drehzahl- Temperatur-Kennlinien 550 zum Einstellen der Kühlleistung des Ventilators 300 gewählt werden. Schalter 560 ermöglich somit ein manuelles Umschalten zwischen verschiedenen, unterschiedlichen Drehzahl-Temperatur-Kennlinien 550. Außerdem ermöglicht es der Schalter 560 Drehzahl-Temperatur-Kennlinien 550 für unterschiedliche Ventilatoren-Modelle einzustellen. Der Schalter 560 kann hardwareseitig vorhanden sein zur schnellen, unkomplizierten Einstellung der Drehzahl-Temperatur- Kennlinien 550. Es ist aber auch denkbar, die Drehzahl- Temperatur-Kennlinien 550 ausschließlich im Speicher des Regelungselements 500 zu hinterlegen und die Einstellung der Drehzahl-Temperatur-Kennlinien 550 über eine Software vorzu- nehmen. In Fig. 2, the switch 560 is also shown, which may be part of the control element 500. By the position of the switch 560 can be selected between different speed-temperature characteristics 550 for adjusting the cooling capacity of the fan 300. Switch 560 thus allows manual switching between different, different speed-temperature characteristics 550. In addition, switch 560 allows speed-temperature characteristics 550 to be set for different fan models. The switch 560 may be present on the hardware side for quick, uncomplicated setting of the speed-temperature Characteristic curves 550. However, it is also conceivable to store the speed-temperature characteristics 550 exclusively in the memory of the control element 500 and to undertake the setting of the speed-temperature characteristics 550 via software.
Die Vorrichtung 100 zum Kühlen von im Schaltschrank 10 befindlicher Bauelemente 210 kann zusätzlich einen elektrischen Eingang 570 aufweisen, mittels dessen ein externes Signal an die Vorrichtung 100 zum Kühlen angelegt werden kann, welches die Drehzahl des Ventilators 300 festlegt. Durch das am elektrischen Eingang 570 angelegte Signal kann der Ventilator 300 direkt extern gesteuert und in seiner Drehzahl festgelegt werden . The device 100 for cooling components 210 located in the control cabinet 10 may additionally have an electrical input 570, by means of which an external signal can be applied to the device 100 for cooling, which determines the rotational speed of the fan 300. By the signal applied to the electrical input 570, the fan 300 can be controlled directly externally and set in its speed.
Die Vorrichtung 100 zum Kühlen von im Schaltschrank 10 befindlicher Bauelemente 210 kann zusätzlich eine Schnittstelle 571 umfassen, die es ermöglicht, das Regelungselement 500 zum Einstellen der Kühlleistung fernzusteuern oder fernzuüberwa- chen. Über die Schnittstelle 571 kann das RegelungselementThe device 100 for cooling components 210 located in the control cabinet 10 may additionally comprise an interface 571 which makes it possible to remotely control or remotely monitor the control element 500 for setting the cooling capacity. Via the interface 571, the control element
500 beispielsweise an ein Bussystem oder Datenkommunikations¬ interface angebunden sein. Die Einstellung der Drehzahl- Temperatur-Kennlinie 550 kann beispielsweise über die 500 be connected, for example, to a bus system or data communication ¬ interface. The setting of the speed-temperature characteristic 550 can, for example via the
Schnittstelle 571 per Fernwartung vorgenommen werden. Interface 571 be made by remote maintenance.
Des Weiteren kann die Vorrichtung 100 zum Kühlen von im Furthermore, the device 100 for cooling in the
Schaltschrank 10 befindlicher Bauelemente 210 einen paramet- rierbaren Relaisausgang 572 umfassen. Ein solcher paramet- rierbarer Relaisausgang 572 kann beispielsweise der Störungs- meidung dienen. Control cabinet 10 components 210 include a parameterizable relay output 572. Such a parameterizable relay output 572 can serve, for example, to avoid malfunctioning.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht den Einsatz einer temperaturabhängigen Drehzahlregelung mit Lüfterausfallüberwachung, die in der Lage ist, die Feldklimatisierung in einer Niederspannungsschaltungsanlage effektiv zu regeln. Die Rege¬ lung steuert die Lüfter so an, dass die gewünschte Temperatur gehalten wird und die Verlustwärme sicher abgeführt wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht den Einsatz einer temperaturabhängigen Drehzahlregelung in einem Niederspan- nungsschaltschrank mit integrierter Ausfallüberwachung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann variabel über frei program- mierbare Drehzahl-Temperatur-Kennlinien angesteuert werden. Die drehzahlabhängige Regelung ermöglicht es, dass die erfin¬ dungsgemäße Vorrichtung eine geringe Geräuschemission aufweist. Ebenfalls ermöglicht die drehzahlabhängige Regelung einen sparsamen Energieverbrauch. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird der Verschleiß der Ventilatoren verringert und dadurch die Lebensdauer der Ventilatoren erhöht. Insgesamt steigt dadurch die Anlagenverfügbarkeit des Schalt- schranks 10 und somit die Sicherheit durch die Lüfterausfall¬ überwachung. Verschmutzungen des Schaltschranks 10 werden da- durch verringert, dass die Drehzahl der Ventilatoren an denThe device according to the invention allows the use of a temperature-dependent speed control with fan failure monitoring, which is able to effectively control the field air conditioning in a low-voltage circuit system. The Regula ¬ ment controls the fan so that the desired temperature is maintained and the heat loss is safely dissipated. The Device according to the invention allows the use of a temperature-dependent speed control in a low-voltage switchgear cabinet with integrated failure monitoring. The device according to the invention can be controlled variably via freely programmable speed-temperature characteristics. The speed-dependent control enables the device according OF INVENTION ¬ dung has low noise emission. The speed-dependent control also enables economical energy consumption. By the device according to the invention, the wear of the fans is reduced, thereby increasing the life of the fans. Overall, thereby increasing the system availability of the control cabinet 10, and thus the security provided by the fan failure ¬ monitoring. Dirt on the control cabinet 10 is reduced by the fact that the speed of the fans to the
Kühlbedarf angepasst ist und die Ventilatoren im normalen Betrieb nicht bei voller Drehzahl laufen. Cooling demand is adjusted and the fans do not run at full speed during normal operation.

Claims

Schaltschrank (10) mit einer Vorrichtung (100) zum Kühlen von in einem Bereich (200) des Schaltschranks (10) befindlicher Bauelemente (210), Switch cabinet (10) with a device (100) for cooling components (210) located in a region (200) of the control cabinet (10),
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Vorrichtung (100) zum Kühlen mindestens ein aktives Kühlelement (300), welches in seiner Kühlleistung ver¬ änderbar ist, mindestens einen Temperatursensor (400), welcher ein elektrisches Signal (410) in Abhängigkeit der gemessenen Temperatur im zu kühlenden Bereich (200) des Schaltschranks (10) ausgibt, sowie ein Regelungs¬ element (500) zum Einstellen der veränderbaren Kühlleistung des aktiven Kühlelements (300) umfasst, wobei das Regelungselement (500) zum Einstellen der Kühlleis¬ tung mindestens das elektrische Signal (410) des Tempe¬ ratursensors (400) verwendet. characterized in that the device (100) for cooling at least one active cooling element (300), which is ver ¬ changeable in its cooling capacity, at least one temperature sensor (400) which an electrical signal (410) depending on the measured temperature in the area to be cooled (200) of the control cabinet (10) and a control ¬ element (500) for adjusting the variable cooling capacity of the active cooling element (300), wherein the control element (500) for adjusting the Kühlleis ¬ tion at least the electrical signal (410) the temperature sensor in Tempe ¬ (400) is used.
Schaltschrank (10) gemäß Anspruch 1, bei dem das mindestens eine aktive Kühlelement (300) als Ventilator ausgebildet ist. Switching cabinet (10) according to claim 1, wherein the at least one active cooling element (300) is designed as a fan.
Schaltschrank (10) gemäß Anspruch 2, bei dem die Kühlleistung des mindestens einen Ventilators (300) durch die Veränderung seiner Drehzahl einstellbar ist. Control cabinet (10) according to claim 2, wherein the cooling capacity of the at least one fan (300) is adjustable by the change of its speed.
Schaltschrank (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Regelungselement (500) die veränderbare Kühlleistung des aktiven Kühlelements (300) mit einem Pulsweiten-modulierten Signal einstellt. Control cabinet (10) according to one of claims 1 to 3, wherein the control element (500) adjusts the variable cooling capacity of the active cooling element (300) with a pulse width modulated signal.
Schaltschrank (10) gemäß Anspruch 2, 3 oder 4, bei dem der Ventilator (300) ein Element (350) zur Messung der Drehzahl umfasst, welches ein Signal (360) ausgibt, dass von dem Regelungselement (500) zum Einstellen der veränderbaren Kühlleistung des aktiven Kühlelements (300) verwendet wird. A cabinet (10) according to claim 2, 3 or 4, wherein the fan (300) comprises a speed measuring element (350) which outputs a signal (360) from the control element (500) for adjusting the variable cooling capacity of the active cooling element (300) is used.
6. Schaltschrank (10) gemäß Anspruch 5, bei dem das Element (350) zur Messung der Drehzahl des Ventilators (300) ein Hall-Sensor ist. 6. switchgear cabinet (10) according to claim 5, wherein the element (350) for measuring the rotational speed of the fan (300) is a Hall sensor.
7. Schaltschrank (10) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, bei dem das Regelungselement (500) zum Einstellen der Kühlleistung des Ventilators (300) mindestens eine Drehzahl-Temperatur-Kennlinie (550) verwendet. 7. Control cabinet (10) according to any one of claims 3 to 6, wherein the control element (500) for adjusting the cooling capacity of the fan (300) uses at least one speed-temperature characteristic (550).
8. Schaltschrank (10) gemäß Anspruch 7, bei dem das Regelungselement (500) einen Schalter (560) umfasst, durch dessen Stellung zwischen unterschiedlichen Drehzahl- Temperatur-Kennlinien (550) zum Einstellen der Kühlleistung des Ventilators (300) gewählt wird. 8. Control cabinet (10) according to claim 7, wherein the control element (500) comprises a switch (560) is selected by its position between different speed-temperature characteristics (550) for adjusting the cooling capacity of the fan (300).
9. Schaltschrank (10) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei die Vorrichtung (100) zum Kühlen von im Schalt- schrank (10) befindlichen Bauelementen (210) zusätzlich einen elektrischen Eingang (570) aufweist, mittels des¬ sen ein externes Signal an die Vorrichtung (100) zum Kühlen angelegt werden kann, welches die Drehzahl des Ventilators (300) festlegt. 9. Switching cabinet (10) according to one of claims 3 to 8, wherein the device (100) for cooling in the cabinet (10) located components (210) additionally an electrical input (570) by means of ¬ sen an external Signal can be applied to the device (100) for cooling, which determines the speed of the fan (300).
10. Schaltschrank (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Vorrichtung (100) zum Kühlen von im Schaltschrank (10) befindlichen Bauelementen (210) zusätzlich eine Schnittstelle (571) aufweist, die es er- möglicht das Regelungselement (500) zum Einstellen der10. Switching cabinet (10) according to one of the preceding claims, wherein the device (100) for cooling in the control cabinet (10) located components (210) additionally an interface (571), which makes it possible the control element (500) for Setting the
Kühlleistung fernzusteuern oder fernzuüberwachen . Remote control of cooling capacity or remote monitoring.
11. Schaltschrank (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das aktive Kühlelement (300) und/oder der Temperatursensor (400) vom Regelungselement (500) mit elektrischer Energie versorgt werden. 11. Switching cabinet (10) according to one of the preceding claims, wherein the active cooling element (300) and / or the temperature sensor (400) from the control element (500) are supplied with electrical energy.
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