Vorrichtung zur Abschirmung

Abstract

 Die Vorrichtung dient zur Abschirmung eines niederfrequente, elektromagnetische Strahlung aussendenden Objektes (4) wie beispielsweise eines Transformators oder einer Nieder- oder Mittelspannungsverteilung. Sie weist ein das Objekt aufnehmendes Gehäuse auf, das elektrisch gut leitend und im Wesentlichen geschlossen ausgebildet ist. Das Gehäuse umgibt das Objekt (4) allseitig derart, dass die in das Gehäuse (5) induzierten Wirbelströme in allen drei Raumachsen kurzgeschlossen sind.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abschirmung eines niederfrequente, elektromagnetische Strahlung aussendenden Objektes, insbesondere eines Transformators oder einer Nieder- oder Mittelspannungsverteilung gemäß den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Unter "niederfrequent" im Sinne der Erfindung ist ein Frequenzbereich zwischen 10 und 100 Hz zu verstehen, also typischerweise die Frequenzen von 50 und 60 Hz der Hausstromversorgung, aber auch Frequenzen von beispielsweise 16 ²/₃ Hz, wie sie beispielsweise zur elektrischen Versorgung von Schienenfahrzeugen eingesetzt werden.

[0002] Seit einigen Jahren wird innerhalb der Länder der Europäischen Union, aber auch in Nicht-EU-Ländern wie z. B. in der Schweiz ein erheblich verschärfter Immissionsschutz gefordert. Er sieht vor, dass energietechnische Bauteile wie Transformatoren, Nieder- oder Mittelspannungsverteilungen sowie Sammelschienen eine erheblich reduzierte Magnetfeldemission aufweisen müssen. So wird in der Schweiz beispielsweise in den Bereichen empfindlicher Nutzung ein sogenannter maximaler Anlagengrenzwert (AGW) von nur noch 1 µT als (TRUE-) Effektivwert festgelegt. Das heißt, alle Betriebsmittel müssen in der Summe oder als einzelne Betriebsmittel eine sogenannte Maximal-Emission von kleiner gleich 1 µT im Nutzungsbereich aufweisen [siehe NIS-Verordnung]. Der Nutzungsbereich wird als Aufenthaltsort von Personen verstanden, wenn diese Personen sich regelmäßig und mehr als 44 an einem Ort aufhalten (Abk. OMEN = Ort empfindlicher Nutzung). Der interessierende Ort kann sich typischerweise bis auf ca. 70 cm den Betriebsmitteln nähern. Typischerweise weisen die meisten oben genannten Betriebsmittel AGW-Radien von 3 bis 9 Meter auf! Aus diesem Grund sind Hersteller stromstarker, energietechnischer Betriebsmittel wie beispielsweise Transformatoren, Mittelspannungs- und Niederspannungsverteilungen sowie Kabeltrassen und Schienenverteiler gefordert, zunehmend feldarm neu zu konstruieren.

[0003] In Deutschland sind etwa eine Million Stationen in Betrieb, in der Schweiz ca. 100.000 Stationen. Sie werden als lokale Energieverteiler im örtlichen Bereich eingesetzt, wobei sie häufig sowohl in Privathäusern, Gewerbebauten als auch - aufgrund der Grundstücksknappheit - unterhalb von Schulhöfen gebaut werden.

[0004] Eine Ortsnetzstation besteht in der Regel aus einer oder mehreren Mittelspannungsverteilungen (MSV), aus einem oder mehreren Transformatoren sowie aus einer oder mehreren Niederspannungsverteilungen (NSV). Kabeltrassen verbinden niederspannungsseitig den Transformator mit der NS-Verteilung. Die vorgenannten Anlagenteile führen typischerweise Hochströme zwischen 500 bis 2.500 A. Aus diesem Grund stellen diese Anlagenteile auch die Haupt-Störfeldquellen innerhalb einer Station (auch als Netzstation oder Ortsnetzstation bezeichnet) dar.

[0005] In vielen Fällen ist die magnetische Störfeldstärke dieser Anlagen sehr stark. Der sogenannte AGW-Grenzwert in Höhe von 1 µT ragt häufig räumlich in den Bereich der empfindlichen Nutzung (OMEN) hinein. Nach der NIS-Verordnung ist dieser Fall seit dem 1. Februar 2001 nicht mehr erlaubt. Falls keine Sanierung erfolgt, könnte schlimmstenfalls mit der Abschaltung der Anlage gerechnet werden.

[0006] Normale Anlagen weisen bei Voll-Lastbetrieb an den Orten der empfindlichen Nutzung typische magnetische Flussdichtewerte zwischen 10 bis 30 µT auf, wenn dieser Ort einige Meter entfernt ist. Sollte eine unmittelbare Nachbarschaft zwischen dem Ort der empfindlichen Nutzung und der Station bestehen, wachsen die Flussdichtewerte auf 30 bis 80 µT an. Eine sogenannte "AGW-Sanierung" soll durch spezielle Maßnahmen diese Werte auf den Anlagengrenzwert unter 1 µT absenken. Das heißt, wenn die Sanierung erfolgreich sein soll, muss die Schirmung Schirmfaktoren von 80 bis 100 aufweisen, um das AGW-Ziel zu erreichen.

[0007] Die Schirmungsmethoden elektromagnetischer Felder sind abhängig von der Frequenz, vom mittleren Objektradius und vom Objekttyp. Das elektromagnetische Feld dringt in den Schirm ein und influenziert dort Ladungen oder induziert Ströme, deren Eigenfelder sich dem initiierenden Feld überlagern und dieses teilweise kompensieren. Dabei ist es unerheblich, ob die Feldquellen sich innerhalb oder außerhalb einer Schirmhülle befinden.

[0008] Sollen z. B. magnetische Gleichfelder geschirmt werden, so können keine induzierenden (dynamischen) Schirm-Methoden angewendet werden, sondern ausschließlich statische Schirme. Sie bestehen in der Regel aus hochpermeablen weichmagnetischen Werkstoffen mit einer hohen relativen Anfangspermeabilität von mindestens 7.000 und höher. Sollen niederfrequente, magnetische Wechselfelder geschirmt werden, eignen sich die gleichen hochpermeablen Materialien. Ein großer Nachteil ist jedoch, dass die Schirmwirkung mit zunehmender Objektgröße erheblich abnimmt:

[0009] Bei einer Permeabilität von µ_r = 21.000 und einer Plattendicke von 0,5 mm eines vollständig geschlossenen (praktisch nicht realisierbar) 80%NiFe-Schirmgehäuses werden in Abhängigkeit vom mittleren Objektradius die folgenden Schirmfaktoren erreicht:

Radius r₀= 300 mm   Schirmfaktor S = 26

Radius r₀ = 1000 mm   Schirmfaktor S = 9

Radius r₀= 1500 mm   Schirmfaktor S = 6,7

[0010] Die im Folgenden entwickelte Formel bestimmt ganz allgemein den Schirmfaktor einer kugelförmigen Einhausung, wobei k und K komplexe Faktoren und d die Schirmdicke darstellt:

mit

[0011] Eine Vereinfachung der obigen Formel ergibt für d ≤ δ, mit d die Dicke des Schirmmaterials in Meter und r₀ der Raum-Radius in Meter und µ_r die relative Permeabilität und mit µ_r >> 1 den folgenden Zusammenhang als Abschätzung:

und erklärt, warum bei r₀= 1,5 Meter der
Schirmfaktor S nur noch 6,7 beträgt.

[0012] Das vorstehende Beispiel verdeutlicht, dass mit zunehmender Objektgröße beim Einsatz gleicher technischer Mittel die Schirmwirkung abnimmt, was in der Praxis dazu führt, dass es für die vorgenannten Anwendungsbeispiele derzeit keine wirksame Abschirmung gibt, die ein Nachrüsten vorhandener Anlagen erlaubt. Eine solche nachrüstbare Abschirmung ist beispielsweise aus EP 1 274 103 A1 bekannt. Hiermit kann jedoch nur ein Schirmfaktor zwischen 2 und 10 typischerweise erreicht werden, da durch die zwischen den Wandteilen liegenden großen Öffnungen das magnetische Feld ungehindert entweichen kann.

[0013] Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Abschirmung zu schaffen, die einerseits eine hochwirksame Abschirmung gegen niederfrequente elektromagnetische Strahlung gewährleistet und die andererseits vergleichsweise kostengünstig in Herstellung, Montage und Wartung ist.

[0014] Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie der Zeichnung angegeben.

[0015] Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist es, das Objekt in ein dieses allseitig umgebendes Gehäuse einzugliedern, das elektrisch gut leitend und im Wesentlichen geschlossen ausgebildet ist, und zwar derart, dass die in das Gehäuse vom Objekt induzierten Wirbelströme in allen drei Raumachsen kurzgeschlossen sind, und zwar durch das Gehäuse. Die Erfindung basiert darauf, dass nicht nur hochpermeable Bleche, sondern auch ganz gewöhnliche Metalle mit µ_r = 1 geeignet sind, Abschirmeinhausungen zu realisieren. Die Vorteile dieser Methode sind erheblich; zum einen ist der Materialpreis gering, zum anderen ist der Schirmfaktor bei genügender Materialdicke sehr hoch.

[0016] Untersuchungen zeigen, dass in einer gut leitenden metallischen Einhausung ringförmige Wirbelströme in jeder Achse induziert werden. Sie schließen sich über die jeweils geschlossene Oberfläche zu einem kreisringförmigen Wirbelstrom, der dem ursprünglichen Wechselfeld entgegenwirkt und so eine aktive Felddämpfung bewirkt. Der Schirmfaktor berechnet sich mit µ_r = 1 wiederum nach der obigen Formel (1). Eine Abschätzung liefert die Gleichung:

mit

Objektradius	r0
Schirmdicke	d
spez. Leitfähigkeit	ρ
Kreisfrequenz	ω
Permeabilität	µ = µrµ0
Eindringtiefe	δ   Es gilt δ2 = (2*ρ)/ω*µ).

[0017] Unmagnetische Werkstoffe schirmen also um so besser ab, je größer der Raumradius ist und je dicker die Materialien (Schirmdicke d) sind. Mit Verschweißen der Ecken und Kanten der metallischen Platten erreicht man den höchsten Schirmfaktor.

[0018] Das heißt, die dynamische Schirm-Methode erreicht die notwendige Schirmfaktorhöhe S = 50 ... 100 und ist trotzdem kostengünstiger als die statische Schirmung.

[0019] Die dynamische Schirmung gemäß der Erfindung ist insbesondere vorteilhaft für Objekte im Meterbereich einzusetzen, sie ist preiswerter als alle statischen Methoden, sie besitzt einen hohen Schirmfaktor, der mit der Objektgröße noch steigt, und erlaubt relativ leicht, numerisch den mit der Schirmung erreichten Erfolg abzuschätzen.

[0020] Das dynamische Schirmprinzip basiert auf der Grundlage des Ringwirbelstromes in allen drei Achsen. Die in der Einhausung befindliche Feldquelle induziert in der Wandung der Einhausung Wirbelströme, die dem ursprünglichen Feld entgegenwirken und somithin ein starkes Gegenfeld aufbauen. Dies geschieht in allen drei Koordinatenachsen. Eine leitend geschlossene Einhausung schirmt demzufolge immer ab, eine einzelne Schirmplatte nicht.

[0021] Vorteilhaft wird das Gehäuse aus einem elektrisch hochleitenden Werkstoff gebildet. Das Optimum hinsichtlich Wirtschaftlichkeit einerseits und Leitfähigkeit andererseits wird derzeit gemäß der Erfindung durch den Einsatz von Aluminium oder Aluminiumlegierungen zum Aufbau des Gehäuses erreicht, die vorzugsweise eine spezifische Leitfähigkeit von kleiner als 0,04 Ω · mm²/m aufweist, typischerweise z. B. 0,028 Ω · mm²/m.

[0022] Vorteilhaft ist das Gehäuse gemäß der Erfindung so aufgebaut, dass es einen tragenden Rahmen hat, in den entsprechend leitende Platten eingegliedert sind. Der Tragrahmen kann kostengünstig aus Profilen, insbesondere Aluminiumprofilen, aufgebaut werden, wie sie handelsüblich sind, wohingegen die Platten durch Aluminiumplatten gebildet sein können. Für die Stabilität des Gehäuses ist zwar die mechanische Verbindung zwischen Platten und Tragrahmen bzw. Profilen ausschlaggebend, für die Abschirmwirkung hingegen kommt es wesentlich auf die gute elektrische Leitung der Verbindungsstellen an, damit die in das Gehäuse induzierten Wirbelströme mit möglichst geringstem Widerstand kurzgeschlossen werden. Um dies zu erreichen, ist es zweckmäßig, zumindest die Kontaktstellen, an denen die Platten an den Profilen anliegen, elektrisch leitend auszubilden, was vorteilhaft durch Verzinnen nach vorherigem Beizen der Aluminiumteile erfolgt. Dabei werden vorteilhaft die Profile vollständig verzinnt, wohingegen die Aluminiumplatten lediglich im Randbereich, wo sie leitend an den Profilen anliegen, verzinnt werden.

[0023] Um einerseits eine mechanisch feste und andererseits eine hochleitende Verbindung zwischen Platten und Profilen zu erreichen, ist es zweckmäßig, die Platten randseitig mit den Profilen zu verschrauben, wobei gemäß einer Weiterbildung der Erfindung in Nuten der Profile Muttern eingeschoben werden, die nutensteinartig in den Profilen liegen und somit ein hohes Anzugsmoment der Schrauben ermöglichen und somit einen hohen Anpressdruck zwischen Platten und Profilen. Vorteilhaft sind sowohl die Schrauben als auch die Muttern vollständig verzinnt. Diese vorbeschriebene kraft- und formschlüssige Verbindung ergibt einerseits eine hohe mechanische Stabilität und andererseits eine gut leitende Verbindung zwischen den Bauteilen.

[0024] Um auch über lange Zeit die hohe Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sicherzustellen, ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, die Kontaktflächen zwischen Profilen und Platten durch eine Versiegelung gegenüber der umgebenden Atmosphäre zu schützen. Diese Versiegelung, beispielsweise in Form einer Silikonversiegelung, bewahrt die Kontaktoberfläche, die aus Zinn besteht, davor, mit der Umgebungsluft in Wirkverbindung zu treten und zu oxidieren.

[0025] Da Objekte der vorbeschriebenen Art wie beispielsweise Transformatoren oder Verteiler zu Wartungs- oder Anschlussarbeiten zugänglich sein müssen, ist es für den Betrieb solcher Objekte erforderlich, eine entsprechende Zugangsöffnung vorzusehen, andererseits soll hierdurch die Abschirmwirkung nicht verschlechtert werden. Die Erfindung löst dieses Problem dadurch, dass im Gehäuse, vorzugsweise im Bereich der frontseitigen Platte, eine Zugangsöffnung vorgesehen ist, die durch eine schwenkbar angebrachte und die Zugangsöffnung überdeckende Tür abgeschlossen ist. Dabei ist für das Wirkprinzip der vorliegenden Erfindung entscheidend, dass die Tür im Überdeckungsbereich gut leitend mit dem Gehäuse verbunden ist, um sicherzustellen, dass die Zugangsöffnung durch die Tür elektrisch kompensiert wird.

[0026] Die Zugangsöffnung wird dabei vorteilhaft durch eine Ausnehmung in einer frontseitigen Platte gebildet, welche innenseitig im Randbereich durch einen vorzugsweise verzinnten Anschlagrahmen überdeckt ist, der fest und leitend mit der Platte verbunden ist. Der Anschlagrahmen ist zur Tür hin mit einer vorzugsweise verzinnten, ringförmigen Kupfermatte versehen, welche bei geschlossener Tür die großflächig leitende Verbindung zwischen Anschlagrahmen und Tür herstellt und somit einen geringen Übergangswiderstand aufweist. Der aus Kupfermatten gebildete Rahmen ist elastisch, so dass auch bei mehrfachem Öffnen und Schließen ein geringer Übergangswiderstand erzielt werden kann. Um sicherzustellen, dass die Tür im geschlossenen Zustand mit ausreichender Kraft gegen den Kupfermattenrahmen gepresst wird, sind gemäß der Erfindung Spannelemente vorgesehen, welche sich an der Tür einerseits und der Anschlagplatte andererseits abstützen. Solche Spannelemente können technisch einfach und kostengünstig durch Vorreiber gebildet werden, die zweckmäßigerweise an jeder Türseite vorgesehen sind, als auch an der Scharnierseite. Mit solchen Vorreibern kann schon mit geringer Handkraft eine hohe Zugkraft und damit Spannkraft für die Tür erzeugt werden.

[0027] Die hier in Rede stehenden und abzuschirmenden Objekte erzeugen Wärme, die abzuführen ist. Befindet sich im Gehäuse beispielsweise eine 630 kVA-Niederspannungshauptverteilung, so wird bei Volllast Wärme in der Größenordnung von 1 kW erzeugt, welche durch entsprechende Kühlluft abzuführen ist. Derartige Kühlluftöffnungen führten beim Stand der Technik regelmäßig zum Entweichen des magnetischen Feldes und damit zu Lücken in der Abschirmung. Dies tritt bei der erfindungsgemäßen Lösung nicht auf, wenn vorzugsweise eine Vielzahl von Lüftungsausnehmungen in mindestens einer Platte, vorzugsweise jedoch in zwei gegenüberliegenden Platten vorgesehen werden, die größenmäßig so dimensioniert sind, dass der Durchgangswiderstand der Platte sowohl in Längs- als auch in Querrichtung um jeweils nicht mehr als 25 % im Vergleich zu einer Platte ohne Ausnehmungen erhöht wird. Dann nämlich kann trotz der von der Fläche vergleichsweise großzügig dimensionierten Lüftungsausnehmungen eine voll funktionsfähige Abschirmung sichergestellt werden. Wichtig hierbei ist, dass der verbleibende Plattenquerschnitt ausreicht, um die in diesem Bereich induzierten Wirbelströme widerstandsarm kurzzuschließen.

[0028] Ein weiteres Problem konventioneller Abschirmungen sind regelmäßig die zum Objekt hin bzw. vom Objekt weg führenden Kabel. Diese bedingen zum einen eine vergleichsweise große Ausnehmung in der Abschirmung und erzeugen zum anderen selbst elektromagnetische Strahlung. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist hierzu vorgesehen, im Gehäuse, vorzugsweise im Bereich einer Platte, eine entsprechend ausreichend große Ausnehmung für die Durchführung der Kabel vorzusehen, jedoch in diesem Bereich ein gut elektrisch leitendes Rohr, vorzugsweise ein Aluminiumrohr, an das Gehäuse anzuschließen, welches die Ausnehmung umgibt und die Kabel aufnimmt und gleichzeitig abschirmt.

[0029] Mit der erfindungsgemäßen Abschirmung können in vergleichsweise kostengünstiger Weise auch Altanlagen der eingangs genannten Art soweit abgeschirmt werden, dass sie den strengen Anlagengrenzwerten von nur noch 1 µT im Nutzungsbereich genügen. Die Nachrüstung vorhandener Anlagen mit einer solchen erfindungsgemäßen Abschirmung ist wesentlich wirtschaftlicher und somit effektiver als eine Neukonstruktion und übertrifft die aus dem Stand der Technik bekannten Abschirmungen um ein Vielfaches.

[0030] Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im Einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

in stark vereinfachter, perspektivischer Darstellung das Wirkprinzip der erfindungsgemäßen dynamischen Abschirmung,

Fig. 2

ein weiteres Modell zur Erläuterung des Wirkprinzips in Darstellung entsprechend Fig. 1,

Fig. 3

in vereinfachter, perspektivischer Darstellung ein erfindungsgemäßes Abschirmgehäuse mit darin befindlicher Verteilung,

Fig. 4

in vergrößerter, perspektivischer Darstellung eine Einzelheit des Gehäuses nach Fig. 3 bei geöffneter Tür und

Fig. 5

in schematischer Darstellung den Stromfluss durch das Gehäuse im Kantenbereich.

[0031] Das Wirkprinzip des dynamischen Schirmmodells gemäß der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt. In drei elektrisch leitenden Kurzschlusswindungen 1, 2 und 3 werden durch das innerhalb dieser Windungen angeordnete Objekt 4, welches hier eine Niederspannungshauptverteilung darstellt, Ströme induziert, deren Feld dem ursprünglichen Feld der Quelle, nämlich der Hauptverteilung 4, entgegenwirkt. Dabei erfasst die Windung 1 alle Flusskomponenten, die durch die YZ-Ebene gehen, die Windung 2 alle Flusskomponenten, die durch die XZ-Ebene gehen und die Windung 3 alle Flusskomponenten, die durch die XY-Ebene gehen. Es wird somit deutlich, dass dann, wenn dafür Sorge getragen wird, dass die Abschirmung in allen drei Raumachsen die Induzierung eines gegengerichteten Ringstromes in der Abschirmung selbst ermöglicht und diese Ringströme zu dem widerstandsarm kurzgeschlossen werden, eine wirksame, dynamische Abschirmung gebildet ist. Damit dies über die gesamte Fläche des Objektes 4 wirksam ist, genügen die in Fig. 1 symbolisch dargestellten Windungen 1, 2 und 3 für eine wirksame Abschirmung nicht. Hierfür ist vielmehr ein dichtes Netz dieser Windungen 1, 2, 3 in allen drei Raumrichtungen XYZ erforderlich, wie dies anhand von Fig. 2 dargestellt ist. Wie ein solches Objekt, nämlich eine Niederspannungshauptverteilung 4, konkret abgeschirmt werden kann, zeigt die anhand der Figuren 3 bis 5 im Einzelnen dargestellte Vorrichtung.

[0032] Es handelt sich hierbei um eine Abschirmvorrichtung in Form eines die Verteilung 4 allseits umgebenden, im Wesentlichen geschlossenen und elektrisch gut leitenden Gehäuses 5. Dieses quaderförmige Gehäuse 5 besteht aus einem Tragrahmen 6, der aus Profilabschnitten 7 eines Konstruktionsprofilsystems aufgebaut ist. Die verwendeten Profilabschnitte 7 bestehen aus Aluminium und sind vollständig verzinnt. Die Profilabschnitte 7 sind an den Ecken über Würfelverbinder 8 mechanisch und elektrisch leitend miteinander verbunden. Die Würfelverbinder bestehen ebenfalls aus Aluminium und sind ebenfalls verzinnt.

[0033] In den Flächen geschlossen wird der Tragrahmen 6 durch Aluminiumplatten 9, welche randseitig elektrisch gut leitend ausgebildet sind, indem diese zunächst gebeizt und dann mit einer Verzinnung versehen worden sind. Die Platten 9 liegen jeweils mit ihren Rändern auf den nach außen gerichteten Seiten der Profilabschnitte 7 bzw. der Würfelverbinder 8 auf. Sie weisen im Randbereich nicht dargestellte Bohrungen auf, durch welche Gewindeschrauben geführt sind, deren freie Enden in Muttern greifen, welche in Nuten der Profilabschnitte 7 formschlüssig nach Art eines Nutensteins gehalten sind. Durch diese massiven Schraubverbindungen werden die Platten 9 mit hohem Druck am Tragrahmen 6 befestigt, wodurch die aufeinander gepressten, verzinnten Flächen einen geringen Übergangswiderstand bilden, so dass eine gut leitende Verbindung zwischen Platten 9 und Tragrahmen 6 über die gesamten Randseiten gebildet ist.

[0034] Auf diese Weise bildet das Gehäuse 5 das anhand von Fig. 2 durch die Windungen 1, 2 und 3 dargestellte Abschirmgebilde. So sind die Windungen 1 der YZ-Ebene bei dem Gehäuse 5 nach Fig. 3 durch die Platten 9 an der Vorder-, Rück- und Ober- und Unterseite sowie die dazwischen liegenden Profilabschnitte 7 gebildet. Die Windungen 2 der XZ-Ebene hingegen sind durch die Platten 9 an der Ober- und Unterseite sowie den schmalen Stirnseiten an der Seite und die dazwischen liegenden Profilabschnitte 7 gebildet. Die Windungen 3 der XY-Ebene hingegen sind durch die Platten 9 an der Vorder- und Rückseite sowie die Platten 9 an den beiden schmalen Stirnseiten ebenfalls in Verbindung mit den dazwischen angeordneten Profilabschnitten 7 gebildet.

[0035] Bei der vorbeschriebenen Ausführungsvariante sind die Platten 7 zusätzlich im Eckbereich durch L-förmige Profile 10 (nur in Fig. 5 dargestellt) abgedeckt, die ebenfalls aus Aluminium bestehen und verzinnt ausgebildet sind. Diese Profile können ggf. auch entfallen und sind in Fig. 3 zur besseren Übersicht nicht dargestellt. Wie die Darstellung nach Fig. 5 verdeutlicht, unterstützen diese L-Profile 10 jedoch den widerstandsarmen Stromfluss zwischen den Platten 9. Die beispielhaft eingezeichneten Stromflüsse 11 und 12 verdeutlichen dies. Während bei der Grundkonstruktion, die ausschließlich aus Tragrahmen 6 und Platten 9 besteht, ein Stromfluss 12 im Bereich der Kanten erfolgt, indem am Rand einer Platte 9 der Strom auf den dort leitend anliegenden Profilabschnitt 7 übergeleitet und von dort wiederum zur benachbarten Platte 9 übergeleitet wird, besteht bei Verwendung der L-Profile 10 zusätzlich die Möglichkeit, einen Stromfluss 11 zu ermöglichen, bei dem der Strom von einer Platte 9 im Randbereich zunächst in einen Profilabschnitt 10 und von dort dann in die benachbarte Platte 9 fließt. Diese Konstruktion gibt also zusätzliche Sicherheit, falls, aus welchen Gründen auch immer, ein Übergangswiderstand zu groß werden sollte.

[0036] Um die Übergangswiderstände zwischen dem Tragrahmen 6 bzw. den L-Profilen 10 und den Platten 9 auch langfristig gering zu halten, sind diese Kontaktverbindungen versiegelt. Wie aus Fig. 5 deutlich zu erkennen ist, ist zwischen einem L-Profil 10 und der jeweiligen Platte 9 im Übergangsbereich ein Sigelnaht 13 vorgesehen, die mit einem geeigneten Kunststoff, beispielsweise Silikon, gebildet wird. Ebenso kann auf der Innenseite zwischen einem Profilabschnitt 7 und den angrenzenden Platten 9 eine solche Sigelnaht 13 vorgesehen sein. Um einen großflächigen Zugang zur Verteilung 4 und Arbeiten an der Verteilung 4 zu ermöglichen, ist im Gehäuse 5 eine Zugangsöffnung 14 vorgesehen, die mittels einer Tür 15 abschließbar ist. Die Zugangsöffnung 14 wird durch eine rechteckige Ausnehmung in der vorderseitigen Platte 9 gebildet, welche im Randbereich an der Innenseite durch einen Anschlagrahmen 16 überdeckt ist, der ebenfalls aus Aluminium besteht, voll verzinnt und fest mit der Platte 9 verbunden ist. Die Tür 15 ist an einer Seite mittels eines Scharniers 17 angeschlagen und bündig in die Ausnehmung der frontseitigen Platte 9 eingliederbar. Sie deckt damit die Zugangsöffnung 14 vollständig ab und überdeckt den Anschlagrahmen 16 soweit, wie dieser in die Ausnehmung innerhalb der frontseitigen Platte hineinragt. Die Tür besteht aus dem gleichen Material wie die Platten 9.

[0037] Um sicherzustellen, dass bei geschlossener Tür 15 der Stromfluss durch die frontseitige Platte nicht durch die Zugangsöffnung 14 beeinträchtigt wird, ist die Tür 15 elektrisch leitend mit dem Anschlagrahmen 16 und dieser wiederum leitend mit der frontseitigen Platte 9 verbunden. Um dies zu erreichen, ist der Anschlagrahmen 16 an seiner zur Tür 15 weisenden Seite mit einem verzinnten, elastischen Kupfermattenband 18 aus Elektrolytkupfer versehen, und zwar umlaufend zu allen Seiten der Zugangsöffnung 14.

[0038] Weiterhin sind türseitig mindestens vier Vorreiber 19 vorgesehen, und zwar an jeder Seite einer (türgrößenabhängig), welche den Anschlagrahmen 16 bei geschlossener Tür 15 hintergreifen und die Tür 15 in Richtung zum Anschlagrahmen 16 kraftbeaufschlagen, so dass die Tür 15, welche randseitig ebenfalls verzinnt ist, mit einem gewissen Druck gegen das dort auf dem Anschlagrahmen 16 leitend angeordnete Kupfermattenband 18 gepresst wird. Auf diese Weise wird ein inniger elektrischer Kontakt zwischen Anschlagrahmen 16 und Tür 15 hergestellt. Da das Kupfermattenband 18 elastisch ist, wird auch nach Öffnen der Tür beim Wiederverschließen sich dieses bündig anlehnen und etwaige gebildete dünne Oxidschichten aufbrechen.

[0039] Alternativ kann eine Zugangsöffnung auch dadurch gebildet werden, dass beispielsweise eine frontseitige Platte scharnierartig an dem Gehäuse angebracht wird, wobei die Platte in geschlossenem Zustand elektrisch leitend mit dem dahinter liegenden Profilrahmen verbunden ist. Dies kann entweder in gleicher Weise wie vorbeschrieben durch ein Kupfermattenband oder aber auch bei entsprechend planer Ausbildung der Flächen unmittelbar erfolgen. Die notwendige Spannkraft wird in gleicher Weise durch Vorreiber aufgebracht. Bei größeren Gehäusen ist allerdings auch für eine ausreichende Stabilität des Rahmens zu sorgen. Eine Verstärkung kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass zwei aus Profilabschnitten und Würfelverbindern gebildete Rahmen unmittelbar hintereinander angeordnet und miteinander verschraubt werden. Dann ist eine verzugfreie Abstützung der Vorreiber gewährleistet.

[0040] Da das Gehäuse 5 nahezu vollständig aus Aluminium besteht, ist es auch gut wärmeleitend, so dass die durch das Objekt 4 erzeugte Abwärme zum Teil schon über die Gehäusewandung abgeführt werden kann. Zusätzlich hierzu sind jedoch im unteren Bereich der vorderen Platte 9 sowie im oberen Bereich der hinteren Platte 9 eine Vielzahl von Lüftungsausnehmungen 20 vorgesehen, so dass über diese vorderen Ausnehmungen kalte Luft angesaugt und über die hinteren Ausnehmungen warme Luft abgegeben werden kann. Auf diese Weise wird eine Zwangslüftung gebildet, welche die notwendige Wärmeabfuhr gewährleistet. Die Anzahl, Größe und Anordnung der Lüftungsausnehmungen 20 ist dabei so gewählt, dass der verbleibende Plattenquerschnitt 9 sowohl in X- als auch in Z-Richtung über die gesamte Länge ausreichend groß bleibt, in jedem Falle der Durchgangswiderstand durch diese Platte trotz der Ausnehmungen 20 um nicht mehr als 25 % gegenüber der vollwandigen Platte erhöht ist.

[0041] Die Gesamtfläche der für den Luftaustritt an der rückseitigen Platte 9 vorgesehenen Lüftungsausnehmungen 20 sollte zweckmäßigerweise um etwa 10 % größer als die der für den Lufteintritt an der Vorderseite vorgesehenen Lüftungsausnehmungen 20 sein. Es versteht sich, dass Ausnehmungen 20 je nach Bedarf auch oder in anderen Platten 9 vorgesehen sein können.

[0042] Um die zur Verteilung 4 führenden und die von der Verteilung 4 weg führenden Kabel in das Gehäuse 5 zu führen, ist eine entsprechende Ausnehmung in einer seitlichen Platte 9 vorgesehen. Um die Ausnehmung herum schließt unmittelbar ein aus Aluminium bestehendes Rohr 21 an, in dem die Kabel geführt sind.

[0043] Das Rohr 21 hat die gleiche Wanddicke wie die Platten 9, die je nach Größe des Gehäuses z. B. zwischen 10 mm und 20 mm, mindestens jedoch 8 mm beträgt. Der Außendurchmesser des Rohres 21 beträgt 350 mm.

[0044] Das Gehäuse 5 kann in vorgeschriebener Weise geerdet werden. Wichtig ist allerdings, dass nur ein einseitiger Potential-Erdausgleich erfolgt. Eine zweiseitige Erdung ist unbedingt zu vermeiden, da dies die Abschirmung beeinträchtigen würde.

[0045] Um die Verteilung 4 innerhalb des Gehäuses 5 sicher zu verankern, ist es zweckmäßig, den Tragrahmen 6 so auszubilden, dass in diesem Bereich ebenfalls Profilabschnitte vorgesehen sind, an denen die Verteilung befestigt werden kann. Wesentlich bei einer solchen Anordnung ist, dass diese Profilabschnitte 7, an denen die Verteilung befestigt ist, keinen geschlossenen, elektrisch leitenden Ring bilden, damit hier kein die Funktionsfähigkeit der Abschirmung beeinträchtigender Ringfluss entstehen kann. Hier ist also ggf. für eine elektrisch isolierende Auftrennung im Bereich der Profilabschnitte zu sorgen, welche zur Verankerung der Verteilung 4 dienen.

Bezugszeichenliste

[0046] 

1 -

Windung

2 -

Windung

3 -

Windung

4 -

Objekt, Verteilung

5 -

Gehäuse

6 -

Tragrahmen

7 -

Profilabschnitte

8 -

Würfelverbinder

9 -

Platten

10 -

L-Profile

11 -

Stromfluss

12 -

Stromfluss

13 -

Siegelnaht

14 -

Zugangsöffnung

15 -

Tür

16 -

Anschlagrahmen

17 -

Scharnier

18 -

Kupfermattenband

19 -

Vorreiber

20 -

Lüftungsausnehmungen

21 -

Rohr

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Abschirmung eines niederfrequente, elektromagnetische Strahlung aussendenden Objektes (4), insbesondere eines Transformators oder einer Nieder- oder Mittelspannungsverteilung, bestehend aus einem das Objekt (4) aufnehmenden Gehäuse (5), dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5) elektrisch gut leitend und im Wesentlichen geschlossen ausgebildet ist und das Objekt (4) allseitig derart umgibt, dass die in das Gehäuse (5) induzierten Wirbelströme in allen drei Raumachsen (X,Y,Z) kurzgeschlossen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung vorzugsweise mit einer spezifischen Leitfähigkeit kleiner 0,4 Ω · mm²/m aufgebaut ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5) aus einem aus Profilen (7) bestehenden Tragrahmen (6) besteht, in den Platten (9) eingegliedert sind, wobei Tragrahmen (6) und Platten (9) mechanisch und elektrisch leitend miteinander verbunden ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorzugsweise verzinnten Profile (7) durch vorzugsweise verzinnte Schrauben mit den Platten (9) verbunden sind, wobei innerhalb der Profile (7) vorzugsweise verzinnte Muttern liegen, die mit den Schrauben in kraft- und formschlüssigem Eingriff sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens Oberflächenabschnitte von Profilen (7, 10) und Platten (9) in Bereichen, in denen Profile (7, 10) und Platten (9) aneinander anliegen, mit einer elektrisch leitenden Oberfläche versehen, vorzugsweise verzinnt sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen zwischen Profilen (7, 10) und Platten (9) durch eine Versiegelung (13) gegenüber der umgebenden Atmosphäre geschützt sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5) an mindestens einer Seite eine Zugangsöffnung (14) aufweist, die durch eine vorzugsweise schwenkbar angebrachte und die Zugangsöffnung überdeckende Tür (15) abgeschlossen ist, wobei die Tür (15) im Überdeckungsbereich leitend mit dem Gehäuse (5) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugangsöffnung (14) durch eine Ausnehmung in einer Platte (9) gebildet ist, welche innenseitig im Randbereich durch einen vorzugsweise verzinnten Anschlagrahmen (16) überdeckt ist, der fest und leitend mit der Platte (9) verbunden ist und dass in dem zwischen Tür (15) und Anschlagrahmen (16) gebildeten Freiraum vorzugsweise verzinnte Kupfermatten (18) angeordnet sind, wobei die Tür (15) über Spannelemente (19), vorzugsweise in Form von sich an der Tür (15) einerseits und der Anschlagplatte (16) andererseits abstützenden Vorreibern (19), kraftschlüssig mit dem Gehäuse(5) verbunden ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einer Platte (9), vorzugsweise in zwei gegenüberliegenden Platten (9), Lüftungsausnehmungen (20) vorgesehen sind, die so dimensioniert sind, dass der Durchgangswiderstand der Platte (9) sowohl in Längs- als auch in Querrichtung um jeweils nicht mehr als 25% im Vergleich zu einer Platte (9) ohne Ausnehmungen (20) erhöht ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (5) eine Ausnehmung für mindestens ein Versorgungskabel vorgesehen ist, dass an die Ausnehmung ein gut leitendes Rohr (21), vorzugsweise ein Aluminiumrohr anschließt, welches das oder die Kabel aufnimmt und abschirmt.

Zeichnung