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Schutz vor gefährlicher Spannung über eine sichere mechanische Verriegelung

IP.com Disclosure Number: IPCOM000017836D
Original Publication Date: 2001-Oct-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-23
Document File: 2 page(s) / 1M

Publishing Venue

Siemens

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Dr. Dieter Eckardt: AUTHOR [+3]

Abstract

Für drehzahlveränderbare Antriebe werden Umrichter oder Wechselrichter eingesetzt. In der Regel werden mehrere Geräte an einer gemeinsamen Netzeinspei- sung oder an einer gemeinsamen Zwischenkreisspan- nung betrieben. Bei vielen Anwendungen muß ein schneller Gerätetausch möglich sein. Dabei darf die Spannung für die intakten Geräte nicht abgeschaltet werden, da diese weiter in Betrieb bleiben müssen. Daher muß ein Gerätetausch “unter Spannung” Hot Plugging möglich sein. Problem: In den Geräten (s.a. Abbildung 1 und 2) wird die Zwischenkreisspannung UZK mit einem Kondensator mit hoher Kapazität gestützt. Wenn das Gerät von der Spannung getrennt wird, so wird die Zwischenkreisspannung über den Zwischenkreis- kondensator weiter aufrecht erhalten. Diese Spannung steht dann noch an den entsprechenden Schnittstellen, Steckern etc. der getrennten Geräte und kann beim Berühren dieser zur Gefährdung des Service Perso- nals führen.

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Abbildung 1 : Netzeinspeisung

Bauelemente

Abbildung 2:� Einspeisen an Gleichspannung

Die� Entladung� über� parasitäre� Widerstände erfolgtnur sehr langsam. Diese Zeit wird für Hot Pluggingnicht akzeptiert. Mit einem zum Kondensator generellparallel geschalteten Widerstand für eine schnellere

Entladung in Betrieb würde zu viel Verlustleistungerzeugt.

Zur Lösung dieses Problems wurden bisher Spezial-stecker eingesetzt, bestehend aus Stift und Buchse.Die Buchse ist in der Regel derart ausgeführt, daß einausreichender� Berührschutz� gegeben ist. Problemebereitet die Stiftausführung entweder am Gerät oderan der Spannungseinspeisung. Bisherige Lösunghaben� einen� hohen� Platzbedarf� und� sind kosten-aufwendig.

Die hier beschriebene Erfindung löst das Problem aufandere Weise: Das Gerät wird unter Spannung ge-trennt.� Eine� mechanische� Verriegelung verhindertsicher die Entnahme bzw. gewährleistet den Berühr-schutz so lange, bis die Spannung auf einen unge-fährlichen� Wert� abgesunken� ist.� Die� Erfindung istdadurch gekennzeichnet, daß

1.� � � � Geräte zum Berührschutz mechanisch sicherverriegelt werden

2.� � � � die Ausführung der mechanischen Verriegelungbeliebig sein kann

3.� � � � Geräte geöffnet oder erst dann entnommen wer-den können, wenn� keine� gefährliche� Spannungmehr anliegt

4.� � � � die Erfassung der Spannung dabei beliebig aus-geführt werden kann

5.� � � � die� gefährliche� Spannung� zweikanalig erfaßtwird

6.� � � � eine mechanische, redundante Verriegelungsolange erfolgt, bis die Spannung auf einen unge-fährlichen Wert abgesunken ist

7.� � � � jede mechanische Verriegelung ein Elementaufweist mit der eine Erwartungshaltung erzeugtwerden kann

8.� � � � mit diesem Element Aktionen ausgelöst werdenkönnen, die anzeigen, daß ein Defekt der Schutz-einrichtung vorliegt

9.� � � � diese Elemente gleichzeitig dazu benutzt werdenkönnen die gefährliche Spannung zu messen

10.� � � � beim Entnehmen die Entladung automatischausgelöst wird

Funktionsbeschreibung:

In den Abbildungen 3,4, und 5 ist jeweils ein mecha-nischer� Aufbau� zur� prinzipiellen Beschreibung ge-zeigt. Elektrische Details sind in dem Blockschaltbild(Abbildung 6) gezeigt.� Die� Funktionsweise� ist� infolgenden Schritten beschrieben:

Aktion 1:

Das Gerät befindet sich in der mechanischen Position1. Dabei ist das Gerät auf einer Rückwand befestigt.In der Rückwand ist eine Sammelschiene integriert.

Schutz vor gefährlicher Spannungüber eine sichere mechanische Ver-riegelung

Idee: Dr. Dieter Eckardt, Erlangen;Ronald Hauf, Erlangen;Günther Schwesig, Erlangen

Für drehzahlveränderbare Antriebe werden Umrichteroder Wechselrichter eingesetzt. In der Regel werdenmehrere Geräte an einer gemeinsamen Netzeinspei-sung oder an einer gemeinsamen Zwischenkreisspan-nung betrieben. Bei� vielen� Anwendungen� muß� einschneller Gerätetausch möglich sein. Dabei darf dieSpannung für die intakten Geräte nicht abgeschaltetwerden, da diese weiter in Betrieb bl...