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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 entsprechenden 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 Kontaktplatte 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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Insbesondere aus der
US 3459872 A ist eine Verbindung von zwei Stromschienen bekannt, von denen jede am Ende Kontakte mit entsprechenden Kontaktierungsflächen aufweist, die beim Kontaktieren aneinander anliegen. Zur Verbindung dienen Verbindungselemente, die ein isolierendes Abstandselement aufweisen.
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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 Stromschienenanordnung 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 Stromschienensystem 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 aus, 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 Stirnflächen 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 Stromschienenanordnungen ermöglicht wird, wobei dies mit wenigen und einfach herzustellenden Komponenten ermöglicht wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10, 12
- Stromschienenanordnung
- 14, 16
- Verbindungselement
- 18
- Kontaktierungsfläche
- 20
- Stufe
- 22
- Stufenübergang
- 24
- Hohlraum
