WO2005114687A1 - Gleichstrom-energieversorgungs- und -verteilungsanlage für schiffe - Google Patents

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WO2005114687A1 PCT/EP2005/052234 EP2005052234W WO2005114687A1 WO 2005114687 A1 WO2005114687 A1 WO 2005114687A1 EP 2005052234 W EP2005052234 W EP 2005052234W WO 2005114687 A1 WO2005114687 A1 WO 2005114687A1
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Gerd Ahlf
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Siemens Corp
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Siemens AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/59—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switch and not otherwise provided for, e.g. for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the AC cycle
    • H01H33/596—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switch and not otherwise provided for, e.g. for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the AC cycle for interrupting DC

Definitions

  • the invention relates to a direct current power supply and distribution system for ships according to the preamble of claim 1; such a system is e.g. known from WO 02/15361 AI.
  • Ship power supply and distribution systems are mostly designed as direct current low-voltage networks with high operating voltages or potentials up to 1200 V DC. They have at least one, and in some cases also several energy producers, e.g. Generators, batteries, possibly fuel cells, which various consumers such as Supply the traction motors or an on-board electrical system with power to supply auxiliary drives.
  • the energy generators and the energy consumers are connected to one another via protection and switching elements, which on the one hand enable or disable (e.g.
  • Protective and switching devices are e.g. two-pole circuit breakers for use.
  • the electrical currents flowing in such a system generate stray magnetic fields.
  • the stray fields can influence the electromagnetic compatibility, the safety and the operational behavior of the system. For example, electronic controls can be influenced and faulty switching can be caused. be opened. In the case of naval ships, the stray fields can increase the risk to the ships - for example from magnetic mines.
  • At least one of the protective and switching elements is designed as a three-pole circuit breaker which can be switched into the system with its three poles in such a way that magnetic stray fields generated by the currents flowing through the three poles are at least partially compensate each other, and wherein a compressed air drive is provided for switching the three poles
  • the invention is based on the consideration that a not insignificant proportion of the magnetic stray fields is generated by the switching and protective devices. According to the invention, a three-pole circuit breaker is therefore used as the switching and protective element.
  • a pole of a circuit breaker generally has a contact or switching element with usually two switching elements (one fixed and one movable switching element) and in each case at least one conductor connection for each of the switching elements.
  • a three-pole circuit breaker is understood to mean a circuit breaker with three poles, the movable contact pieces of which are moved by a common drive element via a common drive mechanism (e.g. drive shaft).
  • Three-pole circuit breakers are commonly used in AC systems, but not in DC systems. In deviation from this, however, use is now targeted in a DC system. This is based on the knowledge that with the help of three poles or three conductors, better compensation of magnetic fields can be achieved than is possible with only two poles.
  • a compressed air drive is used instead of the electro-motor drive normally used to move contact pieces of the three poles. Compared to an electric motor drive, a compressed air drive has significantly fewer magnetic parts and thus generates significantly less magnetic stray fields. In addition, compressed air is already available on ships, in particular on underwater ships, and compressed air supply can thus be easily implemented.
  • the at least partial mutual compensation of the magnetic fields can be implemented in a technically constructive manner in a simple manner in that the three poles are arranged spatially parallel to one another, a second pole being arranged essentially centrally between a first and a third pole, and the through the current flowing through the first and third poles is in each case half the size of the current flowing through the second pole and is directed in the opposite direction.
  • FIG. 2 shows a basic circuit of a three-pole circuit breaker of the system from FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a perspective view of a three-pole circuit breaker with compressed air drive
  • FIG. 5 shows a rear view of a control panel scaffold with a busbar and two three-pole circuit breakers
  • FIG. 6 shows a section along the line VI-VI according to FIG. 4,
  • a DC power supply and distribution system 1 of an underwater ship shown in FIG. 1 has a first sub-network 1 a and a second sub-network 1 b, which are connected to one another via coupling points 9.
  • the two sub-networks la, lb have generators 2 and batteries 3 and a fuel cell system 4 for energy generation.
  • the generated energy is used to feed a motor 5 (e.g. DC motor or DC-fed motor) for driving the underwater ship and an on-board electrical system, not shown in detail.
  • a battery charging by an external energy source is possible via a charging connection 6.
  • the motor 5 is fed by both sub-networks la, lb, so that the operation of the motor 5 and thus the maneuverability of the ship is ensured even if one of the two sub-networks la, lb fails.
  • Circuit breakers 7, each with three poles 7a, 7b, 7c, are electrically connected between the individual components and at the coupling points 9 as protection and switching elements.
  • poles 7a and 7c of the circuit breaker 7 are connected with their connections 7.1 and 7.2 or 7.5 and 7.6 in parallel in an outgoing conductor L + a load L (for example the motor 5 of the system 1 from FIG. 1), while the pole 7b is connected with its connections 7.3 and 7.4 in a return conductor L- of the load L.
  • the three poles 7a, 7b, 7c of the circuit breaker 7 are arranged spatially parallel to one another, the pole 7b being arranged essentially centrally between the pole 7a and the pole 7c.
  • a compressed air drive 15 is provided for moving the switching elements of the poles 7a-c, which are not shown in detail, and which are supplied with compressed air via a compressed air connection 15a from a compressed air system, not shown in more detail, of the lower water vessel.
  • the power switch 7 thus has only small magnetic stray fields when current flows. Due to the compressed air drive, the generation of magnetic stray fields by the drive of the circuit breaker during switching operations of the circuit breaker 7 is avoided.
  • the circuit breaker 7 is designed as a self-supporting assembly switch without a special base plate.
  • People who Pole 7a-c is arranged in a housing 13 consisting of insulating material walls and has an arc chamber 8 with a number of approximately equally large quenching plates 11.
  • the housings 13 of the three poles 7a-c are clamped together to form a fixed switch frame.
  • the front end of the circuit breaker 7 is formed by a front plate 10.
  • various shafts 12 for example one or more switching shafts, drive shafts and / or tripping shafts
  • the compressed air drive 15 for driving the drive mechanism is arranged on the front of the front plate 10.
  • FIG. 4 The basic structure of the three-pole circuit breaker 7 is shown in FIG. 4. Each of the poles 7a-c has one
  • Switching element 18 each with a fixed contact piece 18a and a movable contact piece 18b.
  • the compressed air drive 15 acts on the movable switching pieces 18b via mechanical intermediate elements (e.g. switch locks 16, shafts 12).
  • each of the poles 7a-c has a magnetic overcurrent release 19.
  • the magnetic stray fields can be reduced even further if the circuit breaker 7 consists at least partially of non-magnetic materials. Since the waves cause magnetic stray fields to a particular extent due to the comparatively large mass and volume, at least one of the waves 12, in the best case all the waves 12, preferably consists of an amagnetic material. The same applies to the front plate 10, which therefore preferably also consists of an amagnetic material.
  • the quenching plates 11 should, as far as possible, also be made of an .amagnetic material when high demands are placed on the amagnetics.
  • the quenching plates 11 should, as far as possible, also be made of an .amagnetic material when high demands are placed on the amagnetics.
  • only sheets 11 made of an amagnetic material are used, and only for the stability of the light sheet.
  • Gencro required sheets 11 are made of a magnetic and thus usually mechanically stronger material.
  • at least 50% of the quenching plates consist of an amagnetic material, in particular of copper.
  • the proportion of non-magnetic sheets is preferably approximately 80%, the remaining 20% made of magnetic material serve to stabilize the arc chamber.
  • a further reduction of the magnetic stray fields can be achieved in that the three-pole circuit breaker 7, as shown in FIGS. 5-7, in a switching frame 20 with at least one busbar 21 with an essentially tubular outer conductor 22 and an inner conductor arranged essentially coaxially with this 23 is arranged, wherein the first pole 7a and the third pole 7c are electrically connected to the inner conductor 23 and the second pole 7b to the outer conductor 22.
  • a switching frame 20 with such a busbar 21 is e.g. known from DE 200 08 566 Ul.
  • the outer conductor 22 and the inner conductor 23 are e.g. fixed relative to one another by means of a screw / insulator system 24.
  • the outer conductors 22 consist of two profile rails 22a, 22b with an open cross section, in the exemplary embodiment shown with a U-shaped cross section. These are connected and fastened by connecting pieces 25 with a T-shaped cross section.
  • a T-leg 29 protrudes from the profile rails and is used for fastening and contacting.
  • the inner conductor 23 which is designed as a flat part, has connection pieces 26 projecting transversely to the longitudinal center axis, which project through the slot in an electrically insulated manner between the two profile rails 22a, 22b forming the outer conductor and serve for contacting and fastening.
  • the switching frame 20 consists of different spar-like (non-magnetic) extruded aluminum profiles 31, 32 which are connected to one another by means of corner connectors 34.
  • a first three-pole circuit breaker 7 is arranged above the busbar 21 and a second three-pole circuit breaker 17 is arranged below the busbar 21 in the switching frame 20.
  • the circuit breakers 7, 17 are fastened to assembly units 37, which in turn are fastened to the extruded profiles 31 by means of fastening pieces 42.
  • the connections 7.2 and 7.6 of the switch 7 and the connection pieces 7.1 and 7.5 of the circuit breaker 17 are electrically connected to connection pieces 25 of the outer conductor 22, the connection 7.4 of the circuit breaker 7 and the connection 7.3 of the circuit breaker 17 are connected to connection pieces 26 of the inner conductor 23.
  • the remaining connecting pieces of the circuit breakers 7, 17 are e.g. electrically connected to system components via cable connections.
  • circuit breakers 7 and 17 By arranging the circuit breakers 7 and 17 above or below the busbar 21 in the switching frame 20, a further reduction of the stray fields is possible, since the magnetic fields generated in the two circuit breakers 7, 17 partially compensate each other.

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Abstract

Bei einer Gleichstrom-Energieversorgungs- und -verteilungs- Anlage (1) für Schiffe, insbesondere für Unterwasserschiffe, mit Energieerzeugern, z.B. Generatoren (2), Batterien (3), ggf. eine Brennstoffzellenanlage (4), und Energieverbrauchern, z.B. Fahrmotoren (5), Bordnetz zur Speisung von Hilfs- antrieben, die miteinander elektrisch verbunden sind, sind zwischen zumindest einem Teil der Komponenten Schutz- und Schaltorgane zwischengeschaltet. Magnetische Streufelder in einer solchen Anlage können erfindungsgemäß dadurch reduziert werden, dass zumindest eines der Schutz- und Schaltorgane als dreipoliger Leistungsschalter (7) ausgebildet ist, der mit seinen drei Polen (7a-c) derart in die Anlage (1) schaltbar ist, dass sich die von den durch die drei Pole (7a-c) fließenden Ströme erzeugten magnetischen Streufelder zumindest teilweise gegenseitig kompensieren, und wobei ein Druckluftantrieb (15) zum Schalten der drei Pole (7a-c) vorgesehen ist.

Description

Beschreibung
Gleichstrom-Energieversorgungs- und -verteilungsanlage für Schiffe
Die Erfindung betrifft eine Gleichstrom-Energieversorgungsund -verteilungsanlage für Schiffe gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1; eine derartige Anlage ist z.B. durch die WO 02/15361 AI bekannt.
Schiffs-Energieversorgungs- und -Verteilungsanlagen sind, insbesondere in Unterwasserschiffen, meist als Gleichstrom- Niederspannungsnetze mit hohen Betriebsspannungen bzw. Potentialen bis DC 1200 V ausgebildet. Sie weisen zumindest einen, teilweise auch mehrere Energieerzeuger wie z.B. Generatoren, Batterien, ggf. Brennstoffzellen, auf, die verschiedene Verbraucher wie z.B. Fahrmotoren oder ein Bordnetz zur Speisung von Hilfsantrieben mit Energie versorgen. Die Energieerzeuger und die Energieverbraucher sind über Schutz- und Schaltorgane miteinander verbunden, die zum einen ein betriebliches Zu- oder Abschalten (z.B. zur Einstellung verschiedener Fahrschaltungen) einzelner Energieverbraucher, einzelner Energieerzeuger oder bestimmten Teilen der Energieversorgungs- und Verteilungsanlage und zum anderen im Fehlerfall, insbesondere im Fall eines Kurzschlusses, ein Abschalten einzelner Energieverbraucher oder Energieerzeuger bis hin zu ganzen Teilen der Energieversorgungs- und Verteilungsanlage ermöglichen sollen. Als Schutz- und Schaltorgane kommen z.B. zweipolige Leistungsschalter zum Einsatz.
Die in einer solchen Anlage fließenden elektrischen Ströme erzeugen magnetische Streufelder. Je größer die Stromstärken sind, desto größer auch die Feldstärken dieser Streufelder. Die Streufelder können einen Einfluss auf die elektromagneti- sehe Verträglichkeit, die Sicherheit und das Betriebsverhalten der Anlage haben. Beispielsweise können elektronische Steuerungen beeinflusst und somit Fehlschaltungen hervorgeru- fen werden. Bei Marineschiffen kann durch die Streufelder die Gefährdung der Schiffe - beispielsweise durch Magnetminen - erhöht werden.
Es ist deshalb Aufgabe vorliegender Erfindung, eine Gleichstrom-Energieversorgungs- und -verteilungsanlage der eingangs erwähnten Art mit gegenüber dem Stand der Technik reduzierten magnetischen Streufeldern anzugeben.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt dadurch, dass zumindest eines der Schutz- und Schaltorgane als dreipoliger Leistungsschalter ausgebildet ist, der mit seinen drei Polen derart in die Anlage schaltbar ist, dass sich magnetische Streufelder, die von den durch die drei Pole fließenden Ströme erzeugt werden, zumindest teilweise gegenseitig kompensieren, und wobei ein Druckluftantrieb zum Schalten der drei Pole vorgesehen ist
Die Erfindung geht hierbei von der Überlegung aus, dass ein nicht unbedeutender Anteil der magnetischen Streufelder durch die Schalt- und Schutzorgane erzeugt wird. Erfindungsgemäß wird deshalb als Schalt- und Schutzorgan ein dreipoliger Leistungsschalter verwendet.
Ein Pol eine Leistungsschalters weist in der Regel ein Kontakt- oder Schaltglied mit üblicherweise zwei Schaltstücken (einem festen und einem bewegbaren Schaltstück) und jeweils zumindest einen Leiteranschluss für jedes der Schaltstücke auf. Unter einem dreipoligen Leistungsschalter wird im Rahmen der Erfindung ein Leistungsschalter mit drei Polen verstanden, deren bewegbare Schaltstücke von einem gemeinsamen Antriebselement über eine gemeinsame Antriebsmechanik (z.B. Antriebswelle) bewegt werden.
Dreipolige Leistungsschalter werden üblicherweise in Wechselstromanlagen, aber nicht in Gleichstromanlagen verwendet. Abweichend hiervon erfolgt nun allerdings gezielt der Einsatz in einer Gleichstromanlage. Dies beruht auf der Erkenntnis, dass mit Hilfe dreier Pole bzw. dreier Leiter eine bessere Kompensation von Magnetfeldern erzielbar ist, als dies mit nur zwei Polen möglich ist.
Statt des normalerweise zur Bewegung von Schaltstücken der drei Pole verwendeten elektro-motorischen Antriebes wird ein Druckluftantrieb verwendet. Im Vergleich zu einem elektromotorischen Antrieb weist ein Druckluftantrieb erheblich we- niger magnetische Teile auf und erzeugt somit wesentlich geringere magnetische Streufelder. Zudem ist Druckluft auf Schiffen, insbesondere auf Unterwasserschiffen, bereits vorhanden und somit eine Druckluftversorgung einfach realisierbar.
Die zumindest teilweise gegenseitig Kompensation der Magnetfelder kann technisch-konstruktiv auf einfache Weise dadurch realisiert werden, dass die drei Pole räumlich parallel zueinander angeordnet sind, wobei ein zweiter Pol im Wesentli- chen mittig zwischen einem ersten und einem dritten Pol angeordnet ist und wobei der durch den ersten und den dritten Pol fließende Strom jeweils halb so groß wie der durch den zweiten Pol fließende Strom und zu diesem entgegengesetzt gerichtet ist.
Diese Stromgrößen und -richtungen können dadurch auf einfache Weise eingestellt werden, dass der erste und dritte Pol in Parallelschaltung in einen Hinleiter einer elektrischen Last und der zweite Pol in einen Rückleiter dieser elektrischen Last geschaltet sind.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in den Figuren näher erläutert. Darin sind für gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet. Es zeigen: FIG 1 eine Prinzipschaltung einer Gleichstrom-Energieversorgungs- und -verteilungsanlage eines Unterwasserschiffes in vereinfachter Darstellung,
FIG 2 eine prinzipielle Beschaltung eines dreipoligen Leis- tungsschalters der Anlage von FIG 1,
FIG 3 eine perspektivische Ansicht eines dreipoligen Leistungsschalters mit Druckluftantrieb,
FIG 4 den prinzipiellen Aufbau eines dreipoligen Schalters
FIG 5 eine Rückansicht eines Schalttafelgerüstes mit einer Sammelschiene und zwei dreipoligen Leistungsschaltern,
FIG 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI gemäß FIG 4,
FIG 7 einen Schnitt entlang der Linie VII-VII gemäß FIG 4.
Eine in FIG 1 gezeigte Gleichstrom-Energieversorgungs- und -verteilungsanlage 1 eines Unterwasserschiffes weist ein erstes Teilnetz la und ein zweites Teilnetz lb auf, die über Kupplungsstellen 9 miteinander verbunden sind. Die beiden Teilnetze la, lb weisen zur Energieerzeugung Generatoren 2 und Batterien 3 sowie eine Brennstoffzellenanlage 4 auf. Die er- zeugte Energie wird zur Speisung eines Motors 5 (z.B. DC-Mo- tor oder DC-gespeister Motor) zum Antrieb des Unterwasserschiffes sowie eines nicht näher dargestellten Bordnetzes verwendet. Über einen Ladeanschluss 6 ist eine Batterieladung durch eine externe Energiequelle möglich. Der Motor 5 wird hierbei von beiden Teilnetzen la, lb gespeist, so dass der Betrieb des Motors 5 und damit die Manövrierfähigkeit des Schiffes auch bei Ausfall eines der beiden Teilnetze la, lb gewährleistet ist.
Zwischen die einzelnen Komponenten sowie an den Kupplungsstellen 9 sind als Schutz- und Schaltorgane Leistungsschalter 7 mit jeweils drei Polen 7a, 7b, 7c elektrisch geschaltet. Die drei Pole 7a, 7b, 7c sind hierbei derart in die Anlage geschaltet, dass sich magnetische Streufelder, die von den durch die drei Pole fließenden Ströme erzeugt werden, zumindest teilweise gegenseitig kompensieren Die Beschaltung der drei Pole 7a, 7b, 7c erfolgt hierbei gemäß FIG 2 derart, dass durch den Pol 7b ein Strom Ib = I fließt, während durch die Pole 7a und 7c jeweils der halbe Strom Ia,b = 0.5 * .1 fließt, wobei der durch die Pole 7a und 7c fließen- de Strom la bzw. Ic entgegengesetzt gerichtet ist zu dem Strom Ib durch den Pol 7b.
Die Pole 7a und 7c des Leistungsschalters 7 sind hierbei mit ihren Anschlüssen 7.1 und 7.2 bzw. 7.5 und 7.6 in Parallel- Schaltung in einen Hinleiter L+ einer Last L (z.B. den Motor 5 der Anlage 1 von FIG 1) geschaltet, während der Pol 7b mit seinen Anschlüssen 7.3 und 7.4 in einen Rückleiter L- der Last L geschaltet ist.
Wie FIG 3 zeigt, sind die drei Pole 7a, 7b, 7c des Leistungsschalters 7 räumlich parallel zueinander angeordnet, wobei der Pol 7b im Wesentlichen mittig zwischen dem Pol 7a und dem Pol 7c angeordnet ist. Zur Bewegung der nicht näher dargestellten Schaltstücke der Pole 7a-c ist ein Druckluftantrieb 15 vorgesehen, der über einen Druckluftanschluss 15a aus einer nicht,- näher dargestellten Druckluftanlage des Unt,erwas- serschiffes mit Druckluft versorgt wird.
Durch die räumliche Anordnung der Pole 7a-c gemäß FIG 3 und der Beschaltung gemäß FIG 2 werden bei Stromfluss durch den Schalter 7 die Magnetfelder, die durch den durch den Pol 7b fließenden Strom Ib = I erzeugt werden, weitgehend durch die Magnetfelder kompensiert, die durch Ströme la und Ib erzeugt werden, die durch die Pole 7a bzw. 7c fließen. Der Leistungs- Schalter 7 weist somit bei Stromfluss nur geringe magnetische Streufelder auf. Aufgrund des Druckluftantriebs wird dabei die Erzeugung magnetischer Streufelder durch den Antrieb des Leistungsschalters bei Schaltvorgängen des Leistungsschalters 7 vermieden.
Der Leistungsschalter 7 ist als ein selbsttragender Aufbauschalter ohne besondere Grundplatte ausgebildet. Jeder der Pole 7a-c ist in jeweils einem aus Isolierstoffwänden bestehenden Gehäuse 13 angeordnet und weist eine Lichtbogenkammer 8 mit einer Anzahl etwa gleich großer Löschbleche 11 auf. Die Gehäuse 13 der drei Pole 7a-c sind zu einem festen Schalter- gerüst zusammengespannt. Den vorderen Abschluss des Leistungsschalters 7 bildet eine Frontplatte 10. In den Seitenwänden 14 des Schalters 7 sind verschiedene Wellen 12 (z.B. eine oder mehrere Schaltwellen, Antriebswellen und/oder Auslösewellen) der für alle Pole 7a-c gemeinsamen Antriebs-, Schalt- und Auslösemechanik gelagert. Der Druckluftantrieb 15 zum Antrieb der Antriebsmechanik ist auf der Vorderseite der Frontplatte 10 angeordnet.
Der prinzipielle Aufbau des dreipoligen Leistungsschalters 7 ist in FIG 4 dargestellt. Jeder der Pole 7a-c weist ein
Schaltglied 18 mit jeweils einem feststehenden Schaltstück 18a und einem beweglichen Schaltstück 18b auf. Der Druckluftantrieb 15 wirkt über mechanische Zwischenglieder (z.B. Schaltschlösser 16 , Wellen 12) auf die beweglichen Schalt- stücke 18b. Zusätzlich weist jeder der Pole 7a-c einen magnetischen Überstromauslöser 19 auf. „
Die magnetischen Streufelder können noch weiter reduziert werden, wenn der Leistungsschalter 7 zumindest teilweise aus amagnetischen Materialen besteht. Da die Wellen aufgrund vergleichsweise großer Masse und Volumen in besonderem Maße magnetische Streufelder verursachen, besteht bevorzugt zumindest eine der Wellen 12, im besten Fall sämtliche Wellen 12, aus einem amagnetischen Material. Ähnliches gilt für die Front- platte 10, die deshalb bevorzugt ebenfalls aus einem amagnetischen Material besteht.
Wie sich herausgestellt hat, sollten bei hohen Anforderungen an die Amagnetik die Löschbleche 11 so weit möglich ebenfalls aus einem .amagnetischen Material bestehen. So werden bevorzugt so weit möglich nur Bleche 11 aus einem amagnetischen Material verwendet, und nur für die Stabilität der Lichtbo- genkammer erforderliche Bleche 11 sind aus einem magnetischen und somit in der Regel mechanisch festeren Material gefertigt sein. Vorteilhafterweise bestehen deshalb zumindest 50 % der Löschbleche aus einem amagnetischen Material, insbesondere aus Kupfer. Bevorzugt beträgt der Anteil der amagnetischen Bleche etwa 80 %, die verbleibenden 20% aus magnetischem Material dienen der Stabilität der Lichtbogenkammer.
Eine weitere Reduzierung der magnetischen Streufelder kann dadurch erreicht werden, dass der dreipolige Leistungsschalter 7, wie in FIG 5 - 7 dargestellt, in einem Schaltgerüst 20 mit zumindest einer Sammelschiene 21 mit einem im wesentlichen röhrenförmigen Außenleiter 22 und einem im wesentlichen koaxial zu diesem angeordneten Innenleiter 23 angeordnet ist, wobei der erste Pol 7a und der dritte Pol 7c mit dem Innenleiter 23 und der zweite Pol 7b mit dem Außenleiter 22 elektrisch verbunden sind. Hierdurch können magnetische Streufelder nicht nur im direkten Bereich der Leistungsschalter , sondern auch im Bereich ihrer Stromzuführungen reduizert wer- den. Ein Schaltgerüst 20 mit einer solchen Sammelschiene 21 ist z.B. aus der DE 200 08 566 Ul bekannt.
Die Außenleiter 22 und der Innenleiter 23 sind hierbei z.B. mittels eines Schrauben-/Isolatorensystems 24 relativ zuein- ander fixiert. Die Außenleiter 22 bestehen aus zwei Profilschienen 22a, 22b mit offenem Querschnitt, im gezeigten Ausführungsbeispiel mit einem U-förmigen Querschnitt. Diese sind durch Anschlussstücke 25 mit einem T-förmigen Querschnitt verbunden und befestigbar. Ein T-Schenkel 29 ragt aus den Profilschienen heraus und dient der Befestigung und Kontak- tierung.
Der als Flachteil ausgebildete Innenleiter 23 hat stellenweise quer zu Längsmittelachse abstehende Anschlussstücke 26, die elektrisch isoliert den Schlitz zwischen den beiden den Außenleiter bildenden Profilschienen 22a, 22b durchragen und der Kontaktierung und Befestigung dienen. Das Schaltgerüst 20 besteht aus unterschiedlichen holmartigen (amagnetischen) Aluminium-Strangpressprofilen 31,32, die mittels Eckverbindern 34 miteinander verbunden sind.
Ein erster dreipoliger Leistungsschalter 7 ist oberhalb der Sammelschiene 21 und ein zweiter dreipoliger Leistungsschalter 17 ist unterhalb der Sammelschiene 21 in dem Schaltgerüst 20 angeordnet. Die Leistungsschalter 7,17 sind auf Montageeinheiten 37 befestigt, die ihrerseits mittels Befestigungs- stücken 42 an den Strangpressprofilen 31 befestigt sind. Die Anschlüsse 7.2 und 7.6 des Schalters 7 und die Anschlusstücke 7.1 und 7.5 des Leistungsschalters 17 sind mit Anschlussstücken 25 des Außenleiters 22, der Anschluss 7.4 des Leistungsschalters 7 und der Anschluss 7.3 des Leistungsschalters 17 sind mit Anschlussstücken 26 des Innenleiters 23 elektrisch verbunden. Die verbleibenden Anschlussstücke der Leistungsschalters 7, 17 sind in nicht näher dargestellter Weise z.B. über Kabelverbindungen elektrisch mit Anlagenkomponenten verbunden .
Durch die Anordnung der Leistungsschalber 7 und 17 oberhalb bzw. unterhalb der Sammelschiene 21 in dem Schaltgerüst 20 ist eine weitere Reduzierung der Streufelder möglich, da sich die in den beiden Leistungsschaltern 7,17 erzeugten Magnet- feider teilweise gegenseitig kompensieren.
Die Erfindung wurde zwar anhand einer Gleichstrom-Energieversorgungs- und -verteilungsanlage 1 eines Unterwasserschiffes erläutert, kann aber in entsprechend abgewandelter Form auch an Bord eines Überwasserschiffes, insbesondere eines Navy- Überwasserschiffes, Anwendung finden.

Claims

Patentansprüche
1. Gleichstrom-Energieversorgungs- und -verteilungsanlage (1) für Schiffe, insbesondere für Unterwasserschiffe, mit - Energieerzeugern, z.B. Generatoren (2), Batterien (3), ggf. eine Brennstoffzellenanlage (4) und - Energieverbrauchern, z.B. Fahrmotoren (5), Bordnetz zur Speisung von Hilfsantrieben, die miteinander elektrisch verbunden sind, wobei zumindest einem Teil der Komponenten Schutz- und Schaltorgane zwischengeschaltet sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zumindest eines der Schutz- und Schaltorgane als dreipoliger Leistungsschalter (7) ausgebildet ist, der mit seinen drei Polen (7a- c) derart in die Anlage (1) schaltbar ist, dass sich die von den durch die drei Pole (7a-c) fließenden Ströme erzeugten magnetischen Streufelder zumindest teilweise gegenseitig kompensieren, und wobei ein Druckluftantrieb (15) zum Schalten der drei Pole (7a-c) vorgesehen ist.
2. Energieversorgungs- und -verteilungsanlage (1) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die drei Pole (7a-c) räumlich parallel zueinander angeordnet sind, wobei ein zweiter Pol (7b) im Wesentlichen mittig zwischen einem ersten Pol (7a) und einem dritten Pol (7c) angeordnet ist und wobei der durch den ersten Pol (7a) und den dritten Pol (7c) Pol fließende Strom (la bzw. Ic) jeweils halb so groß wie der durch den zweiten Pol (7b) fließende Strom (Ib) und zu diesem entgegengesetzt gerichtet ist.
3. Energieversorgungs- und -verteilungsanlage (1) nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der erste Pol (7a) und der dritte Pol (7c) in Parallelschaltung in einen Hinleiter (L+) einer elektrischen Last (L) und der zweite Pol (7b) in einen Rückleiter (L-) der elektrischen Last (L) geschaltet sind.
4. Energieversorgungs- und -verteilungsanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Leistungsschalter (7) in ein Schaltgerüst (20) mit zumindest einer Sammelschiene (22) mit einem im wesentlichen röhrenförmigen Außenleiter (22) und einem im wesentlichen koaxi- al zu diesem angeordneten Innenleiter (23) angeordnet ist, wobei der zweite Pol (7b) mit dem Außenleiter (22) und der erste Pol (7a) und der dritte Pol (7c) mit dem Innenleiter (23) elektrisch verbunden sind.
5. Energieversorgungs- und -verteilungsanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Leistungsschalter (7) zumindest teilweise aus amagnetischen Mate- rialen besteht.
6,. Energieversorgungs- und -verteilungsanlage ..(1) nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Leistungsschalter (7) zumindest eine Welle (12) aus einem amagnetischen Material aufweist.
7. Energieversorgungs- und -verteilungsanlage (1) nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Leistungsschalter (7) eine Frontplatte (10) aus einem amagnetischen Material aufweist.
8. Energieversorgungs- und -verteilungsanlage (1) nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass jeder der Pole (7a-c) jeweils eine Lichtbogenkammer (8) mit einer Anzahl von Löschblechen (11) aufweist, wobei zumin- dest 50 %, bevorzugt etwa 80 %, der Löschbleche (1) aus einem amagnetischen Material, insbesondere aus Kupfer, bestehen.
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