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Hintergrund der Erfindung
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Das Gebiet der Erfindung betrifft allgemein das Gebiet elektrischer Stromverteilung und insbesondere Abstützsysteme für Sammelschienen.
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Die Verteilung elektrischen Stroms wird typischerweise unter Verwendung von Verteilergehäusen, wie z. B. Lastschwerpunkte, Verteilerschalttafeln, Schaltanlagen und dergleichen durchgeführt. Die Verteilergehäuse stellen Elektrizität für eine Last, wie z. B. Maschinen und Motoren bereit. Schaltanlagen enthalten typischerweise eine oder mehrere elektrische Sammelschienen, um den Stromfluss zu der Last zu ermöglichen.
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Herkömmlicherweise sind elektrische Sammelschienen relativ schwere leitende Bänder, die zur elektrischen Verbindung in einer Verteilertafel, Verteilungsstation oder anderem elektrischen System oder Vorrichtung angeordnet sind. In einigen Anwendungen können Sammelschienenlagen gestapelt sein. Wenn ein elektrischer Kurzschluss auftritt, können von dem Kurzschluss erzeugte magnetische Abstoßungskräfte ein Trennen des Stapels bewirken, und dadurch Belastungen auf den Stapel der Sammelschienen und das System aufzubringen. Ferner kann es schwierig sein, das Gewicht des Stapels in einem elektrischen System abzustützen.
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Kurzbeschreibung der Erfindung
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In einer Ausführungsform wird ein modularer Isolator für einen elektrischen Leiter eines elektrischen Stromverteilungssystems bereitgestellt, der von einer Tragschiene abgestützt ist. Der modulare Isolator enthält ein erstes Endelement, das dafür eingerichtet ist, eine Verbindung zu der Tragschiene herzustellen und ein zweites Endelement, das dafür eingerichtet ist, eine Verbindung zu der Tragschiene herzustellen. Der modulare Isolator enthält ferner wenigstens ein Zwischenelement, das eine Nut aufweist und dafür eingerichtet ist, eine lösbare Verbindung zu wenigstens einem von dem ersten und zweiten Endelement dergestalt bereitzustellen, dass das Zwischenelement zwischen dem ersten und zweiten Endelement positioniert ist. Das Zwischenelement ist für die Aufnahme eines Teilabschnittes des elektrischen Leiters in der Nut eingerichtet.
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In einer weiteren Ausführungsform wird ein Unterstützungssystem für elektrische Leiter bereitgestellt. Das Unterstützungssystem für elektrische Leiter enthält einen ersten elektrischen Leiter, eine erste Tragschiene und eine mit der ersten Tragschiene verbundene erste Leiterabstützung. Die erste Leiterabstützung beinhaltet ein erstes Endelement, ein zweites Endelement und ein dazwischen eingefügtes erstes modulares Element. Das System enthält ferner eine zweite Tragschiene im Wesentlichen parallel zu der ersten Tragschiene und eine mit der zweiten Tragschiene verbundene und gegenüber der ersten Leiterabstützung positionierte zweite Leiterabstützung. Die zweite Leiterabstützung enthält ein drittes Endelement, ein viertes Endelement und ein dazwischen eingefügtes zweites modulares Element. Sowohl das erste als auch das zweite modulare Element enthält eine Nut, die dafür eingerichtet ist, einen Teil des elektrischen Leiters aufzunehmen und der elektrische Leiter ist in den Nuten zwischen dem ersten und zweiten modularen Element befestigt.
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In noch einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zum Zusammenbau eines Unterstützungssystems für elektrische Leiter beschrieben. Das Verfahren zum Zusammenbau beinhaltet die Bereitstellung gegenüberliegender erster und zweiter Tragschienen, die Bereitstellung mehrerer Endelemente und die Bereitstellung mehrerer modularer Elemente mit einer darin ausgebildeten Nut. Das Verfahren beinhaltet ferner die Verbindung eines Paares von Endelementen sowohl mit der ersten als auch der zweiten Tragschiene dergestalt, dass sich jedes Paar der Endelemente gegenüberliegt und die Einfügung wenigstens eines modularen Elementes von den mehreren modularen Elementen zwischen jedes Paar von Endelementen, um ein Paar gegenüberliegender modularer Elemente bereitzustellen, wobei die Nuten jedes modularen Elementes im Wesentlichen ausgerichtet sind. Das Verfahren beinhaltet ferner die Positionierung eines elektrischen Leiters in jeder Nut eines Paares gegenüberliegender modularer Elemente, um den elektrischen Leiter zu unterstützen.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine schematische Ansicht eines exemplarischen Stromverteilungssystems;
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2 ist eine isometrische Ansicht des exemplarischen Stromverteilungssystems von 1;
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3 ist eine perspektivische Ansicht eines exemplarischen modularen Isolators des in 2 dargestellten Stromverteilungssystems;
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4 ist eine perspektivische Ansicht des in 3 dargestellten Isolatorsystems im ausgebauten Zustand; und
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5 ist eine Seitenansicht eines Sammelschienenunterstützungssystems des in 2 dargestellten Stromverteilungssystems.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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1 veranschaulicht ein exemplarisches Stromverteilungssystem 10, das im Wesentlichen eine elektrische Stromquelle 12, ein Elektrizitäts-Verteilungsgehäuse 14 zum Verteilen elektrischen Stroms an eine Last 16, eine Schaltkreisschutzvorrichtung 18 und einen oder mehrere elektrische Leiter 20 enthält, wie z. B. eine Sammelschiene.
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Die Last 16 kann beispielsweise Maschinen, Motoren, Beleuchtung und/oder andere elektrische und mechanische Geräte einer Herstellungs- oder Stromerzeugungs- oder Verteilungseinrichtung enthalten. Das Verteilungsgehäuse 114 kann beispielsweise eine Schaltanlageneinheit 14 (2) sein. Strom wird an die Schaltanlageneinheit 14 durch eine elektrische Verteilungsleitung 22 geliefert, welche mit einer oder mehreren Sammelschienen 20 in der Schaltanlageneinheit 14 verbunden ist. Die Sammelschienen 20 sind auch mit der Schaltkreisschutzvorrichtung 18 dergestalt verbunden, dass eine Schaltkreisschutzvorrichtung 18 wählbar einen Stromfluss durch die Sammelschienen 20 und die elektrische Verteilungsleitung 22 zu einer oder mehreren Lasten 16 ermöglichen oder sperren kann. Sammelschienen 20 sind aus einem elektrisch leitenden Material, wie z. B. Kupfer oder irgendeinem anderen geeigneten Material, hergestellt, um einen Stromfluss durch die Sammelschienen 20 aus der elektrischen Stromquelle 12 zu einer oder mehreren Lasten 16 zu ermöglichen.
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2 veranschaulicht ein Schaltanlagenverteilungsgehäuse 14. Die Schaltanlage 14 weist ein Gehäuse 30 und ein Unterstützungssystem für elektrische Leiter auf, um eine oder mehrere Sammelschienen 20 zu unterstützen. In der exemplarischen Ausführungsform enthält das Gehäuse 30 ein Unterstützungsgestell 34 zum Schützen und/oder Unterstützen der Schaltanlageneinheit 14. Das Gehäuse 30 und/oder das Unterstützungsgestell 34 bestehen aus einem Metall und/oder einer Metalllegierung, wie z. B. Stahl. Alternativ kann das Gehäuse 30 und/oder das Gestell 34 aus jedem anderen geeigneten Material hergestellt sein, das die Funktion des Gehäuses 30 wie hierin beschrieben ermöglicht.
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In der exemplarischen Ausführungsform transportieren und verteilen die Sammelschienen 20 den Hauptstrom des Stromverteilungssystems 10. 2 stellt ein Stromverteilungssystem 10 mit drei Sammelschienen 20 dar, welche eine Phase eines (nicht dargestellten) dreiphasigen elektrischen Verteilungssystems bilden. Es kann jedoch jede geeignete Anzahl von Sammelschienen 20 und/oder Phasen verwendet werden, die dem System ermöglichen, wie hierin beschrieben zu arbeiten. In ähnlicher Weise können, obwohl die Sammelschienen 20 in einer vertikalen Anordnung dargestellt sind, die Sammelschienen 20 auch horizontal angeordnet sein. Zusätzlich kann jede Sammelschienenphase nur ein Sammelschienensegment 20 oder mehrere Sammelschienensegmente 20 enthalten. Die Anzahl der Sammelschienensegmente 20 kann auf der Basis des Betrags der für die Sammelschienenphase gewünschten Stromkapazität gewählt werden. Ferner unterstützt in der exemplarischen Ausführungsform das Leiterabstützungssystem 32 nur eine Phase. Alternativ kann eine beliebige Anzahl von Phasen durch das Leiterabstützungssystem 32 unterstützt werden.
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In der exemplarischen Ausführungsform werden die Sammelschienen 20 mittels des Leiterabstützungssystems 32 in einer festen Beziehung zueinander gehalten. Im Wesentlichen weist das Leiterabstützungssystem 32 erste und zweite Unterstützungselemente oder Schienen 36 und 38 und modulare Isolatoren 50 auf. Eine erste und die zweite Tragschiene 36 und 38 sind mit dem Gehäuse 30 und/oder dem Unterstützungsgestell 34 unter Verwendung geeigneter Befestigungsmittel 40 verbunden. In der exemplarischen Ausführungsform sind die Isolatoren 50 mit der ersten und zweiten Tragschiene 36 und 38 unter Verwendung geeigneter Befestigungsmittel 40 verbunden. So wie hierin verwendet, bedeutet geeignete Befestigungsmittel jede beliebige Kombination von Muttern, Bolzen, Scheiben, Schrauben, selbstschneidenden Schrauben, Schweißnähten oder jeder anderen geeigneten Einrichtung zum Befestigen der entsprechenden Teile aneinander für den hierin offengelegten Zweck. In der exemplarischen Ausführungsform enthält jede Sammelschiene 20 ein erstes Ende 42 und ein zweites Ende 44. Jedes erstes Ende 42 steht mit einem mit der ersten Tragschiene 36 verbundenen Isolator 50 in Eingriff und wird von diesem unterstützt, und jedes entsprechende zweite Ende 42 steht mit einem mit der ersten Tragschiene 36 verbundenen Isolator 50 in Eingriff und wird von diesem unterstützt. Somit trennt und unterstützt jede Sammelschiene.
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3 und 4 veranschaulichen jeweils eine exemplarische zusammengebaute und auseinandergebaute Ausführungsform des modularen Isolators 50. Der modulare Isolator 50 weist im Wesentlichen ein erstes Endelement 52, ein zweites Endelement 54 und ein oder mehrere Zwischen- oder Modularelemente 56 auf. In der exemplarischen Ausführungsform sind drei modulare Elemente 56 zwischen den Endelementen 52 und 54 positioniert. Alternativ ist jede beliebige Anzahl von Modularelementen 56 zwischen den Endelementen 52 und 54 positioniert. In der exemplarischen Ausführungsform weist das erste und zweite Endelement 52 und 54 jeweils einen Körper 60, eine Basis 62, eine Seitenwand 64, einen Innenrand 66 und eine sich durch die Basis 62 hindurch erstreckende Öffnung 68 auf. Das Befestigungsmittel 40 ist in einen Innenrand 66 und eine Öffnung 69 eingeführt, um die Basis 62 mit einer von den Tragschienen 36 und 38 (5) zu verbinden.
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In der exemplarischen Ausführungsform ist der Körper 60 angewinkelt, was eine Reduzierung von Kosten und Material ermöglicht, die zum Herstellen der ersten Endelemente 52 und 54 verwendet werden. Der Körper 60 kann jedoch jede beliebige geeignete Form haben, die es dem Endelement 52 und 54 ermöglicht, wie hierin beschrieben zu funktionieren. In der exemplarischen Ausführungsform ist jedes Endelement 52 und 54 und jedes modulare Element 56 im Wesentlichen identisch, um eine modulare Funktion bereitzustellen. Ferner sind die Endelemente 52 und 54 und das modulare Element 56 aus spritzgeformtem Kunststoff hergestellt. In einer alternativen Ausführungsform kann jedes geeignete Material verwendet werden, welches es den Endelementen 52 und 54 und dem modularen Element 56 ermöglicht, so wie hierin beschrieben zu funktionieren.
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Gemäß Darstellung in 4 enthält jede Seitenwand 64 des ersten und zweiten Endelementes 52 und 54 einen Vorsprung 70 und eine Aussparung 72. In der exemplarischen Ausführungsform ist der Vorsprung 70 so gestaltet, dass er einer entsprechenden Aussparung 92 des modularen Elementes 56 entspricht, wie es nachstehend beschrieben wird. Ebenso ist die Aussparung 72 so gestaltet, dass sie einem entsprechenden Vorsprung 90 des modularen Elementes 56 entspricht. Obwohl die Seitenwand 64 als nur einen Vorsprung 70 und eine Aussparung 72 aufweisend beschrieben wird, kann die Seitenwand 64 eine beliebige Anzahl von Vorsprüngen 70 und Aussparungen 72 haben, die den Endelementen 52 und 54 ermöglichen, so wie hierin beschrieben zu funktionieren.
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In der exemplarischen Ausführungsform weist das modulare Element 56 einen im Wesentlichen rechteckigen Körper 80, eine erste Seitenwand 82, eine zweite Seitenwand 84 und eine durch eine Oberseite 88 des Körpers 80 definierte Nut 86 auf. Der Körper 80 ist, wie in 4 dargestellt, im Wesentlichen rechteckig. In alternativen Ausführungsformen kann der Körper jede beliebige Form haben, die es einem modularen Element 56 ermöglicht, wie hierin beschrieben zu funktionieren. Die Nut 86 ist im Wesentlichen parallel zu einer gegenüberliegenden ersten und zweiten Seitenwand 82 und 84. In der exemplarischen Ausführungsform nimmt die Nut 86 einen Endabschnitt 42 oder 44 der Sammelschiene 20 auf, um sie zwischen der Seitenwand 82 und 84 zu unterstützen und dadurch eine Bewegung der Sammelschiene 20 und einen Kontakt mit benachbarten Sammelschienen 20 oder anderen in der Schaltanlageneinheit 14 enthaltenen Objekten zu verhindern. Die Nut 86 sichert die Sammelschiene 20 auch während eines Kurzschlussereignisses, sodass sie magnetischen Abstoßungskräften F widersteht.
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In der exemplarischen Ausführungsform enthalten die erste und die zweite Seitenwand 82 und 84 des modularen Elementes 56 jeweils einen Vorsprung 90 und eine Aussparung 92. Die Ausrichtung des Vorsprungs 90 und der Aussparung 92 auf der ersten Seitenwand 82 ist eine komplementäre Form auf der zweiten Seitenwand 84 dergestalt, dass das modulare Element 56 dieselbe Form hat, wenn es um 180° gedreht wird. Die komplementäre Form auf der zweiten Seitenwand 84 ermöglicht das Zusammenfügen des Vorsprungs 90 und der Aussparung 92 auf der Seitenwand 84 mit einer entsprechenden Aussparung 92 und einem Vorsprung 90 einer ersten Seitenwand 82 eines benachbarten modularen Elementes 56, wie es in 3 dargestellt ist. Ähnliche Vorsprünge 90 und Aussparungen 92 auf den Seitenwänden 82 und 84 fügen sich mit entsprechenden Vorsprüngen 72 und Vorsprüngen 70 auf Endelementen 52 und 54 zusammen. Somit gleiten benachbarte modulare Elemente 56 vertikal in Bezug zueinander und können nicht horizontal auseinandergezogen werden.
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Somit kann in der exemplarischen Ausführungsform die erste Seitenwand 82 passend in irgendeine von den Seitenwänden 64, in die zweite Seitenwand 84 oder sogar eine andere erste Seitenwand 82 eingreifen, um die in Eingriff stehenden Seitenwände zu verbinden. Ebenso kann die zweite Seitenwand passend in eine beliebige von den Seitenwänden 64, in die erste Seitenwand 82 oder sogar eine weitere zweite Seitenwand 84 eingreifen. In der exemplarischen Ausführungsform sind in Aussparungen 72 und 92 und die entsprechenden Vorsprünge 70 und 90 Schwalbenschwanzverbindungen, die das modulare Element 56 sicher mit irgendeinem von dem ersten Endelement 52, zweiten Endelement 54 oder einem weiteren modularen Element 56 verbinden. In alternativen Ausführungsformen schnappen die Vorsprünge 70 und 90 in entsprechende Aussparungen 72 und 92 ein. Obwohl die Seitenwände 82 und 84 jeweils mit nur einem Vorsprung 90 und einer Aussparung 92 beschrieben sind, können die Seitenwände 82 und 84 eine beliebige Anzahl von Vorsprüngen 90 und Aussparungen 92 enthalten, die eine Funktion des modularen Elementes 56 wie hierin beschrieben ermöglichen. Ferner können die Vorsprünge 70 und 90 jede Form haben, die es ihnen ermöglicht, mit den Aussparungen 72 und 92 in Eingriff zu treten und diese zu verbinden und umgekehrt.
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Während des Zusammenbaus wird eine beliebige Anzahl von modularen Elementen 56 bereitgestellt, um eine entsprechende Anzahl von Sammelschienen 20 zu unterstützen. Ein Paar von Endelementen 52 und 54 wird ebenfalls für jede von der ersten und zweiten Tragschiene 36 und 38 bereitgestellt. Die modularen Elemente 56 werden mit einem ersten Endelement 52, zweiten Endelement 54 und einem benachbarten modularen Element 56 verbunden, um eine gewünschte Gestaltung oder Anzahl von Nuten 86 zur Aufnahme von Sammelschienen 20 bereitzustellen. Befestigungsmittel 40 verbinden die Endelemente 52 und die Endelemente 54 mit jeder von den Tragschienen 36 und 38. Somit werden die Endelemente 52 und 54 und die modularen Elemente 56 miteinander verbunden, um einen modularen Isolator 50 zu erzeugen. Obwohl die Figuren einen modularen Isolator 50 mit drei benachbarten modularen Elementen 56 darstellen, sollte angemerkt werden, dass jede beliebige Anzahl von modularen Elementen 56 vorgesehen werden kann, die eine Funktion des modularen Isolators 50 wie hierin beschrieben ermöglichen.
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5 veranschaulicht ein exemplarisches zusammengebautes Unterstützungssystem 32 für elektrische Leiter. Ein erster modularer Isolator 50 ist mit der ersten Tragschiene 36 verbunden und ein zweiter modularer Isolator 50 ist mit der zweiten Tragschiene 38 gegenüber dem ersten modularen Isolator 50 verbunden. Jeder von dem ersten und zweiten modularen Isolator 50 weist drei modulare Elemente 56 auf, die zwischen die Endelemente 52 und 54 eingefügt sind. Die Nuten 86 der modularen Elemente 56 des ersten modularen Isolators liegen Nuten 86 gegenüberliegender modularer Elemente 56 des zweiten modularen Isolators gegenüber und sind dazu ausgerichtet. Die gegenüberliegenden modularen Elemente 56 des ersten modularen Isolators 50 und des zweiten modularen Isolators 50 nehmen Busschienen 20 in entsprechenden Nuten 86 zum Befestigen der Sammelschienen 20 darin auf. Sobald sie in den Nuten 86 befestigt ist, ist jede Sammelschiene 20 von benachbarten Sammelschienen 20 und anderen Komponenten in der Schaltanlageeinheit 14 isoliert.
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Wie vorstehend beschrieben, ist der modulare Isolator 50 aus nur zwei unterschiedlichen Arten von Verbindungselementen, nämlich einem Endelement 52 und 54 und einem dazwischen liegenden modularen Element 56 aufgebaut. Jede beliebige Anzahl von modularen Elementen 56 kann dem modularen Isolator hinzugefügt oder daraus entfernt werden, um eine gewünschte Ausführungsform bereitzustellen, um eine Sammelschienenunterstützung in Verteilungsgehäusen mit einer beliebigen Anzahl von Sammelschienen und Sammelschienenausgestaltungen bereitzustellen. Die Herstellung von nur zwei unterschiedlichen Elementen vereinfacht die Fertigung und reduziert die Kosten und verbessert die Einfachheit der Montage. Somit stellt die modulare Eigenschaft des offengelegten Isolators einen Isolator bereit, der in nahezu jedes Stromverteilungssystem mit elektrischen Leitern eingebaut werden kann.
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Diese Beschreibung nutzt Beispiele, um die Erfindung einschließlich ihrer besten Ausführungsart offenzulegen und um auch jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung einschließlich der Herstellung und Nutzung aller Elemente und Systeme und der Durchführung aller einbezogenen Verfahren in die Praxis umzusetzen. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele umfassen, die für den Fachmann ersichtlich sind. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Schutzumfang der Erfindung enthalten sein, sofern sie strukturelle Elemente besitzen, die sich nicht von dem Wortlaut der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Änderungen gegenüber dem Wortlaut der Ansprüche enthalten.
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Es wird ein modularer Isolator 50 für einen elektrischen Leiter 20 bereitgestellt. Der modulare Isolator enthält ein erstes Endelement 52, das dafür eingerichtet ist, eine Verbindung zu einer Tragschiene 36 herzustellen und ein zweites Endelement 54, das dafür eingerichtet ist, eine Verbindung zu der Tragschiene herzustellen. Der modulare Isolator enthält ferner wenigstens ein Zwischenelement 56, das eine Nut aufweist und dafür eingerichtet ist, eine lösbare Verbindung zu wenigstens einem von dem ersten und zweiten Endelement dergestalt bereitzustellen, dass das Zwischenelement zwischen dem ersten und zweiten Endelement positioniert ist. Die Nut ist zur Aufnahme eines Teilabschnittes des elektrischen Leiters eingerichtet.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Stromverteilungssystem
- 12
- elektrische Stromquelle
- 14
- Schaltanlagenverteilungsgehäuse
- 16
- Last
- 18
- Schaltkreisschutzvorrichtung
- 20
- Sammelschiene
- 22
- elektrische Verteilungsleitung
- 30
- Gehäuse
- 32
- Unterstützungssystem für elektrische Leiter
- 34
- Unterstützungsgestell
- 36
- erste Tragschienen
- 38
- zweite Tragschienen
- 40
- Befestigungsmittel
- 42
- erstes Ende
- 44
- zweites Ende
- 50
- modularer Isolator
- 52
- Endelement
- 54
- Endelement
- 56
- modulares Element
- 60
- Körper
- 62
- Basis
- 64
- Seitenwand
- 66
- Innenkante
- 68
- Öffnung
- 70
- Vorsprung
- 72
- Aussparung
- 80
- Körper
- 82
- erste Seitenwand
- 84
- zweite Seitenwand
- 86
- Nut
- 88
- Oberseite
- 90
- Vorsprung
- 92
- Aussparung
