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Die Erfindung betrifft eine Druckstückanordnung für einen wenigstens zwei Klemmkörper aufweisenden Klemmblock, mit einem ersten Druckstück zur Fixierung eines ersten Leiters in dem ersten Klemmkörper und einem zweiten Druckstück zur Fixierung eines zweiten Leiters in dem zweiten Klemmkörper.
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Klemmblöcke, auch Printklemmen genannt, sind aus dem Stand der Technik bekannt, um einen oder mehrere elektrische Leiter aufzunehmen. Durch Klemmung des Leiters in einem Klemmkörper des Klemmblocks kann das elektrische Potential des Leiters auf eine Leiterplatte weitergeleitet werden. Dazu kann der Klemmblock beispielsweise mit einem Lötanschluss versehen sein, der auf die Leiterplatte aufgelötet ist und eine Leiterbahn der Leiterplatte elektrisch kontaktiert. Pro Leiter wird in der Regel ein Potential auf die Leiterplatte geführt. Ferner sind Anwendungen und Ausgestaltungen bekannt, bei denen mehrere Potentiale in jeweilige Klemmkörper geführt werden, dann jedoch gebrückt und gemeinsam auf die Leiterplatte geführt werden.
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Darüber hinaus sind aus dem Stand der Technik Messshunts zur Leistungsmessung bekannt. Ein derartiger Messshunt, auch Shunt, Nebenschlusswiderstand oder Messwiderstand genannt, ist ein niederohmiger elektrischer Widerstand, der zur Messung des elektrischen Stroms verwendet wird. Der durch den Shunt fließende Strom verursacht einen zu dem Strom proportionalen Spannungsabfall, der entsprechend gemessen wird. Der Messshunt weist dazu ein Widerstandsmaterial auf.
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Vielfach sind Messshunts mit Vierleiteranschluss für Durchsteckmontage zum Auflöten auf eine Leiterplatte ausgeführt, wobei zwei Anschlüsse zur Einspeisung des Leiters dienen. Da durch Übergangswiderstände an den Kontakten ein nicht unerheblicher Spannungsabfall entsteht, sind zwei weitere zusätzliche Anschlüsse vorgesehen, über die die am Messshunt abfallende Messspannung abgegriffen werden kann. Ein exemplarischer Aufbau sieht also so aus, dass mittels eines zweipoligen Klemmblocks und über Leiterbahnen der Leiterplatte der aufgelötete Messshunt versorgt wird, während über zwei weitere Leiterbahnen der Messstrom zur weiteren Auswertung abgeführt wird.
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Eine derartige Anordnung benötigt jedoch aufgrund der vier Anschlüsse viel Platz. Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur platzsparenden Leistungsmessung an einem Klemmblock anzugeben.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Demnach wird die Aufgabe gelöst durch eine Druckstückanordnung für einen wenigstens zwei Klemmkörper aufweisenden Klemmblock, mit einem ersten Druckstück zur Fixierung eines ersten Leiters in dem ersten Klemmkörper, einem zweiten Druckstück zur Fixierung eines zweiten Leiters in dem zweiten Klemmkörper, und mit einem das erste Druckstück und das zweite Druckstück verbindenden Verbindungsteil, wobei das erste Druckstück einen ersten Lötanschluss aufweist, das zweite Druckstück einen zweiten Lötanschluss aufweist, und wenigstens das Verbindungsteil aus einem Widerstandsmaterial ausgeführt ist.
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Es ist somit ein wesentlicher Punkt der Erfindung, dass wenigstens ein Teil der Druckstückanordnung als Messshunt ausgeführt ist, nämlich aus einem Widerstandsmaterial. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist somit, dass elektrische Leistung in Form von Strom und Spannung direkt über das als Messshunt ausgeführte Verbindungsteil geführt wird und insofern nur sehr kleine Messströme über eine mit den Lötanschlüssen verbundene Leiterplatte geleitet werden müssen. Dadurch kann die Leiterplatte sehr viel kleiner und insofern platzsparender gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Ausgestaltungen dimensioniert werden. Das Verbindungsteil aus dem Widerstandsmaterial stellt insofern einen Messshunt dar, also einen niederohmigen elektrischen Widerstand, ebenso Nebenschlusswiderstand oder einfach Shunt genannt, der durch die beiden Lötanschlüsse, welche vorzugsweise als Lötbeine ausgeführt sind, mit Leiterbahnen einer Leiterplatte verbindbar ist. Dabei weist das Widerstandsmaterial vorzugsweise einen definierten und kalibrierten Widerstand auf, so dass eine entsprechend genaue Messung der über das Verbindungsteil abfallenden Spannung möglich ist.
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Das Verbindungsteil aus dem Widerstandsmaterial verbindet zwei verschiedene Druckstücke, die jeweils einem Klemmkörper zugeordnet sind. Derartige Druckstücke, auch Einlötmetalle genannt, sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt und sind einerseits mittels des Lötanschlusses auf eine Leiterplatte auflötbar, während andererseits durch das Druckstück ein in den Klemmkörper eingeführter Leiter gegen den Klemmkörper drückbar ist, so dass eine elektrische Verbindung zwischen dem Leiter und dem Druckstück sowie der mit dem Druckstück verbundenen Leiterplatte entsteht. Derartige Klemmkörper, auch Klemmhülsen genannt, sind ebenso aus dem Stand der Technik bekannt und beispielsweise zum Aufnehmen eines Leiters mit einem Querschnitt größer 10 mm2, größer 15 mm2, größer 20 mm2, größer 25 mm2 und/oder kleiner 35 mm2 ausgestaltet. Durch die Druckstückanordnung lassen sich also zwei Druckstücke benachbarter Klemmkörper ersetzen, die dann aufgrund des Verbindungsteils eine Messung des Spannungsabfalls über den derart aus dem Widerstandsmaterial gestalteten Messshunt ermöglichen. Dabei weist der Klemmblock bevorzugt eine gerade Anzahl an Klemmkörper auf.
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Für die Ausgestaltung der Druckstückanordnung gibt es nun verschiedene Möglichkeiten. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Lötanschluss und/oder der zweite Lötanschluss aus einem Leitermaterial ausgeführt sind, und das Widerstandsmaterial einen größeren spezifischen elektrischen Widerstand als das Leitermaterial aufweist, vorzugsweise das Widerstandsmaterial einen wenigstens um den Faktor 10, 20, 50, 100 oder 1000 größeren spezifischen elektrischen Widerstand als das Leitermaterial aufweist. Bevorzugt weist das Leitermaterial einen spezifischen elektrischen Widerstand von weniger als 5 × 10–7 Ωm, 2 × 10–7 Ωm, 1 × 10–7 Ωm, 5 × 10–8 Ωm oder 2 × 10–8 Ωm auf. Weiter bevorzugt ist das Widerstandsmaterial niederohmig ausgestaltet und/oder weist einen spezifischen elektrischen Widerstand von weniger als 50 × 10–7 Ωm, 20 × 10–7 Ωm, 10 × 10–7 Ωm oder 5 × 10–7 Ωm auf. Ebenfalls bevorzugt ist das Widerstandsmaterial hochohmiger als das Leitermaterial ausgestaltet, so insbesondere mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von mehr als 10 × 10–8 Ωm, 20 × 10–8 Ωm, 50 × 10–8 Ωm, 10 × 10–8 Ωm, 10 × 10–7 Ωm oder 20 × 10–7 Ωm. Weiter bevorzugt sind das erste Druckstück, das zweite Druckstück, der erste Lötanschluss, der zweite Lötanschluss und/oder das Verbindungsteil einstückig ausgeführt. In jedem Fall wird durch die Ausgestaltung der Druckstückanordnung eine Brückung zwischen dem ersten dem Klemmkörper zugeordneten Druckstück und dem zweiten dem zweiten Klemmkörper zugeordneten Druckstück über das als Messshunt ausgestaltete Verbindungsteil aus einem Widerstandsmaterial erreicht, so dass der zwischen den Druckstücken über das Verbindungsteil fließende Messstrom mittels der Lötanschlüsse auf die Leiterplatte führbar ist und von dort zur weiteren Auswertung abführbar ist.
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Für die Ausgestaltung der Druckstücke existieren ebenfalls verschiedene Möglichkeiten. Besonders bevorzugt sind jedoch das erste Druckstück und/oder das zweite Druckstück L-förmig, im Wesentlichen L-förmig, mit einem ersten Schenkel und einem zweiten Schenkel ausgebildet, wobei der Lötanschluss und das Verbindungsteil an dem zweiten Schenkel angeordnet sind. Bevorzugt weist das Druckstück eine entlang der Erstreckung gleichmäßige Materialdicke auf, so beispielsweise von 1 mm, 1,5 mm oder 2 mm. Weiter bevorzugt ist der erste Schenkel zur Fixierung des Leiters in dem Klemmkörper ausgestaltet, während der zweite Schenkel in seiner Erstreckungsrichtung weg von dem ersten Schenkel eine größere Länge als Breite aufweist.
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In diesem Zusammenhang ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung bevorzugt, dass der erste Schenkel und der zweite Schenkel sich rechtwinklig zueinander erstrecken, die Lötanschlüsse sich parallel zur Erstreckungsrichtung des zweiten Schenkels erstrecken, und das Verbindungsteil sich senkrecht zur Erstreckungsrichtung des zweiten Schenkels erstreckt. Dabei meint die Erstreckungsrichtung des zweiten Schenkels die Erstreckung in Längsrichtung des zweiten Schenkels weg vom ersten Schenkel. Mit anderen Worten ist gemäß dieser Ausgestaltung vorgesehen, dass der Lötanschluss sich ebenso wie der zweite Schenkel rechtwinkelig zum ersten Schenkel erstreckt, und das Verbindungsteil sich bevorzugt ebenso senkrecht zur Erstreckungsrichtung des ersten Schenkels erstreckt. Somit lassen sich zwei benachbarte Klemmkörper eines Klemmblocks mit der Druckstückanordnung versehen, wobei der erste Schenkel vorzugsweise von dem Klemmkörper umschlossen ist und der Leiter in dem Klemmkörper parallel zur Erstreckungsrichtung des ersten Schenkels einführbar ist.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Lötanschluss und das Verbindungsteil an dem zweiten Schenkel berührend zueinander angeordnet sind, und/oder das Druckstück an dem zweiten Schenkel eine Einklinkung zum Befestigen des Druckstücks an dem Klemmblock aufweist, wobei die Einklinkung gegenüberliegend zu dem Verbindungsteil angeordnet ist. Demnach ist also bevorzugt, dass das Verbindungsteil einerseits „zwischen“ den Druckstücken angeordnet ist, also „innenliegend“, und andererseits die Einklinkung gegenüberliegend zu dem Verbindungsteil angeordnet ist, also „außenliegend“. Die Einklinkung kann beispielsweise als Rasthaken oder als Vorsprung ausgestaltet sein, die in eine entsprechende Öffnung oder Führungslasche des Klemmblocks eingreift, so dass das Druckstück und damit auch die Druckstückanordnung an dem Klemmblock gegen Herausfallen gesichert ist. Weiter bevorzugt ist der Lötanschluss und das Verbindungsteil an dem zweiten Schenkel an dem zum ersten Schenkel gegenüberliegenden Ende angeordnet.
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Das Widerstandsmaterial des Verbindungsteils kann grundsätzlich beliebig zur Ausbildung eines Messshunts ausgestaltet sein. Ganz besonders bevorzugt weist das Widerstandsmaterial eine Widerstandslegierung auf, wobei die Widerstandslegierung vorzugsweise Kupfer-Mangan-Nickel, Cu84Ni4Mn12, Nickel-Chrom, Nickel-Chrom-Aluminium-Silizium, Kupfer-Nickel, Nickel-Eisen, Kupfer-Nickel-Mangan und/oder Kupfer-Nickel aufweist. Durch eine derartige Ausgestaltung wird erreicht, dass das Widerstandsmaterial einen hochgenau kalibrierten Widerstandswert aufweist, so dass im Ergebnis eine ebenso hochgenaue Messung des Spannungsabfalls eines über das Verbindungsteil fließenden Stroms erzielbar ist.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist nicht nur das Verbindungsteil aus Widerstandsmaterial ausgeführt, sondern die Druckstückanordnung ist aus Widerstandsmaterial ausgeführt. Das bedeutet, dass vorzugsweise beide Druckstücke als auch das Verbindungsmaterial oder beide Druckstücke, beide Lötanschlüsse und das Verbindungsteil vorzugsweise jeweils vollständig aus Widerstandsmaterial ausgeführt sind. Mit anderen Worten stellt bei einer derartigen Ausgestaltung nicht nur das Verbindungsteil den Messshunt dar, sondern die gesamte Druckstückanordnung ist als Messshunt ausgestaltet, womit die Erfindung einen ganz neuen Weg geht.
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Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin gelöst durch einen Klemmblock mit wenigstens zwei Klemmkörpern zur Klemmung eines jeweiligen Leiters und mit einer Druckstückanordnung wie vorab beschrieben, wobei jeder Klemmkörper eine Klemmschraube aufweist, und jeweils ein Druckstück in einem jeweiligen Klemmkörper derart angeordnet ist, dass durch die Klemmschraube der Leiter zwischen dem Druckstück und dem Klemmkörper klemmbar ist. Weiter bevorzugt weist der Klemmblock eine gerade Anzahl an Klemmkörpern auf, wobei jedem Paar Klemmkörper eine jeweilige Druckstückanordnung zugeordnet ist. Bei einer beispielsweise achtpoligen Ausgestaltung mit acht Klemmkörpern, und entsprechend vier Druckstückanordnungen, lassen sich drei Phasen und Nullleiter eines Wechselstromnetzes messen.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das Widerstandsmaterial einen größeren elektrischen Widerstand als das Klemmkörpermaterial auf, wobei vorzugsweise das Widerstandsmaterial einen wenigstens um den Faktor 10, 20, 50, 100 oder 1000 größeren spezifischen elektrischen Widerstand als das Klemmkörpermaterial aufweist. Bevorzugt ist das Klemmkörpermaterial aus einem Metall ausgestaltet.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand einer bevorzugten Ausführungsformen näher erläutert.
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Es zeigen
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1 einen Klemmblock mit zwei Klemmkörpern und einer Druckstückanordnung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer perspektivischen Ansicht,
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2 den Klemmkörper mit der Druckstückanordnung gemäß der bevorzugten Ausführungsform in einer Schnittansicht, und
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3 einen Klemmblock mit acht Klemmkörpern und vier Druckstückanordnungen gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer perspektivischen Ansicht.
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Aus 1 ist eine Druckstückanordnung für einen wenigstens zwei Klemmkörper 1, 2 aufweisenden Klemmblock 3 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ersichtlich. Der Klemmblock 3, auch Printklemme genannt, dient zur Aufnahme eines oder mehrerer Leiter, nämlich zur Klemmung der Leiter, um das elektrische Potential der Leiter auf eine Leiterplatte, nicht gezeigt, weiterzuleiten. Dazu weist der Klemmblock 3 eine jedem Klemmkörper 1, 2 zugeordnete Klemmschraube 4 auf. Durch Anziehen der Klemmschraube 4 ist ein Leiter zwischen dem Klemmkörper 1, 2 und einem Druckstück 5, 6 klemmbar.
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Vorliegend weist die Druckstückanordnung ein erstes Druckstück 5 sowie ein zweites Druckstück 5 auf, welche mittels eines Verbindungsteils 7 miteinander verbunden sind. Zudem weist das erste Druckstück 5 einen ersten Lötanschluss 8 auf und das zweite Druckstück 6 einen zweiten Lötanschluss 9 auf. Die Lötanschlüsse 8, 9 sind als Lötbeine zum Befestigen mittels Löten auf einer Leiterplatte ausgestaltet.
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Wie aus 1 sowie 2 erkennbar, ist jedes Druckstück 5, 6 L-förmig ausgestaltet und weist einen ersten Schenkel 10 und einen zweiten Schenkel 11 auf. Der erste Schenkel 10 und der zweite Schenkel 11 sind rechtwinkelig zueinander angeordnet, wobei der erste Schenkel 10 von dem Klemmkörper 1, 2 umschlossen ist, so dass mittels der Klemmschraube 4 der Leiter zwischen dem Klemmkörper 1, 2 und dem ersten Schenkel 10 in dem Klemmkörper 1, 2 befestigbar ist.
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Die Lötanschlüsse 8, 9 sowie das Verbindungsteil 7 sind an dem zweiten Schenkel 11 berührend derart angeordnet, dass die jeweilige Erstreckungsrichtung des zweiten Schenkels 11 weg vom ersten Schenkel 10 der beiden Druckstücke 5, 6 parallel verläuft. Mit anderen Worten sind die beiden Druckstück 5, 6 parallel zueinander angeordnet, nämlich mit jeweils parallel zueinander angeordneten ersten Schenkeln 10 sowie parallel zueinander angeordneten zweiten Schenkeln 11.
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Die Lötanschlüsse 8, 9 erstrecken sich jeweils parallel zu vorgenannter Erstreckungsrichtung der zweiten Schenkel 11 der Druckstücke 5, 6 und zwar jeweils weg vom zweiten Schenkel 11 an der dem ersten Schenkel 10 entgegengesetzt angeordneten Ende des zweiten Schenkels 11. Somit ist die Erstreckungsrichtung der Lötanschlüsse 8, 9 ebenso rechtwinkelig zu der Erstreckungsrichtung der ersten Schenkel 10 der beiden Druckstücke 5, 6.
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Das Verbindungsteil 7 ist zwischen den beiden zweiten Schenkeln 11 derart angeordnet, dass die Lötanschlüsse 8, 9 und das Verbindungsteil 7 berührend aneinander angeordnet sind. Dabei erstreckt sich das Verbindungsteil 7 einerseits senkrecht zur Erstreckungsrichtung der zweiten Schenkel 11, welche vorliegend ebenso die Längserstreckung der zweiten Schenkel 11 darstellt, und andererseits rechtwinkelig zur Erstreckungsrichtung der ersten Schenkel 10. Ferner entspricht vorgenannte Erstreckungsrichtung der ersten Schenkel 10 der Leitereinführrichtung des Leiters in den Klemmkörper 1, 2. Gegenüber der Breite der zweiten Schenkel 11 ist die Breite der Lötanschlüsse 8, 9 geringer, wobei vorliegend die Lötanschlüsse 8, 9 ein quadratisches Profil aufweisen.
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Zudem sind an den zweiten Schenkeln 11 der beiden Druckstücke 5, 6 jeweils zwei Einklinkungen 12 vorgesehen, durch welche die Druckstückanordnung an dem Klemmblock 3 fixierbar ist, so beispielsweise durch Einrasten in den Klemmblock. Während das Verbindungsteil 7 an der einen Seite des zweiten Schenkels 11 angeordnet ist, sind die jeweiligen Einklinkungen 12 an der gegenüberliegenden Seite des zweiten Schenkels 11 vorgesehen. Die Druckstückanordnung weist entlang ihrer flächigen Erstreckung, so für beide Schenkel 10, 11, jeweils eine gleichbleibende Dicke von 2 mm auf.
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Wie bereits ausgeführt, erstrecken sich die zweiten Schenkel 11 entlang ihrer L-förmigen Erstreckungsrichtung weg vom ersten Schenkel 10 parallel, so dass zwischen den beiden Schenkeln 11 und ebenso zwischen den beiden Lötanschlüssen 8, 9 eine gleich breite Aussparung vorgesehen ist, die sich ebenso entlang der Erstreckung der ersten Schenkel 10 weg von den zweiten Schenkeln 11 fortsetzt. Die Aussparung wird durch das Verbindungsteil 7 gebrückt, so dass dadurch einerseits eine elektrische Brückung der beiden Druckstücke 5, 6 entsteht und andererseits die Druckstückanordnung mit ihren ersten Schenkeln 10 voran in zwei benachbarte Klemmkörper 1, 2 eingeführt werden kann, wie in 1 gezeigt.
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Das Verbindungsteil 7, die beiden Lötanschlüsse 8, 9 sowie die beiden Druckstücke 5, 6 sind aus einem Widerstandsmaterial ausgeführt. Das bedeutet, dass entgegen den aus dem Stand der Technik bekannten Anordnungen die vorliegende Druckstückanordnung einen Messshunt, auch Shunt oder Nebenschlusswiderstand genannt, darstellt, der einen definierten Widerstand aufweist. Somit lassen sich durch die Druckstückanordnung der Spannungsabfall zwischen dem ersten Lötanschluss 8 und dem zweiten Lötanschluss 9 messen, so dass beispielsweise mittels des ohmschen Gesetzes die vorliegende Druckstückanordnung zur Leistungsmessung verwendbar ist.
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Gegenüber den Klemmkörpern 1, 2 weist die Druckstückanordnung einen wenigstens um den Faktor 10 größeren elektrischen Widerstand als das Material der Klemmkörper 1, 2 auf. Alternativ kann auch nur das Verbindungsteil 7 aus dem Widerstandsmaterial ausgeführt sein, so dass entsprechend der Spannungsabfall über das Verbindungsteil 7 messbar ist. In jedem Fall lässt sich durch die vorliegende Druckstückanordnung eine Leistungsmessung bei sehr kleiner Dimensionierung der Leiterplatte realisieren.
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3 zeigt schließlich einen Klemmblock mit acht Klemmkörpern 1, 2 und vier Druckstückanordnungen gemäß in einer perspektivischen Ansicht. Ein derartiger Klemmblock mit acht Klemmkörpern 1, 2 und vier Druckstückanordnungen lässt sich zur Messung der drei Phasen und des Nullleiters eines Wechselstromnetzes verwenden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Erster Klemmkörper
- 2
- Zweiter Klemmkörper
- 3
- Klemmblock
- 4
- Klemmschraube
- 5
- Erstes Druckstück
- 6
- Zweites Druckstück
- 7
- Verbindungsteil
- 8
- Erster Lötanschluss
- 9
- Zweiter Lötanschluss
- 10
- Erster Schenkel
- 11
- Zweiter Schenkel
- 12
- Einklinkung
