具有规定的冷却布置的低压开关设备制造技术

本发明专利技术涉及一种具有设备额定电流区域不高于650A的低压开关设备，具有规定的冷却布置方式，所述冷却布置方式具有下部和上部设备区域的结构，其中，在所述下部设备区域中布置有功率电子构件(2、3、4)。本发明专利技术的特征在于，在所述低压开关设备中仅布置有一个冷却件(1)并且第二冷却件通过所述规定的气流通道(31、32、33、36)被代替。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有规定的冷却布置的低压开关设备本专利技术涉及一种具有设备额定电流范围不高于650A的低压开关设备，其具有规定的冷却布置，该冷却布置带有具备下部设备区域和上部设备区域的结构，其中，在下部的设备区域中布置有功率电子构件。在多相电网中，在大多数情况下它是三相的，使用功率电子设备例如软启动器用于控制能量流。为此，在每个网相中有功率电子构件、也被称为功率部件，其适当地影响电流。在软启动器中，功率部件由两个功率电子构件组成，它们是反并联电路中的晶闸管，该晶闸管规定有冷却件、例如冷却体。冷却件需将由电流控制在功率电子构件中产生损耗热量从该功率电子构件中排出，并进而避免在该功率电子构件中产生不允许的温度。另外的冷却件是用于改善冷却体的散热的风扇。风扇实现更高的设备额定电流或者还实现更高的开关次数。机械的旁路开关元件经常与功率部件并联，该旁路开关在无需电流控制的运行相位中跨接功率部件，使得在功率部件中不再存在电气的损耗功率。为了控制功率部件和可能存在的旁路开关元件以及为了向一个或者多个风扇供电，软启动器需要控制部件。此外，该控制部件负责为设备的操作单元以及供应通信组件、例如现场总线(Profibus)的接口供能。操作单元和通信组件可以是控制部件的组成部分，但也能够作为可插接的单元集成在控制部件中。另外，需要控制信号继电器，该信号继电器向外部控件转发特定的运行状态。为了能够完成此任务，控制部件具有用于对这些功能组件进行供能的高功率电源件以及一个或多个微处理器，该微处理器组织功能组件的交互作用。与以前的软启动器相比，控制部件的功能范围显著增加，从而在控制部件中转换的电气损耗功率也增加，其升高了大约2-2.5倍。除了由此造成的自加热之外，控制部件和它的集成功能组件还因功率部件以及在旁路开关元件中和内部连接线路中的电热损耗额外地受到进一步的加热。因此所要解决的技术问题是：对控制部件和它的集成功能组件进行冷却，使得在设备运行中在控制部件的和集成的功能组件的构件上不会产生不允许的高温。现有技术中，已知具有显著较小的集成功能范围和较小的损耗功率的控制部件。因此，直接通过电源为旁路开关元件和风扇供能，在该电源处也连接有控制部件。同样地，控制部件和功率部件之间的空间距离因更深的壳体而变大，使得功率部件向控制部件的热量输入较小。迄今为止，用于支持自然对流的措施、例如控制部件壳体中的格栅开口足以将构件温度保持在允许的范围内。现有技术中也众所周知的是：针对控制部件使用一个或多个单独的风扇或者选择具有更大的壳体表面的结构更大的控制部件，以便损耗功率能够更好地分布并且通过自然对流被排放。另外的结构上的可能方案在于设备设计具有更大的结构空间，以便增大控制部件和产生热量的功率部件之间的距离并且减少通过功率部件导致的热量输入。现有技术中公知的解决方案的不利之处在于它是成本较高的并且结构上是不利的。因此，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种低压开关设备、尤其软启动器，其具有规定的并且空间优化的冷却布置。根据本专利技术，该技术问题通过具有权利要求1的技术特征的低压开关设备来解决。可以单独地或者彼此结合地使用的有利的设计-和扩展方案体现在从属权利要求中。根据本专利技术，技术问题通过一种具有设备额定范围不高于650A的低压开关设备来解决，该低压开关设备具有规定的冷却布置，该冷却布置带有具备下部设备区域和上部设备区域的结构，其中在下部设备区域中布置有功率电子构件。本专利技术的特征部分的特征是在低压开关设备中仅布置有冷却件并且通过规定的空气流通道来替代第二冷却件。低压开关设备、尤其软启动器具有下部壳体区域，该下部壳体区域具有冷却件和优选三个功率电子构件。冷空气被冷却件吹入下部壳体区域中。进入的空气的主流穿过功率部件。进入壳体中的冷空气的另外一部分在其被明显加热之前碰触到导气壁并且被导入腔室中。空气从那里向上传导并且通过上部部件中的开口进入上部的壳体区域中。空气的另外的额外部分碰触到另外一组导气壁并且同样地被向上导入风扇上方的区域中，并且同样地从那里穿过开口向上到达上部的壳体区域中。因此在上部的壳体区域中产生冷却控制部件的支流。为了此支流能够尽量少地与主流的热空气混合，上部的壳体区域具有基本上封闭的底部，该底部被用作主流与支流之间的分隔壁。进入的冷空气甚至在会被明显被加热之前就直接在冷却件之后分岔并且将热的主流(功率部件冷却)和冷的支流(控制部件冷却)进行结构上的分离，这是解决上述技术问题的技术方案的关键点。在此示出的解决方案中，上部壳体区域由中部壳体件和上部壳体件组成，其中上部壳体件优选地螺纹连接在中部壳体件上。上部的壳体件包括用于容纳控制部件的凹部和用于集成在控制部件中的或者单独的通信模块的凹部。进入中部壳体件的空气现在穿过在上部壳体件中的不同位置，并且由此冷却控制电路板、尤其RC-电路印刷版组装件、包含在控制部件中的电路板组件的底面、位于凹部中的通信模块和在控制部件中坐落在凹部的可取出的操作单元。然后，被加热的空气通过开设在壳体上部件的顶面上的格栅开口离开设备。为了使得尽量多的进入中部壳体件的空气冷却穿流控制部件和它的功能组件并且随后向上离开，中部的壳体件和上部的壳体件仅在顶面具有格栅开口。在其他的三个侧面(底面，侧向面)上的开口被限制在最必要的部分。在此所述的解决方案的主要优点在于，不需要或者省去用于冷却控制部件的、额外的冷却件、例如风扇。额外的冷却件、例如风扇会需要控制部件中的额外的空间，并且它也必须被布置使得它的空气流到达所有待冷却的功能组件。在复杂结构例如在此示出的控制部件中，这是不易实施的并且需要一定的构造上的花费，从而控制部件不再能够如此结构紧凑地被构造。如果额外的冷却件是风扇，那么此外它需要被监控并且是可替换的。与此相比，在此所述的解决方案中形成被划分出的冷空气流，其足够穿流控制部件的所有功能组件。此外还必须有用于冷空气的进入开口，所述进入开口优选设置在控制部件的顶面上，因为仅在那里可得到较冷的环境空气。然而，在那里设置有操作单元或者操作元件或者说明设备的标签。因此，这还导致在控制部件中付出构造上的花费，这使得控制部件变得更大以及更复杂。额外的冷却件、例如风扇在控制部件中的额外集成还会导致必须调整容纳控制部件的设备壳体，从而也需要修改产品线的壳体方案。用于集成控制部件冷却件、例如风扇而付出的构造上的花费可以是巨大的，甚至总体影响产品线的壳体方案。在所示的解决方案中同样省去了这样的花费。另外，控制部件需要为控制部件冷却件、例如风扇设置额外的电气线路，并且需要稍微更大的尺寸。这样的花费在上述的解决方案中也被省去了。在本专利技术的特别优选的设计方案中可以规定，冷却件、例如风扇导引下部设备区域中将空气流的一部分以分支空气流的形式导引至相邻的功率电子构件。根据本专利技术的专利技术构思的扩展实施形式可以在于，空气流的一部分在导气壁上是可导引的，该导气壁从彼此对置的侧壁中向内突出至低压开关设备的壳体中并且构成腔室，在腔室中布置有将空气流向上导引至中部壳体区域的空气流通道。在此专利技术构思本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低压开关设备，其具有不高于650A的设备额定电流范围，所述低压开关设备具有规定的冷却布置方式，所述冷却布置方式带有具备下部设备区域和上部设备区域的结构，其中，在所述下部设备区域中布置有功率电子构件(2、3、4)，其特征在于，/n在所述低压开关设备中仅布置有一个冷却件(1)并且第二冷却件通过规定的空气流通道(31、32、33、36)被代替。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171124 EP 17203565.11.一种低压开关设备，其具有不高于650A的设备额定电流范围，所述低压开关设备具有规定的冷却布置方式，所述冷却布置方式带有具备下部设备区域和上部设备区域的结构，其中，在所述下部设备区域中布置有功率电子构件(2、3、4)，其特征在于，
在所述低压开关设备中仅布置有一个冷却件(1)并且第二冷却件通过规定的空气流通道(31、32、33、36)被代替。


2.按照权利要求1所述的低压开关设备，其特征在于，
所述冷却件(1)在所述下部设备区域中将空气流的一部分以分支空气流(27、28、29)的方式导引至相邻的功率电子构件(2、3、4)。


3.按照权利要求1或2所述的低压开关设备，其特征在于，
空气流的一部分能够在导气壁(21、22)上被导引，所述导气壁(21、22)从彼此对置的侧壁(7、9)中向内突出至所述低压开关设备的壳体(5)中并且构成腔室，在所述腔室中布置有将所述空气流向上导引至所述上部设备区域的空气流...

【专利技术属性】
技术研发人员：N赖兴巴赫，P凯斯鲍尔，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE