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Die Erfindung betrifft Verteilergehäuse für elektrische Energie und insbesondere den Schutz von Verteilungsschienen von Primärgehäusen.
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Ein Luftfahrzeug besitzt im Allgemeinen ein elektrisches System, das insbesondere einen primären Verteilerkreis für elektrische Energie umfasst. Dieser primäre Verteilerkreis ermöglicht es, die elektrische Leistung, die von internen Quellen, zum Beispiel von Generatoren oder Batterien, oder von externen Quellen, wie Leistungseinheiten oder einem Bodenaggregat, stammt, zu schützen und an Nutzlasten oder andere Verteilergehäuse des Luftfahrzeugs zu verteilen.
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Ein primäres Verteilergehäuse umfasst allgemein einen Leistungsteil und einen Elektronikteil. Der Leistungsteil überträgt mittels Kabeln die ausgehend von durch Motoren angetriebenen elektrischen Generatoren erzeugte Energie. Jedes primäre, sekundäre oder andere Verteilergehäuse für elektrische Energie umfasst Verteilerbauteile, von denen bestimmte die Funktion haben, die empfangene elektrische Energie zu einer Verteilungsschiene umzuschalten, die in demselben Verteilergehäuse für elektrische Energie oder in einem anderen Verteilergehäuse für elektrische Energie enthalten ist.
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Eine Verteilungsschiene oder Leistungsschiene ist eine Leiterschiene, an die einerseits eine elektrische Energiequelle und andererseits verschiedene elektrische Einrichtungen gekoppelt sind, an die die von der Verteilungsschiene empfangene elektrische Energie verteilt wird. Die elektrische Energiequelle kann im Fall einer Verteilungsschiene eines primären elektrischen Verteilergehäuses ein Generator oder im Fall einer Verteilungsschiene eines sekundären elektrischen Verteilergehäuses ein primäres elektrisches Verteilergehäuse sein. Diese elektrischen Einrichtungen, an die die von der Verteilungsschiene empfangene elektrische Energie verteilt wird, können sekundäre Teilverteilungsnetze oder elektrische Lasten sein.
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Die Verteilungsschienen sind selbstverständlich leitend und ständig an elektrische Energiequellen gekoppelt. Es kommt aber vor, dass leitende Gegenstände, insbesondere Schrauben oder Muttern sich aufgrund des in Luftfahrzeugen vorherrschenden Schwingungspegels vom Gehäuse lösen. Solche Gegenstände können dann auf den Boden des Gehäuses fallen und mit den Verteilungsschienen in Berührung gelangen. Obgleich sie vergleichsweise außergewöhnlich ist, kann diese Art von Ereignis den Stromfluss stören und sogar einen zufälligen Kurzschluss zwischen einer Verteilungsschiene und einer anderen Schiene oder einer Masse verursachen.
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Die Verteilungsschienen müssen daher vor den sie umgebenden leitenden Gegenständen geschützt werden. Die Verteilerplatten für elektrische Energie umfassen zu diesem Zweck allgemein mindestens eine Verteilungsschiene, die auf einer Halteplatte aus Epoxydharz oberflächenmontiert ist. Eine solche Montage schützt die Verteilungsschiene aber nur teilweise, da lediglich eine einzige Oberfläche mit der Halteplatte aus Epoxydharz bedeckt ist. Dieser Schutz ist umso mehr nur partiell, da Befestigungselemente, wie Befestigungsschrauben, auf jeder Seite der Verteilungsschiene hervorstehen. So stehen Befestigungsschrauben auch auf der Seite der Halteplatte aus Epoxydharz hervor, durchqueren diese letztere und bieten ein leitendes Element, das an die Verteilungsschiene gekoppelt ist und für einen umgebenden Gegenstand auf der Seite der Halteplatte aus Epoxydharz zugänglich ist.
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Im Allgemeinen sind die Verteilungsschienen 1, wie in 1 veranschaulicht, mittels Nieten 2 auf der Halteplatte 3 aus Epoxydharz befestigt, wobei die Nieten 2 auf der Seite der Verteilungsschienen 1 und der Halteplatte 3 aus Epoxydharz hervorstehen. Ein Schütz 4 ist ebenfalls mittels unverlierbarer Schrauben 5 auf dem Schütz 4 und mittels Überwurfmuttern 6 auf den Verteilungsschienen 1 auf den Verteilungsschienen 1 befestigt. Das Schütz 4 wird durch eine Verkabelungslitze 7 betätigt. Schließlich werden die Spannungen der Verteilungsschienen 1 über ein in einen Kabelschuh 8 gequetschtes und mittels eines gequetschten Kontakts, einer Unterlegscheibe und einer Mutter 9 auf den Verteilungsschienen 1 befestigtes Kabel übernommen.
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Solche Montagen ermöglichen daher im Falle einer Berührung eines Fremdkörpers mit der Verteilungsschiene keinen Schutz der Verteilungsschienen. Tatsächlich können Fremdkörper auf einen leitenden Abschnitt fallen, der an die Verteilungsschienen gekoppelt ist, und einen Kurzschluss verursachen, der einen Lichtbogen entwickeln kann, der zur Zerstörung der Verteilungsschienen führt.
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Ziel der Erfindung ist es, die vorhergehend erwähnten Probleme zu lösen, indem sie eine Verteilerplatte für elektrische Energie vorschlägt, die in einer Baugruppe aus isolierenden Halteplatten integriert ist.
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Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung wird in einer Ausführungsform eine Verteilerplatte für elektrische Energie vorgeschlagen, die eine Verteilungsschiene, eine erste Halteplatte, auf der die Verteilungsschiene befestigt ist, und ein Schütz umfasst, das an die Verteilungsschiene angeschlossen ist.
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Gemäß einem allgemeinen Merkmal umfasst die Platte eine zweite Halteplatte, die derart auf der Verteilungsschiene befestigt ist, dass die Verteilungsschiene zwischen der ersten und der zweiten Halteplatte angeordnet ist.
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Die Integration der Verteilungsschiene zwischen zwei isolierenden Halteplatten, die zum Beispiel aus Epoxydharz bestehen, ermöglicht den Schutz der Verteilerplatte vor direkten Berührungen mit Fremdkörpern auf der Verteilungsschiene. Die Verteilungsschiene kann auf die erste und zweite Halteplatte geklebt sein.
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Vorzugsweise ist das Schütz ein festes Schütz, das über mindestens eine Aussparung, die in der zweiten Halteplatte ausgeführt ist, auf der Verteilungsschiene angebracht ist.
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Das feste Schütz (auf Englisch ”non Line Unit Replaceable”) ermöglicht die Beseitigung der unverlierbaren Befestigungsschrauben, die zur Befestigung eines festen Schützes verwendet werden. Diese Art von Schütz kann über Aussparungen, die in der zweiten Halteplatte ausgeführt sind, direkt auf der Verteilungsschiene angebracht werden. Darüber hinaus ermöglicht ein solches festes Schütz die Beseitigung der Befestigungsnieten, die für die Steifigkeit der Platte zwischen der Verteilungsschiene und einer Halteplatte verwendet werden, indem die Befestigung des festen Schützes verwendet wird.
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Die Beseitigung der unverlierbaren Schrauben und der Nieten ermöglicht die Entfernung von zwei leitenden Elementen, die direkt mit der Verteilungsschiene in Berührung sind und mit Umgebungsgegenständen in Berührung gelangen können. So wird die Gefahr von Kurzschlüssen vermindert. Die Verteilungsschiene ist darüber hinaus vollständig vor Fremdkörpern geschützt.
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Die Platte kann auf vorteilhafte Weise eine Kühlvorrichtung umfassen, die auf einer Fläche der ersten Halteplatte befestigt ist, die der Fläche entgegengesetzt ist, die der Verteilungsschiene gegenübersteht.
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Das Schlitz ist ein Leistungsschaltungsbauteil und setzt folglich eine große Menge an Wärmeenergie frei. Die auf der ersten Halteplatte befestigte Kühlvorrichtung ermöglicht eine bessere Ableitung der durch das Schütz freigesetzten Wärme.
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Vorzugsweise ist die Kühlvorrichtung auf die erste Halteplatte geklebt. Der wärmeleitende Kleber, der für die Befestigung der Kühlvorrichtung auf der ersten Halteplatte verwendet wird, ermöglicht auch die Verbesserung des Übergangswiderstands und infolgedessen die Verbesserung des Wärmeaustauschs.
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Die Kühlvorrichtung kann auch außerhalb der Bereiche, die die Verteilungsschiene umfassen, auf die erste Halteplatte und/oder die zweite Halteplatte genietet sein, wobei der Niet lediglich die Halteplatte oder Halteplatten durchquert, ohne die Verteilungsschiene zu berühren. Die Verwendung von Nieten ermöglicht die Verbesserung der Steifigkeit der Platte.
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Die Kühlvorrichtung kann auf vorteilhafte Weise eine Aluminiumplatte oder einen dichten Kasten umfassen, der es ermöglicht, ein Kühlgas oder -mittel zirkulieren zu lassen.
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So kann die Kühlung der Platte durch die Verwendung der erzwungenen Konvektion oder die Verwendung eines Kühlmittels verbessert werden, wobei die Zirkulation dieses letzteren im dichten Kasten den Wärmeaustausch in Bezug auf ein quasistatisches Fluid im Kasten verbessert.
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Vorzugsweise umfasst die zweite Halteplatte einen elektronischen Leitungsweg, der einen elektrischen Stromkreis auf einer Fläche der zweiten Halteplatte definiert, die der Fläche der zweiten Halteplatte entgegengesetzt ist, die der Verteilungsschiene gegenübersteht.
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Die Verwendung einer elektronischen Karte mit Leitungsweg auf der zweiten Halteplatte anstatt von Spannungsdurchschleifungen auf der Verteilerplatte ermöglicht die Beseitigung der Gefahr von Kurzschlüssen und Lichtbögen im Bereich der Durchschleifungen.
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Vorzugsweise ist die zweite Halteplatte durch einen leitenden Kleber auf der Verteilungsschiene befestigt. Die elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Leitungsweg der zweiten Halteplatte und der Verteilungsschiene wird durch den leitenden Kleber im Bereich von Durchkontaktierungen ausgeführt, die zwischen der Fläche der zweiten Halteplatte, die der Verteilungsschiene gegenübersteht, und der entgegengesetzten Fläche der zweiten Halteplatte hergestellt sind.
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Die Platte kann auf vorteilhafte Weise elektrische Bauteile umfassen, die an die elektronischen Leitungswege auf der zweiten Halteplatte gekoppelt sind.
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So kann die Platte elektrische oder elektronische Bauteile für die Funktionen der Zuleitung und/oder des Schutzes und/oder der Steuerung und/oder der Kommunikation und/oder der Logik einbeziehen.
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Auf vorteilhafte Weise kann die Platte eine Schnittstellenverbindung umfassen, die es ermöglicht, den elektrischen Leitungsweg der Platte an ein elektrisches Rack zu koppeln.
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Die Schnittstellenverbindung wird verwendet, um die Schnittstelle für Signale des elektrischen Leitungswegs der zweiten Halteplatte auszuführen.
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Die Platte kann einen freien Abschnitt der Verteilungsschiene umfassen, der an einem Ende der Verteilungsschiene das Ausführen einer Kopplung zwischen der Verteilungsschiene und einer Leistungsschnittstelle des elektrischen Racks ermöglicht.
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Auf dem freien Abschnitt ist die Verteilungsschiene nicht zwischen der ersten Halteplatte und der zweiten Halteplatte integriert. Die Leistungsschnittstelle, wie zum Beispiel ein Schalter, eine Weiche, ein Kontakt oder auch eine Leistungslamelle, wird verwendet, um die Verteilungsschiene elektrisch an einen Verteilerkreis zu koppeln, der an andere Verteilungsschienen gekoppelt sein kann. So ist es möglich, mehrere Verteilerplatten für elektrische Energie zusammenzukoppeln. Die Leistungsschnittstelle ist in Bezug zur Schnittstellenverbindung elektrisch isoliert. In dieser Gestaltung ist die Platte eine Platte, die in einem Rack einsteckbar ist.
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Die zweite Halteplatte kann auch Wärmeableitungsflächen umfassen, die zwischen der Fläche, die der Verteilungsschiene gegenübersteht, und der Fläche enthalten sind, auf der der elektronische Leitungsweg ausgeführt ist.
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Die Wärmeableitungsflächen können aus Kupfer oder einem anderen leitenden Material ausgeführt sein. Sie ermöglichen eine bessere Thermodiffusion auf der gesamten Platte.
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Die Verteilungsschiene besitzt eine Dicke von 2 mm plus/minus 0,5 mm und insbesondere plus/minus 0,2 mm und die erste Halteplatte besitzt eine Dicke von 1,6 mm plus/minus 0,5 mm und vorzugsweise plus/minus 0,2 mm und die zweite Halteplatte besitzt eine Dicke von 0,5 mm plus/minus 0,2 mm.
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Solche Abmessungen ermöglichen das Erhalten einer Verteilerplatte für elektrische Energie, deren Dicke denjenigen Platten ähnlich ist, die bereits bekannt sind und die nicht die Vorteile der Erfindung nutzen. Die erste Halteplatte und die zweite Halteplatte werden durch Schneiden einer im Stand der Technik verwendeten Halteplatte in zwei Teile erhalten. So wird die Gesamtdicke nicht erhöht.
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Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt wird in einer Ausführungsform ein elektrisches Verteilergehäuse vorgeschlagen, das eine Verteilerplatte für elektrische Energie wie die vorhergehend definierte umfasst.
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Andere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der Durchsicht der Beschreibung einer in keiner Weise einschränkenden Ausführungsform der Erfindung und den beigefügten Zeichnungen hervor; es zeigen:
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1, die bereits beschrieben wurde, eine schematische Veranschaulichung einer Verteilerplatte für elektrische Energie gemäß dem Stand der Technik in einer Schnittansicht;
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2 und 3 schematische Veranschaulichungen einer Verteilerplatte für elektrische Energie gemäß einer Ausführungsform in einer Schnittansicht beziehungsweise einer Draufsicht;
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2 und 3 sind Darstellungen einer Schnittansicht beziehungsweise einer Draufsicht einer Verteilerplatte 10 für elektrische Energie gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Die Verteilerplatte 10 für elektrische Energie umfasst eine Verteilungsschiene 11, die zwischen einer ersten Halteplatte 12 und einer zweiten Halteplatte 13 enthalten ist, ein Schütz 14 und eine Kühlvorrichtung 15.
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Die Verteilungsschiene 11 ist mittels eines leitenden Klebers auf die erste Halteplatte 12 und auf die zweite Halteplatte 13 geklebt, um den Wärmeaustausch und die elektrische Leitung zu verbessern, wie es in der Folge beschrieben wird. Die erste und die zweite Halteplatte 12 und 13 sind in diesem Beispiel aus Epoxydharz ausgeführt, um eine gute elektrische Isolation zwischen der Verteilungsschiene 2 und Fremdkörpern zu gewährleisten, die auf die erste und die zweite Halteplatte 12 und 13 fallen könnten.
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In diesem veranschaulichten Beispiel besitzt die Verteilungsschiene 11 eine Dicke von 4 mm plus/minus 0,2 mm, die erste Halteplatte besitzt eine Dicke von 1,6 mm plus/minus 0,2 mm und die zweite Halteplatte besitzt eine Dicke von 0,5 mm plus/minus 0,2 mm.
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Das Schütz 14 ist ein festes Schütz 14 oder auf Englisch ”non Line Replaceable Unit”. Das Schütz 14 ist in diesem Beispiel durch eine erste Aussparung, die in der zweiten Halteplatte 13 ausgeführt ist, und eine zweite Aussparung, die in der elektrischen Verteilungsschiene 11 ausgeführt und gleichachsig mit der ersten Aussparung ist, auf der ersten Halteplatte 12 befestigt. Das Schütz 14 ist elektrisch direkt mit der Verteilungsschiene 11 verbunden. Die Befestigung des Schützes ermöglicht die Verbesserung der Steifigkeit der Baugruppe, die aus der Verteilungsschiene 11 und der ersten Halteplatte 12 und der zweiten Halteplatte 13 gebildet ist.
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Die Kühlvorrichtung 15 ist mittels eines wärmeleitenden Klebers auf eine Fläche der ersten Halteplatte 12 geklebt, die der Fläche entgegengesetzt ist, die der Verteilungsschiene 11 gegenübersteht. Der wärmeleitende Kleber begünstigt den Wärmeaustausch zwischen der Kühlvorrichtung 15 und der zweiten Halteplatte 13, die direkt mit der Verteilungsschiene 11 und dem Schütz 15 in Berührung ist, die zwei Leistungsbauteile sind, die während ihres Betriebs eine große Wärme abstrahlen.
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In diesem Beispiel umfasst die Kühlvorrichtung 15 einen dichten Kasten 16, in dem ein Kühlmittel 17 zirkuliert (Beispiel: 60% Glykol und 40% Wasser).
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Wie in 3 veranschaulicht, umfasst die zweite Halteplatte 13 einen elektrischen Stromkreis 18 mit Leitungsweg auf der Fläche der zweiten Halteplatte 13, die der Fläche der zweiten Halteplatte 13 entgegengesetzt ist, die der Verteilungsschiene 11 gegenübersteht. Der Leitungsweg der elektronischen Schaltung 18 auf der zweiten Halteplatte 13 ermöglicht die Definition der zweiten Halteplatte 13 als elektronische Karte. Die zweite Halteplatte 13 umfasst elektronische Bauteile 19, die elektrisch an die elektronische Schaltung 18 gekoppelt sind, eine Schnittstellenverbindung 20, die elektrisch an die elektronische Schaltung 18 gekoppelt ist, und Durchkontaktierungen 21, die die elektrische Kopplung der Verteilungsschiene 11 an die elektronische Schaltung 18 ermöglichen.
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Die Schnittstellenverbindung 20 ermöglicht das Steuern der elektrischen Signale, die über die elektronische Schaltung 18 in Richtung der elektrischen Bauteile 19 gesendet werden.
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Die Schnittstellenverbindung 20 ist an einen entsprechenden Verbinder auf einem elektrischen Rack 30 gekoppelt. Das elektrische Rack 30 umfasst auch eine Leistungsschnittstelle 31, die elektrisch an die Verteilungsschiene 11 angeschlossen ist, wenn die Verteilerplatte 10 für elektrische Energie in dem elektrischen Rack 30 eingesteckt ist. Die elektrische Kopplung zwischen der Verteilungsschiene 11 und der Leistungsschnittstelle 31 wird ausgeführt, indem ein freier Abschnitt 110 der Verteilungsschiene 11, das heißt ein Abschnitt, der nicht durch die zweite Halteplatte 13 und/oder die erste Halteplatte 12 bedeckt ist, in die Leistungsschnittstelle 31 eingesteckt wird.
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Das elektrische Rack 30 umfasst darüber hinaus eine Leiterschiene 32, die an die Leistungsschnittstelle 31 angeschlossen ist und es ermöglicht, die elektrische Energie von der Verteilungsschiene 11 in Richtung von anderen Verteilungsschienen von Platten zu transportieren, die zum Beispiel in dem Rack eingesteckt sind.
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Außerdem umfasst die zweite Halteplatte 13, wie in 2 und 3 veranschaulicht, auch Wärmeableitungsflächen 22, die aus Kupfer ausgeführt sind und zwischen der Fläche, die der Verteilungsschiene 11 gegenübersteht, und der Fläche enthalten sind, auf der der elektronische Leitungsweg 18 ausgeführt ist.
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Darüber hinaus umfasst die Platte 10 auch eine Isolierplatinenverbindung 23, die zwischen der ersten Halteplatte 12 und der zweiten Halteplatte 13 am Ende der Verteilungsschiene 11 geklebt ist, das dem Ende entgegengesetzt ist, das den freien Abschnitt 110 umfasst. Die Isolierplatinenverbindung kann bis auf den freien Abschnitt 110 auf dem gesamten Umfang enthalten sein, derart, dass die Verteilungsschiene 10 isoliert wird.
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Die vorgeschlagene Erfindung ermöglicht das Integrieren der Verteilungsschiene einer Verteilerplatte für elektrische Energie zwischen zwei isolierenden Halteplatten, derart, dass die Verteilungsschiene vor Fremdkörpern geschützt wird, die mit der Verteilungsschiene in Berührung gelangen können und Kurzschlüsse oder Lichtbögen erzeugen können.
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Die Erfindung ermöglicht das Ausführen eines Massegewinns in der Integration der Leistungsschiene und aufgrund der verminderten Anzahl der Schritte und der Befestigungselemente im Vergleich zum Stand der Technik eine Verringerung der Herstellungskosten.
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Die Erfindung ermöglicht auch das Erhalten einer besseren Wärmeableitung des Schützes sowie der Baugruppe, die aus der Verteilungsschiene und der ersten und der zweiten Halteplatte gebildet ist. Darüber hinaus kann die so vorgeschlagene Platte in ein elektrisches Rack eingesteckt werden, derart, dass ein Anbringen mehrerer Platten auf dem Rack und eine Erleichterung der Auswechslung ermöglicht wird.
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Außerdem kann das Verteilergehäuse, das die Verteilungsschiene umfasst, da die Verteilungsschiene vollständig geschützt ist, offen sein und keine Abdeckung umfassen, wodurch das Volumen, das das Verteilergehäuse einnimmt, vermindert wird. Schließlich ermöglicht der ausgeführte elektrische Leitungsweg die Beseitigung der elektronischen Verkabelung zwischen den elektronischen Bauteilen der Platte und der Steuerelektronik.
