DE3619289A1 - Schaltgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät, insbesondere Kompaktschaltgerät, beispielsweise für die Verwendung in explosionsgefährdeten Atmosphären, vorzugsweise im unter­ tägigen Grubenbetrieb.

Es ist bekannt, daß Steuergeräte elektrisch mit den Schaltvorrichtungen (beispielsweise Schützen/Thyristoren) den Steuer-, Überwachungs- und Meldevorrichtungen sowie den Meßwertaufnehmern verbunden sind.

Schalt-, Steuer-, Überwachungs- und Meldevorrichtungen unterliegen dem Verschleiß und müssen in gewissen Abständen ausgetauscht werden, mit der Folge, daß die gesamte Ver­ drahtung einschließlich der Steuer- und Meldeleitung eben­ falls erneuert werden muß. Hieraus ergeben sich hohe Kosten, ein großer Zeitaufwand und eine erhöhte Fehleranfälligkeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schalt­ gerät zu schaffen, das betriebs- störsicher und diagnose­ freundlich sowie einfach zu reparieren ist.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht in dem kennzeichnenden Teil der im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale.

Wesentlich am erfindungsgemäßen Vorschlag ist die Aufteilung des Schaltgerätes in den im Schutzgehäuse untergebrachten Leistungsteil und das Steuergerät, wobei Steuergerät und Leistungsteil optisch miteinander gekoppelt sind, wobei das Leistungsteil von einem auf ihm befindlichen Steuerblock, der alle Überwachungs-, Steuer- und Regel­ vorrichtungen enthält, gesteuert wird. Hierdurch wird im Schutzgehäuse nur noch ein geringer Verdrahtungsaufwand erforderlich.

Die Verschleißteile des Schaltgerätes können nach der Erfindung ausgewechselt werden, ohne daß, wie bisher, eine völlig neue Verdrahtung erforderlich ist.

Bei einem Störfall, beispielsweise bei einem Schütz­ oder Kabelbrand im Schutzgehäuse ist es zudem ausgeschlossen, daß elektrische Spannungen unzulässiger Größe über die optisch ausgebildeten Steuer- und Datenleitungen außerhalb des Schutzgehäuses gelangen, so daß das Schaltgerät nach einem Austausch der Grundplatte im Druckgehäuse, auf dem sämtliche Schaltglieder angebracht sind, sofort wieder voll funktionsfähig ist. Durch den sogenannten Steuerblock ist die Verdrahtung im Schutzgehäuse darüber hinaus so weit reduziert, daß auch der Austausch von Schaltvorrichtungen ohne große Arbeiten an der Verdrahtung möglich ist. Ein Defekt im Steuerblock ist dadurch reparabel, daß der Steuerblock einfach ausgetauscht wird.

Durch die Erfindung wird also die Sicherheit eines Schaltgerätes wesentlich erhöht, bei einem Defekt im Schutz­ gehäuse, in dem sich die Schaltvorrichtungen, der Steuer­ block und Meßwertaufnehmer befinden, sind elektrische Aus­ wirkungen auf das Ab- und Zuleitungsfeld und damit auch auf das Steuergerät weitestgehend ausgeschlossen.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung bilden die Ausführungsformen der Unteransprüche.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von in den Zeich­ nungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Schema mit 3 einzelnen Baugruppen, die durch Lichtleiter mittels Signalumwandler gekoppelt sind;

Fig. 2 ein Schema mit 3 einzelnen Baugruppen, die durch Lichtstrahlen, die durch optische Fenster geführt sind, gekoppelt sind;

Fig. 3 Schema nach Fig. 2, wobei die Lichtführung zwischen dem Ableitungsfeld 2 und dem Zuleitungs­ feld 3 erst durch die optischen Fenster und im Bereich des Schutzgehäuses 1 durch einen elektri­ schen Leiter erfolgt;

Fig. 4 Schema nach Fig. 1. Das Schutzgehäuse ist hier als Innengehäuse für ein Gesamtgehäuse, das Zu- und Ableitungsfeld enthält, ausgebildet;

Fig. 5 Schema nach Fig. 2 und 4. Die Datenübertragung entspricht der Darstellung in Fig. 3;

Fig. 6 Schema nach Fig. 3 und 4. Die Datenübertragung entspricht der Darstellung in Fig. 2.

In Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau des Schaltgerätes veranschaulicht.

Im Schutzgehäuse 1 befinden sich die große Ströme und hohe Spannung führenden bzw. schaltenden Teile, die Meßwertaufnehmer für Ströme und der Steuerblock.

Im Zuleitungsfeld 3 befindet sich u.a. das Steuergerät 7.

Im Ableitungsfeld 2 sind u.a. Signalumformer für Temperaturfühler (Pt 100) untergebracht.

Des weiteren befindet sich hier eine Schutzein­ richtung für Überwachung von Leitung und Motor.

Das Zuleitungsfeld 3 mit dem Steuergerät 7 ist mittels Signalumwandler 9 über den Lichtleiter 8 und den Signalumwandler 10 mit den Schalt-, Meß- und Steuervor­ richtungen, den Meßwertaufnehmern und dem Steuerblock im Schutzgehäuse verbunden, wobei der Lichtleiter durch die explosionssicher ausgebildete Dichtung 14 und eine weitere Dichtung 13 geführt ist.

Über diese Lichtleiter werden Daten vom Steuer­ gerät zu dem Steuerblock, der alle gerätespezifizischen Steuer-, Überwachungs- und Anzeigefunktionen beinhaltet, übertragen.

Über den Signalübertrager 11, den Lichtleiter 16 und den Signalübertrager 12 wird auch ein Datenverbund zwischen dem Steuergerät im Zuleitungsfeld unddem Ableitungs­ feld realisiert, wobei der Lichtleiter vom Signalübertrager 11 durch die explosionssicher ausgebildete Dichtung 16 und die weitere Dichtung 17 geführt wird.

Im Steuerblock 5 sind die Steuer- und Über­ wachungselemente sowie die Meßwertumformer für die Schalt­ vorrichtungen 4 und Meßwertaufnehmer 6 so zusammengefaßt, daß innerhalb des Schutzgehäuses nur noch wenig Leitungen zu führen sind. Hierdurch können Störungen im Bereich der Steuerung und/oder Überwachung weitestgehend durch Aus­ tausch des steckbaren Steuerblocks schnell und sicher beseitigt werden.

Auch Beseitigung von Störungen an den Schalt­ vorrichtungen, beispielsweise an Schützen und an den Meß­ wertaufnehmern, ist schnell durchführbar, da diese Bau­ elemente wegen der Zusammenfassung der Steuerung und Über­ wachung im Steuerblock 5 nur mit den nötigsten Leitungs­ anschlüssen versehen sein müssen.

Das Steuergerät kann mit seinem Rechner die Meß­ werte von Strom und Temperatur so miteinander verknüpfen, daß durch eine Trendrechnung ein optimaler Motorschutz gewährleistet ist.

Claims (15)

1. Schaltgerät, insbesondere Kompaktschaltgerät, beispiels­ weise für die Verwendung in explosionsgefährdeten Atmosphären, vorzugsweise im untertägigen Grubenbetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß die in einem separaten Schutz- oder Innengehäuse (1, 37) angeordneten nicht eigen­ sicheren Schalt-, Meß- und Steuervorrichtungen (4, 5, 6) mit einem außerhalb des Schutz- oder Innengehäuses (1, 37) befind­ lichen vorzugsweise eigensicher ausgebildeten Steuergerät (7) über wenigstens einen Lichtstrahl für die Datenübertragung gekoppelt sind.

2. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Überwachungs-, Meß- und Steuervorrichtungen im Steuerblock (5) zusammengefaßt sind.

3. Schaltgerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Schutzgehäuse (1) ein Zuleitungsfeld (3) mit dem Steuergerät (7) durch wenigstens einen Lichtleiter (8), der durch Dichtungen (13, 14) geführt ist, sowie über Signalumwandler (9, 10) verbunden sind.

4. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Schutzgehäuse (1) ein Ableitungsfeld (2) über wenigstens einen durch Dichtungen (16, 17) geführten Lichtleiter (15) sowie über Signalumwandler (11, 12) verbunden ist, wobei das Ableitungsfeld (2) wenigstens einen Meßwertaufnehmer (7) für Ströme und wenigstens einen Meßwertaufnehmer (18) für die Erfassung physikalischer Größen enthält.

5. Schaltgerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuer­ block (5) steckbar ausgebildet ist.

6. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß optische Fenster (19, 20, 21, 22) so angeordnet sind, daß Daten mittels durch die optischen Fenster geführter Lichtstrahlen (27, 28) übertragen werden.

7. Schaltgerät nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Datenverbindung zwischen den Fenstern (20) und (21) mittels Lichtleiter (29) erfolgt, an die optische Köpfe (30, 31) an­ geschlossen sind.

8. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverbindung zwischen den optischen Fenstern (20, 21) über Signalumwandler (33, 34) mittels elektrischer Verbindung (32) erfolgt.

9. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigsten ein Licht­ leiter (35) zur Datenübertragung über die Signalumwandler (9, 12) zwischen dem Steuergerät (7) und dem Ableitungsfeld (2) an­ geordnet ist.

10. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Gesamt­ gehäuse (36) ein explosionsgeschütztes Innengehäuse (37) mit den Schalt-, Meß- und Steuervorrichtungen (4, 5, 6) angeordnet ist, bei dem das außerhalb des Innengehäuses (37) angeordnete vorzugsweise eigensicher ausgebildete Steuer­ gerät (7) über wenigstens einen Lichtstrahl (27) für die Datenübertragung gekoppelt ist.

11. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Innenge­ häuse (37) ein Zuleitungsfeld (3) mit dem Steuergerät (7) durch wenigstens einen Lichtleiter (38), der durch eine Dichtung (39) geführt ist, sowie über Signalumwandler (40, 41) verbunden sind.

12. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Innen­ gehäuse (37) ein Ableitungsfeld (2) über wenigstens einen durch eine Dichtung (44) geführten Lichtleiter (45) sowie über Signalumwandler (42, 43) verbunden ist, wobei das Ableitungsfeld (2) wenigstens einen Meßwertaufnehmer (7 a) für Ströme und wenigstens einen Meßwertaufnehmer (18) für die Erfassung physikalischer Größen enthält.

13. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß optische Fenster (46, 47) eingefügt sind, an denen optische Sende­ und Empfangsvorrichtungen (48, 49, 50, 51) so angeordnet sind, daß Daten mittels Lichtstrahlen (52, 53) durch die optischen Fenster (46, 47) übertragen werden können.

14. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen den optischen Fenstern (46, 47) mittels Lichtleiter (54) erfolgt, der an optische Köpfe (55, 56) angeschlossen ist.

15. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen den Fenstern (46, 47) über die Signalumwandler (49, 50) mittels elektrischer Verbindung (57) erfolgt.