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Die
Erfindung betrifft ein Stromschienensystem mit zwei Stromschienenanordnungen
und einem Verbindungselement.
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Stromschienen
werden bei elektrischen Versorgungsnetzwerken in der Gebäudetechnik
und in der Industrietechnik dazu eingesetzt, elektrische Ströme, insbesondere
solche mit großer
Stromstärke,
zu verteilen. Üblicherweise
weist eine einzelne Stromschiene eine Länge 0,5–5 m auf, wobei zum Überbrücken größerer räumlicher
Distanzen mehrere Stromschienen hintereinander verlegt und elektrisch verbunden
sind. Stromschienen sind üblicherweise als
sogenannte Flachprofile ausgebildet, d. h. eine Stromschiene weist über ihre
Länge einen
konstanten Querschnitt mit rechteckiger Grundform auf, der durch
eine Stromschienenbreite (bis zu 250 mm) und eine Stromschienendicke
(bis zu 6 mm) bestimmt ist. Durch Biegen solcher Flachprofile lassen
sich auch Stromschienen mit gekrümmtem
Verlauf oder gewinkelte Stromschienen herstellen, so dass sie an
entsprechende Raumgeometrien beim Auslegen eines Versorgungsnetzwerks
angepasst werden können. Hergestellt
sind Stromschienen bevorzugt aus Kupfer oder Aluminium.
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Für die Versorgung
von Verbrauchern eines Drehstromnetzwerks müssen mehrere, parallel verlaufende
Stromschienen bereitgestellt werden, nämlich je eine für eine der
drei Phasen des Drehstromnetzwerks, die üblicherweise als L1, L2, L3
bezeichnet werden, sowie eine oder zwei für den Neutralleiter des Drehstromnetzwerks
und gegebenenfalls eine weitere als Schutzleiter. Somit sind bis
zu sechs parallel verlaufende Stromschienen für die Versorgung von elektrischen
Verbrauchern bereitzustellen. Um zu einer kompakten Bauform einer solchen Stromschienenanordnung
zu gelangen, werden die einzelnen Stromschienen zu sogenannten Stromschienenpaketen
zusammengelegt. Die einzelnen Stromschienen sind dabei mit einer
Isolierung umgeben, sodass die Stromschienen sich zwar gegenseitig
in der Stromschienenanordnung berühren, aber dennoch gegeneinander
elektrisch isoliert sind. Eine solche Bauform einer Stromschienenanordnung
wird auch als Sandwich-Bauweise
bezeichnet.
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Zum Überbrücken größerer räumlicher
Distanzen müssen
mehrere Schienenanordnungen hintereinander verlegt und die einander
entsprechenden Stromschienen zweier hintereinander liegender Stromschienenanordnungen
elektrisch verbunden werden. Um einander entsprechende Stromschienen zweier
Stromschienenanordnungen miteinander elektrisch verbinden zu können, weisen
die Stromschienenanordnungen an ihren Enden Anschlussbereiche auf,
in denen an den einzelnen Stromschienen einer Stromschienenanordnung
elektrisch leitende Kontaktierungsflächen ausgebildet sind. Dies
geschieht im einfachsten Fall durch Entfernen der Isolierung. Bei
einer Stromschienanordnung in Sandwich-Bauweise ist es zudem nötig, die
Kontaktierungsflächen
derjenigen Stromschienen zugänglich zu
machen, die beidseitig von weiteren Stromschienen eingefasst sind.
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Verbindungselemente
zum Verbinden zweier Stromschienenanordnungen in Sandwich-Bauweise sind
im Stand der Technik in Form von sogenannten Klemmblöcken verfügbar. In
einen solchen Klemmblock lassen sich abisolierte Enden der Stromschienen
zweier Stromschienenanordnungen in dafür vorgesehene Aufnahmen auf
zwei gegenüberliegenden Seiten
des Klemmblocks einführen
und mittels eines Schraubenbolzens festklemmen. Dabei sind einander
gegenüberliegende
Aufnahmen jeweils elektrisch leitend über Kontaktplatten miteinander
verbunden, sodass sich eine elektrische Verbindung zwischen den
einander ent sprechenden Stromschienen der beiden Stromschienenanordnungen
ergibt. Da die Aufnahmen wegen den darin verlegten Kontaktplatten
und der nötigen
Isolierung zwischen den Kontaktplatten benachbarter Aufnahmen weiter
beabstandet sind als die einzuführenden
Stromschienen der Stromschienenanordnung in Sandwich-Bauweise, müssen Stromschienen
im Anschlussbereich der Stromschienenanordnung einen größeren Abstand zueinander
haben. Dies wird durch Kröpfen
der einzelnen Stromschienen erreicht.
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Die
Verbindung zweier Stromschienenanordnungen mittels eines Klemmblocks
gemäß dem Stand
der Technik weist mehrere Nachteile auf. Da die Stromschienen im
Anschlussbereich der Stromschienenanordnung unterschiedlich weit
auseinandergebogen sein müssen,
sind zum Ausbilden der entsprechenden Kröpfungen jeweils unterschiedliche Kröpfungshöhen nötig. Somit
sind zum Herstellen einer Stromschienenanordnung mehrere Kröpfungswerkzeuge,
nämlich
eines für
jede Kröpfungshöhe, vorzuhalten.
Des Weiteren können
Kröpfungen
bei Stromschienen mit einer großen
Stromschienendicke nur sehr ungenau gefertigt werden, da eine Kröpfung durch
zweimaliges Biegen einer Stromschiene gebildet wird und die Stromschienen
beim Biegen federn. Aufgrund der Ungenauigkeiten beim Kröpfen verlaufen
die einander entsprechenden Kontaktierungsflächen zweier zu verbindender
Stromschienen in dem Klemmblock nicht exakt in derselben Ebene,
sodass eine Kontaktplatte eines Klemmblocks unter Umständen. nicht
vollständig
plan auf den beiden zu verbindenden Kontaktierungsflächen zweier
Stromschienen aufliegt. Um dennoch ausreichend große Berührungsflächen zu
erhalten, werden die Kontaktplatten über den Schraubenbolzen des
Klemmblocks mit einer entsprechend großen Kraft auf die Kontaktierungsflächen gepresst,
sodass sich die Kontaktplatten und die Kontaktierungsbereiche der
Stromschienenpakete gegebenenfalls mechanisch soweit verformen,
bis die Kontakt platte flächig
auf den Kontaktierungsflächen
aufliegen. In Einzelfällen
kann es vorkommen dass Schraubenbolzen eines Klemmblocks mit einem
sehr hohen Drehmoment von bis zu 120 Newtonmetern angezogen werden
müssen,
was einen großen
Kraftaufwand erfordert. Schließlich
erfordert das Einführen
der einzelnen Stromschienen in die Aufnahmen eines Klemmblocks und
das Ausrichten der Kontaktplatten eine Vielzahl von Handgriffen, was
wiederum den Zeitbedarf für
eine Montage erhöht.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine mit wenigen Montageschritten
herstellbare und zuverlässige
Verbindung für
Stromschienenpakete zu ermöglichen,
wobei die Komponenten der Verbindung mit geringem Aufwand produzierbar
sind.
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Die
Aufgabe wird durch ein Stromschienensystem gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Stromschienensystems
sind durch die Unteransprüche
gegeben.
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Für eine Stromschienenanordnung
ist somit erfindungsgemäß vorgesehen,
einen mit Stufen versehenen Anschlussbereich auszubilden, wobei
die Stufen jeweils eine Kontaktierungsfläche einer Stromschiene der
Stromschienenanordnung umfassen. Des Weiteren ist ein Verbindungselement
vorgesehen, das einen ersten und einen zweiten gestuften Bereich
aufweist, wobei Stufen des ersten Bereichs elektrisch leitend mit
Stufen des zweiten Bereichs verbunden sind, und wobei die Stufen
mit den Stufen einer Stromschienenanordnungen in Anlage bringbar sind.
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Ein
Anschlussbereich einer Stromschienenanordnung ist derjenige Bereich,
der zum Einspeisen bzw. Abgreifen aller von der Stromschienenanordnung
geführten
Phasen sowie des Neutral- und Schutzleiters
an einem Ende der Stromschienenanordnung dient. Ein Anschlussbereich
einer Stromschienenanordnung lässt
sich dabei mit Stufen versehen, indem Stromschienen unterschiedlicher
Länge verwendet
werden, sodass die Stromschienen an den Enden der Stromschienanordnung
sich unterschiedlich weit in Längsrichtung
der Stromschienenanordnung erstrecken. Auch ist denkbar, gleich
lange Stromschienen zu verwenden und diese in Längsrichtung versetzt zueinander
anzuordnen. Als Kontaktierungsflächen
können
dann die Oberflächen
der unterschiedlich weit an den Enden der Stromschienenanordnung
stufenförmig
hervorstehenden Enden der Stromschienen verwendet werden.
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Weist
des Weiteren das zu der Erfindung gehörige Verbindungselement einen
gestuften Bereich auf, der in seiner Form mit einem Anschlussbereichen
einer Stromschienenanordnungen korrespondiert, so lassen sich die
Stufen eines Verbindungselements auf die Stufen eines Anschlussbereichs
einer Stromschienenanordnung auflegen. Dadurch lassen sich in einem
Arbeitsgang alle Stromschienen einer Stromschienenanordnung zugleich
elektrisch kontaktieren. Dies stellt eine erhebliche Vereinfachung
im Vergleich zu einer Verwendung eines Klemmblocks gemäß dem Stand
der Technik dar, wo zunächst
Stromschienen in Aufnahmen eines Klemmblocks eingeführt werden
müssen
und anschließend
ein Schraubenbolzen festgezogen werden muss. Indem das Verbindungselement
mit zwei gestuften Bereichen ausgebildet ist, lassen sich zwei Stromschienenanordnungen
somit mit wenigen Montageschritten miteinander elektrisch verbinden.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung sind in Anschlussbereichen von zwei Stromschienenanordnungen
jeweils Stufen an zwei gegenüberliegenden
Seiten eines Endes der jeweiligen Stromschienenanordnung ausgebildet.
Der sich daraus ergebende Anschlussbereich einer Stromschienenanordnung
kann dadurch kürzer
ausgestaltet werden, als es bei einem Anschlussbereich der Fall
ist, bei dem sich alle Kontaktierungsflächen der Stromschienenanordnung
treppenstufenförmig
in Verlaufsrichtung der Stromschienen auf einer Seite der Stromschienenanordnung
erstrecken. So wird es bei einer Stromschienenanordnung mit insgesamt
sechs Stromschienen möglich,
die Kontaktierungsflächen dreier
Stromschienen auf einer Seite der Stromschienenanordnung anzuordnen
und die verbleibenden drei Kontaktierungsflächen auf der gegenüberliegenden
Seite desselben Endes der Stromschienenanordnung.
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Ein
Verbindungselement mit zwei gestuften Bereichen, wie es für das erfindungsgemäße Stromschienensystem
verwendet wird, kann in besonders einfacher Weise dadurch hergestellt
werden, dass unterschiedlich lange Stromschienen der Länge nach geordnet
in der Weise aufeinander gelegt werden, dass sich an beiden Enden
dieser Anordnung treppenstufenförmige
Abschnitte ergeben. Die für
ein solches Verbindungsstück
verwendeten Stromschienen können
dabei sehr viel kürzer
gewählt
werden, als die Stromschienen der zu verbindenden Stromschienenanordnungen
selbst.
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Ein
weiterer Vorteil ergibt sich, wenn die Stufen des Verbindungselements
und/oder die Stufen der Stromschienenanordnungen verzinnt sind.
Damit wird es möglich,
fertigungsbedingte Unebenheiten an den Kontaktierungsflächen der
Stromschienen und an den Stufen des Verbindungselements durch Aufbringen
eines leichten Anpressdrucks des Verbindungselements an die Stromschienen
auszugleichen; Da Zinn ein weitaus leichter verformbarer Werkstoff
als das für
die Herstellung von Stromschienen verwendete Kupfer bzw. Aluminium
ist, lassen sich die einander berührenden Oberflächen der Stromschienen
bzw. des Verbindungselements durch den Anpressdruck leicht verformen.
Somit ist sichergestellt, dass am Übertritt von einer Stromschiene
in das Verbindungselement ein genügend großer Leiterquerschnitt zum Übertragen
eines großen
Stroms bereitsteht und sich dieser Bereich nicht übermäßig erwärmt. Zusätzlich wird
durch eine Beschichtung von Kontaktflächen mit Zinn verhindert, dass
Korrosion den Leitungsquerschnitt an zwei einander berührenden
Kontaktflächen
mit der Zeit verringert.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben.
Dazu zeigen
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1 eine
Seitenansicht einer Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Stromschienensystems;
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2 eine
Seitenansicht des in 1 gezeigten Stromschienensystems,
wobei das Stromschiensystem sich in einem zusammengebauten Zustand
befindet; und
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3 eine
perspektivische Ansicht des in 2 gezeigten
Stromschienensystems.
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Die
in 1 gezeigte Seitenansicht einer Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Stromschienensystems
zeigt Anschlussbereiche zweier Stromschienenanordnungen 10, 12 sowie
zwei Verbindungselemente 14, 16. Die beiden Stromschienenanordnungen 10, 12 sind
nur teilweise dargestellt. Sie erstrecken sich nach links bzw. nach
rechts über
den in 1 dargestellten Ausschnitt hinaus. Jede der Stromschienenanordnungen 10, 12 umfasst sechs
Stromschienen, die aus Flachprofilen gebildet sind und von denen
in der in 1 dargestellten Seitenansicht
die Schienendicke erkennbar ist. Die Stromschienen sind jeweils
aus Kupfer gefertigt und mit einer selbstklebenden Isolierfolie
ummantelt.
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Die
beiden Stromschienenanordnungen 10, 12 sind Teil
eines Drehstromnetzwerks, wobei durch drei der Stromschienen jeder
Stromschienenanordnung je eine Phase des Drehstromnetzwerks, zwei der
Stromschienen Neutralleiter und eine Stromschiene ein Schutzleiter
bereitgestellt werden. Um einander entsprechende Stromschienen der
beiden Stromschienenanordnungen 10, 12 elektrisch
miteinander verbinden zu können,
weisen die Stromschienenanordnungen 10, 12 einen
mit Stufen versehenen Anschlussbereich auf, wobei jede Stufe eine
Kontaktierungsfläche 18 einer
der Stromschienen umfasst. Die Kontaktierungsflächen sind gebildet, indem die Isolierfolie
der Stromschienen an den Enden entfernt wurde und damit eine durch
galvanisches Verzinnen vor Korrosion geschützte Kontaktierungsfläche für ein elektrisches
Kontaktieren der jeweiligen Schiene freigelegt ist.
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Die
beiden Verbindungselemente 14, 16 des gezeigten
Stromschienensystems bestehen aus jeweils drei Stromschienensegmenten
unterschiedlicher Länge.
Die Stromschienensegmente eines jeden Verbindungselements 14, 16 sind
ebenfalls aus Flachprofilen gebildet, von denen in 1 die
Schienendicke erkennbar ist. Die einzelnen Schienensegmente eines
Verbindungselements 14, 16 sind in der Weise angeordnet,
dass sich an zwei Enden des Verbindungselements 14, 16 jeweils
gestufte Bereiche ausbilden. Die Stufen 20 der gestuften
Bereiche der Verbindungselemente weisen ebenfalls keine Isolierung
auf. Die räumliche
Anordnung der Stufen 20 der Verbindungselemente ist so
gewählt,
dass durch Anlegen eines Verbindungselements 14, 16 an
die beiden zu verbindenden Stromschienenanordnungen 10, 12 jeweils
drei Stromschienen der beiden Stromschienenanordnungen 10, 12 paarweise
elektrisch miteinander verbunden werden. Da für die Isolierung der Stromschienensegmente
der Verbindungselemente 14, 16 hier keine dünne Isolierfolie
wie im Fall der Stromschienenanordnungen 10, 12 gewählt wurde, sondern
eine preisgünstige
Anordnung aus Isolierplatten, ist die Stufenhöhe zwischen den einzelnen Stufen 20 eines
gestuften Bereichs eines Verbindungselements 14, 16 an
die Stufenhöhe
der Stufen der Anschlussbereiche der beiden Stromschienenanordnungen 10, 12 angepasst
worden. Dazu sind die Stromschienensegmente der Verbindungselemente 14, 16 an
den Stufenübergängen 22 mechanisch
verformt. Zusätzlich
sind die Stufen 20 mit in 1 nicht dargestellten
Kontaktierungsplatten belegt.
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In 2 ist
das Stromschienensystem aus 1 in einem
betriebsbereiten Zustand gezeigt. Um das Stromschienensystem betriebsbereit
zu machen, wurden die beiden Verbindungsstücke 14, 16 mit
ihren Stufen auf den Kontaktierungsflächen der Stromschienen der
beiden Stromschienenanordnungen 10, 12 in Anlage
gebracht. Dies ist mit dem erfindungsgemäßen Stromschienensystem mit
wenig Montageschritten möglich.
Einen elektrischer Kontakt zwischen den Verbindungselementen 14, 16 und
den beiden Stromschienenanordnungen 10, 12 wird
gewährleistet,
indem auf die beiden Verbindungselemente an mehreren Stellen eine
Kraft F mittels einer in 2 nicht dargestellten Klemmvorrichtung
ausgeübt
wird. Diese Klemmvorrichtung umfasst z. B. eine Pratze. Die Kraft
wirkt dabei an mehreren Punkten der Verbindungselemente 14, 16 ein,
wodurch ein gleichmäßiger Anpressdruck
der Stufen der Verbindungselemente 14, 16 auf
die Kontaktierungsflächen 18 der
Stromschienen der Stromschienenanordnungen 10, 12 erreicht
wird.
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Durch
Hohlräume 24 werden
Toleranzen ausgeglichen, die beim Verlegen der Stromschienenanordnungen
zugelassen werden. Die Hohlräume 24 werden
gebildet, indem Stromschienensegmente der Verbindungselemente 14, 16 in
Verlaufsrichtung der Stromschienen der Stromschienenanordnungen 10, 12 jeweils
kürzer
ausgebildet werden als die planmäßigen Abstände der
Stirnflä chen
der jeweiligen Stromschienen, zwischen denen sie sich befinden.
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In 3 ist
eine perspektivische Darstellung des Stromschienensystems aus 2 gezeigt.
In dieser Darstellung kann neben der Stromschienendicke auch die
Stromschienenbreite der Stromschienen der beiden Stromschienenanordnungen 10, 12 erkannt
werden. Auch ist zu sehen, dass das Stromschienensystem im Bereich
der Verbindung zwischen den Stromschienenanordnungen 10, 12 nur geringfügig breiter
ist als der übrige
Teil des Stromschienensystems. Diese Bauraum sparende Ausführung ist
ein weiterer Vorteil gegenüber
einer Verbindung auf Basis eines Klemmblocks, bei dem die Stromschienen
durch Kröpfen
voneinander beabstandet werden müssen.
Da beim erfindungsgemäßen Stromschienensystem
die Stromschienen der Stromschienenanordnungen 10, 12 nicht
gekröpft werden
müssen,
ist dieses System auch mit geringeren Kosten herstellbar als ein
vergleichbares System aus dem Stand der Technik. In 3 ist
schließlich zu
sehen, dass durch Verbinden einander entsprechender Stromschienen
der Stromschienenanordnungen 10, 12 kein Versatz
der Stromschienen quer zu ihrer Verlaufsrichtung entsteht, wie es
der Fall wäre,
wenn einander entsprechende Stromschienen direkt mit ihren Kontaktierungsflächen aufeinander
gelegt würden.
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Zusammenfassend
ist in den Figuren gezeigt, dass durch das erfindungsgemäße Stromschienensystem
mit wenig Montageschritten eine zuverlässige Verbindung zwischen zwei
Stromschieneanordnungen ermöglicht
wird, wobei dies mit wenigen und einfach herzustellenden Komponenten
ermöglicht
wird.
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- 10,
12
- Stromschienenanordnung
- 14,
16
- Verbindungselement
- 18
- Kontaktierungsfläche
- 20
- Stufe
- 22
- Stufenübergang
- 24
- Hohlraum