DE20106687U1

DE20106687U1 - Schaltschrank zur Aufnahme elektrischer Leitungen und elektrischer Komponenten

Info

Publication number: DE20106687U1
Application number: DE20106687U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 2001-04-10
Filing date: 2001-04-10
Publication date: 2002-08-22
Anticipated expiration: 2011-04-11

Description

2001 G 04484 DE

Beschreibung

Schaltschrank zur Aufnahme elektrischer Leitungen und elektrischer Komponenten
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Schaltschrank zur Aufnahme von elektrischen Leitungen sowie elektromagnetische Störungen aussendenden ersten elektrischen Komponenten und von diesen beabstandet angeordneten, durch elektromagnetische Störungen beeinflussbaren zweiten elektrischen Komponenten mit einer ersten ebenen Schirmwand, an welcher die zweiten elektrischen Komponenten und die elektrischen Leitungen angeordnet sind.

Ein derartiger Schaltschrank ist beispielsweise aus dem Katalog der Fa. Rittal &ldquor;Rittal Handbuch 29", 02/98 bekannt. Auf der Seite 99, Bild 1 ist beispielsweise ein Schaltschrank abgebildet, der eine metallische Zwischenwand aufweist, welche elektrische Komponenten aufnimmt und trägt. Die elektrischen 0 Komponenten sowie die in Kabelkanälen geführten elektrischen Leitungen sind dabei auf ein und derselben Seite der metallischen Zwischenwand angeordnet. Um einzelne elektrische Komponenten, die elektromagnetische Störungen aussenden, zu schirmen, wird dort auf der Seite 244 vorgeschlagen, in dem Schaltschrank eine &ldquor;Gehäuse im Gehäuse Struktur" zu erzeugen. Aus diesem Grund werden in den Schaltschrank spezielle Gehäuse eingebaut, in welchen wiederum die Störungsquellen angeordnet sind.

0 Eine derartige Konstruktion ist nur mit einem relativ hohen Kostenaufwand zu erstellen. Die speziellen Gehäuse weisen nur ein relativ kleines Volumen zur Aufnahme von elektrischen Komponenten auf. Für bestimmte elektrische Komponenten wie

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beispielsweise Motoren, deren Antriebsleistung mechanisch übertragen werden muss, sind derartige spezielle Gehäuse nicht geeignet. Durch die &ldquor;Gehäuse im Gehäuse Struktur" ist außerdem eine optimale Ausnutzung des Schaltschrankvolumens nicht immer möglich, so dass vielfach ungenutzter Raum im Schaltschrank vorhanden ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schaltschrank der eingangs genannten Art so auszubilden, dass eine ausreichende Schirmung der von elektrischen Komponenten ausgehenden elektromagnetischen Störungen in einfacherer Weise, kostengünstiger und platzsparender ermöglicht wird.

Die Aufgabe wird bei einem Schaltschrank der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die zweiten elektrischen Komponenten auf einer ersten Seite der ersten ebenen Schirmwand angeordnet und durch diese getragen sind, und dass auf einer zweiten Seite der ersten ebenen Schirmwand die elektrischen Leitungen angeordnet sind, und dass zu der ersten ebenen Schirmwand rechtwinklig eine zweite ebene Schirmwand angeordnet ist, welche die von den ersten elektrischen Komponenten ausgehenden elektromagnetischen Störungen von den zweiten elektrischen Komponenten abschirmt.

Durch die verteilte Anordnung der zweiten elektrischen Komponenten und der elektrischen Leitungen auf zwei Seiten der ersten ebenen Schirmwand wird eine höhere Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Flächen der ersten ebenen Schirmwand erreicht. Unter elektromagnetischen Störungen sind sowohl die elektromagnetische Strahlung als auch leitungsgeführte Störgrößen zu verstehen. Die zweiten elektrischen Komponenten können beispielsweise elektronische Baugruppen sein, die

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durch elektromagnetische Strahlung leicht zu beeinflussen sind. Die elektrischen Leitungen können beispielsweise Versorgungsleitungen zum Versorgen von weiteren elektrischen Komponenten bzw. auch den elektronischen Komponenten selbst sein. Neben einer besseren Bestückung der ersten ebenen Schirmwand wird durch die Trennung der zweiten elektrischen Komponenten von den elektrischen Leitungen auch eine gegenseitige Beeinflussung derselben begrenzt. Gegebenenfalls sind die elektrischen Leitungen zum Anschluss an die zweiten elektrischen Komponenten durch Öffnungen mit kleinem Durchmesser in der ersten ebenen Schirmwand hindurchgeführt. Neben der Anordnung der elektrischen Leitungen auf der zweiten Seite der ersten ebenen Schirmwand können auf dieser Seite auch weitere elektrische Komponenten angeordnet sein, beispielsweise Rangierverteiler zum Verteilen der elektrischen Leitungen. Durch die Nutzung von zwei Seiten der ersten ebenen Schirmwand werden zwei Räume gebildet, die durch die erste ebene Schirmwand voneinander abgeschirmt sind. Diese beiden Räume werden weiterhin durch die zweite ebene Schirm-0 wand, die rechtwinklig zu der ersten ebenen Schirmwand angeordnet ist, abgegrenzt. Die zweite ebene Schirmwand schirmt die von den ersten elektrischen Komponenten ausgehenden elektromagnetischen Störungen von den in den beiden Räumen angeordneten zweiten elektrischen Komponenten und elektri-5 sehen Leitungen ab. Durch eine derartige Anordnung wird eine Gestaltung der ersten und der zweiten Schirmwand als einfache ebene, flächige Wandungen ermöglicht. Die Ausbildung von komplizierten Kastenstrukturen wird so vermieden. Derartige Schirmwände sind äußerst kostengünstig herstellbar. Als Aus-0 führungsform für die erste und die zweite Schirmwand sind verschiedenste Materialien einsetzbar. Diese Materialien müssen lediglich eine ausreichende schirmende Wirkung gegenüber elektromagnetischer Strahlung aufweisen sowie eine ausrei-

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chende mechanische Festigkeit zur Aufnahme und zum Tragen der zweiten elektrischen Komponenten aufweisen. Derartige Materialien können beispielsweise engmaschige Metallgeflechte, metallische Platten und elektrische leitende Kunststoffe sein.

Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die erste ebene Schirmwand und die zweite ebene Schirmwand unabhängig voneinander im Schaltschrank gehalten sind.

Sind die erste ebene Schirmwand und die zweite ebene Schirmwand unabhängig voneinander im Schaltschrank gehalten, so ergeben sich dadurch günstige Montageeigenschaften. Im Herstellungsprozess können die Schirmwände unabhängig voneinander montiert werden. Insbesondere für die Bestückung der ersten ebenen Schirmwand bietet es sich an, diese außerhalb des Schrankes vorzunehmen und erst nach dem Bestücken die erste ebene Schirmwand zu montieren.

Es kann auch vorteilhaft vorgesehen sein, dass die erste ebene Schirmwand lösbar winkelsteif mit der zweiten ebenen, am Schaltschrank gehalterten Schirmwand verbunden und zumindest teilweise durch diese getragen ist.

5 Bei einer derartigen konstruktiven Ausgestaltung der Halterung der ersten ebenen Schirmwand und der zweiten ebenen Schirmwand kann auch die Anzahl der Anschlagpunkte für die Schirmwände an dem Schaltschrank vermindert werden. Insbesondere bei Schaltschränken mit kleinen Abmessungen und mit ei-0 nem hohen Bestückungsgrad an Komponenten kann so eine günstige konstruktive Ausgestaltung erzielt werden. Durch das lösbare winkelsteife Verbinden der ersten ebenen Schirmwand

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mit der zweiten ebenen Schirmwand kann weiterhin ein modulares Einbringen der Schirmwände in den Schrank erfolgen.

Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass ein geerdeter zentraler Potentialausgleichspunkt innerhalb des Schaltschrankes angeordnet ist.

Durch den zentralen Potentialausgleichspunkt innerhalb des Schaltschrankes ist es möglich, in einfacher Weise sämtliche potentialfreien metallischen Elemente niederohmig zu erden. Über dem zentralen Potentialausgleichspunkt ist es möglich, die Schirmwände unmittelbar mit dem Erdpotential zu verbinden. Ein kettenartiges, den elektrischen Widerstand erhöhendes, elektrisches Verbinden der einzelnen metallischen EIemente wird so vermieden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass einander beeinflussende elektrischen Leitungen voneinander getrennt verlegt sind.

Durch die getrennte Verlegung von elektrischen Leitungen wird in einfacher Weise eine gegenseitige Beeinflussung der von den elektrischen Leitungen ausgehenden elektromagnetischen Felder vermieden. Diese Maßnahme vermindert das Auftreten von Störungen auf dem Weg längs der elektrischen Leitungen und trägt somit zu einer Unterstützung der Wirkung der Schirmwände bei.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei-0 spiels schematisch in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend näher beschrieben.

Dabei zeigt die

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Figur 1 eine Frontalansicht eines Schaltschrankes mit ge öffneten Schranktüren, die

Figur 2 eine Draufsicht des Schaltschrankes und die Figur 3 eine Frontalansicht eines weiteren Schaltschrankes.

Der in den Figuren 1 und 2 gezeigte Schaltschrank ist beispielsweise ein Schaltschrank wie er für die Steuerung von Hochspannungs-Leistungsschaltern verwendet wird. In dem Schaltschrank sind erste elektrische Komponenten 1, die elektromagnetische Störungen aussenden, angeordnet. Derartige elektrische Komponenten sind beispielsweise elektrische Motoren und Auslösespulen. Zu den ersten elektrischen Komponenten 1 beabstandet sind zweite elektrische Komponenten 2 angeordnet. Die zweiten elektrischen Komponenten 2 sind beispielsweise elektronische Baugruppen auf Halbleiterbasis, welche durch elektromagnetische Störungen leicht zu beeinflussen sind. Weiterhin sind im Schaltschrank elektrische Leitungen verlegt. Diese elektrische Leitungen sind beispielsweise 0 elektrische Versorgungsleitungen 3a,b zum Versorgen der elektrischen Komponenten mit elektrischer Energie und elektrische Signalleitungen 4a,b zur Übertragung von Informationen. Sowohl Teile der elektrischen Versorgungsleitungen 3a als auch Teile der elektrischen Signalleitungen 4a werden 5 durch die Wandung des Schaltschrankes hindurch nach außen geführt. Zum Tragen der zweiten elektrischen Komponenten 2 sowie der elektrischen Versorgungsleitungen 3a,b und der elektrischen Signalleitungen 4a,b ist eine erste ebene Schirmwand 5 vorgesehen. Die erste ebene Schirmwand 5 ist kostengünstig aus einer metallischen Platte hergestellt. Die erste ebene Schirmwand 5 ist unabhängig von anderen Baugruppen an dem Schaltschrank befestigt. Zur Befestigung können Schraubverbindungen, Nietverbindungen, Schweißverbindungen

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oder andere geeignete Verbindungen eingesetzt werden. Eine zweite ebene Schirmwand 6 ist rechtwinklig zu der ersten ebenen Schirmwand 5 angeordnet. Die zweite ebene Schirmwand 6 teilt den Schaltschrank in zwei Zonen 7,8 auf. In der ersten Zone 7 sind die ersten elektrischen Komponenten 1 angeordnet. In der zweiten Zone 8 sind die zweiten elektrischen Komponenten 2, die elektrischen Signalleitungen 4a,b und die elektrischen Versorgungsleitungen 3a,b sowie die erste ebene Schirmwand 5 angeordnet. Die erste ebene Schirmwand 5 teilt wiederum die zweite Zone 8 in einen ersten Raum 9 sowie einen zweite Raum 10. In dem ersten Raum 9 sind die zweiten elektrischen Komponenten 2 angeordnet. In dem zweiten Raum sind die elektrischen Versorgungsleitungen 3a,b und die elektrischen Signalleitungen 4a,b angeordnet. Im Bodenbereich des Schaltschrankes ist ein zentraler Potentialausgleichspunkt 11 vorgesehen. Mit diesem zentralen Potentialausgleichspunkt 11 sind sämtliche elektrisch leitenden, potentialfreien Bauteile des Schaltschrankes und der eingebauten Komponenten elektrisch verbunden. In dem zweiten Raum 10 des 0 Schaltschrankes sind die elektrischen Signalleitungen 4a,b getrennt von den elektrischen Versorgungsleitungen 3a,b verlegt und im Wesentlichen durch die erste ebene Schirmwand 5 gehalten. Weiterhin sind zum Verteilen und Rangieren der einzelnen Versorgungsleitungen und Signalleitungen in dem zweiten Raum 10 Verteileinrichtungen 12a,b vorgesehen. Zum Anschluss der zweiten elektrischen Komponenten 2 an die elektrischen Versorgungsleitungen 3a,b und elektrischen Signalleitungen 4a,b weist die erste ebene Schirmwand 5 Öffnungen 13a,b,c,d auf. Diese Öffnungen 13a,b,c,d weisen einen ge-0 ringen Durchmesser auf, um die Schirmwirkung der ersten ebenen Schirmwand 5 nur geringfügig zu beeinträchtigen. Weiterhin dämpfen die Öffnungen 13a,b,c,d auf den durch sie hindurchgeführten Versorgungsleitungen bzw. Signalleitungen auf-

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tretende hochfrequente Störungen. Um eine ausreichende Schirmwirkung der ersten ebenen Schirmwand 5 zu erzielen, ist es nicht notwendig, dass die erste ebene Schirmwand 5 den ersten Raum 9 von dem zweiten Raum 10 vollständig, d. h. nach Art eines abgeschlossenen Kastens, abtrennt. Um die Schirmwirkung des Schaltschrankes selbst zu verbessern, sind die Schranktüren mittels niederohmiger Kupfergeflechtbänder 14a,b in den Potentialausgleich einbezogen. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, die Türen mit elektrisch leitenden, hier nicht dargestellten, Dichtgummis zu versehen. Um ein Eintragen von Störungen von außerhalb des Schaltschrankes zu verhindern, werden geschirmte Zuleitungen 15a,b eingesetzt. Die Schirmungen der geschirmten Zuleitungen 15a,b sind beidseitig geerdet und koaxial flächig über entsprechende EMV-gerechte Stopfbuchsverschraubungen in den Potentialausgleich einbezogen. Bei der Nutzung einer metallischen Platte für die erste ebene Schirmwand 5 eignet sich diese auch für eine großflächige Erdung der zweiten elektrischen Komponenten 2.

0 In der Figur 3 ist eine Ausgestaltungsvariante eines weiteren Schaltschrankes in einer Frontalansicht dargestellt. Die gleich wirkenden Komponenten und Baugruppen sind mit denselben Bezugszeichen versehen wie in der Figur 1 und der Figur 2. Auch bei dem in der Figur 3 dargestellten Schaltschrank 5 ist die erste ebene Schirmwand 5 rechtwinklig zu der zweiten ebenen Schirmwand 6 angeordnet. Die erste ebene Schirmwand 5 ist dabei winkelsteif mit der zweiten ebenen Schirmwand 6 verbunden. Diese winkelsteife Verbindung trägt die erste ebene Schirmwand 5 zu einem Teil. Zum anderen Teil wird die 0 erste ebene Schirmwand 5 durch die Befestigungen mit dem Schaltschrank getragen. Die Befestigung am Schaltschrank und an der zweiten ebenen Schirmwand 6 kann dabei wiederum mit

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verschiedenen Mitteln erfolgen, beispielsweise durch Schraubverbindungen, Nietverbindungen, Schweißverbindungen usw.

Claims

1. Schaltschrank zur Aufnahme von elektrischen Leitungen (3a, b; 4a, b) sowie elektromagnetische Störungen aussendenden ersten elektrischen Komponenten (1) und von diesen beabstandet angeordneten, durch elektromagnetische Störungen beeinflussbaren zweiten elektrischen Komponenten (2) mit einer ersten ebenen Schirmwand (5), an welcher die zweiten elektrischen Komponenten (2) und die elektrischen Leitungen (3a, b; 4a, b)angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass
die zweiten elektrischen Komponenten (2) auf einer ersten Seite der ersten ebenen Schirmwand (5) angeordnet und durch diese getragen sind,
und dass auf einer zweiten Seite der ersten ebenen Schirmwand die elektrischen Leitungen (3a, b; 4a, b) angeordnet sind, und dass zu der ersten ebenen Schirmwand (5) rechtwinklig eine zweite ebene Schirmwand (6) angeordnet ist, welche die von den ersten elektrischen Komponenten (1) ausgehenden elektromagnetischen Störungen von den zweiten elektrischen Komponenten (2) abschirmt.

2. Schaltschrank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste ebene Schirmwand (5) und die zweite ebene Schirmwand (6) unabhängig voneinander im Schaltschrank gehalten sind.

3. Schaltschrank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste ebene Schirmwand (5) lösbar winkelsteif mit der zweiten ebenen, am Schaltschrank gehalterten Schirmwand (6) verbunden und zumindest teilweise durch diese getragen ist.

4. Schaltschrank nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein geerdeter zentraler Potentialausgleichspunkt (11) innerhalb des Schaltschrankes angeordnet ist.

5. Schaltschrank nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass einander beeinflussende elektrischen Leitungen (3a, b; 4a, b) voneinander getrennt verlegt sind.