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Elektrische Verteilsysteme können als Stromschienensysteme ausgebildet sein. Dabei sind die Stromschienen in Richtung des Stromflusses als langgestreckte, feste Leiter ausgebildet. Stromschienensysteme werden zum Transport und zur Verteilung elektrischer Energie eingesetzt. Typische Aufgaben eines Stromschienensystems sind beispielsweise die Verbindung von einem Transformator über einen Hauptverteiler zum Unterverteiler oder die Versorgung von Großverbrauchern. Ebenfalls werden Stromschienensysteme beispielsweise dazu verwendet, in Windenergieanlagen den im Turmkopf erzeugten Strom eines Generators zum Turmfuß zu leiten oder Strom vom Turmfuß in den Turmkopf zu transportieren, um dort die elektrischen Anlagen mit Energie zu versorgen.
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Typischerweise sind die Stromschienen eines Stromschienensystems in einem Schienenkasten untergebracht. Der Schienenkasten dient dem mechanischen Schutz und dem Zusammenhalt der Komponenten des Stromschienensystems. Er verhindert, dass ein unerwünschter elektrischer Kontakt zwischen Stromschienen und Umgebung stattfinden kann. Der Schienenkasten ist dabei so dimensioniert, dass zum Einen die Abstände zur Verhinderung eines unerwünschten elektrischen Kontakts gewahrt sind, und zum Anderen die Stromschienen innerhalb des Schienenkastens durch natürliche oder erzwungene Konfektion gekühlt werden.
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Die Stromschienen – oder auch Leiterschienen genannt – im Inneren des Schienenkastens können aus Kupfer, Aluminium oder ähnlich leitenden Materialien gefertigt sein. Stromschienensysteme sind typischerweise zusammengesetzt aus Segmenten von Stromschienen. Die Stromschienen angrenzender Segmente werden mittels einer Bolzenverbindung elektrisch miteinander verbunden. Dazu überlappen die Enden benachbarter Stromschienen und es wird ein Bolzen angebracht, der Kraft auf die plan aneinanderliegenden Enden der benachbarten Stromschienen ausübt und diese gegeneinander presst.
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Einen weitere aus dem Stand der Technik bekannte Form einer Verbindung zwischen Stromschienen geschieht über einen sogenannten Klemmblock. Jede Stromschiene erstreckt sich in horizontaler Richtung ihrer Länge nach. Die Stromschienen werden über den Klemmblock verbunden, in dem jede Stromschiene zwischen zwei leitende Kontaktbleche geklemmt wird, die wiederum durch Isolierplatten gegeneinander isoliert sind. Die Enden der Stromschienen sind dabei abisoliert, wodurch die Kontaktierungsflächen für einen Kontaktierungsbereich der Stromschienenanordnung gebildet werden.
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Beim Einsatz von luftventilierten Stromschienensystemen in einer vertikalen Installation steigt die durch den Stromfluss in den Stromschienen erwärmte Umluft nach oben und erwärmt die darüberliegenden Segmente der Stromschienen mit der Abwärme der darunterliegenden. Hierdurch wird der maximal zu übertragende Strom begrenzt, da die maximal zulässigen Temperaturen der Stromschienen an höher gelegenen Schienenbereichen schneller erreicht werden. Dies geschieht aufgrund einer thermischen Doppelbelastung, die sich aus der Eigenerwärmung der Stromschiene durch den Stromstransport und aus der Zusatzerwärmung durch die Abwärme der tiefer liegenden Stromschienen zusammensetzt. Somit kann in einem höher gelegenen Segment eines Stromschienensystems die maximal zulässige Temperatur überschritten werden, ohne dass die eigentliche Eigenerwärmung des Segments überschritten wird.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet.
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Die Aufgabe wird gelöst gemäß Anspruch 1. Die Vorrichtung zur Führung der Luftströmungen in einem Schienenkasten ist flach und im Wesentlichen rechteckig ausgebildet, wobei die Vorrichtung an einer Seite eine kammartige Struktur aufweist, die so ausgebildet ist, dass die kammartige Struktur auf die mehreren Stromschienen aufgesteckt werden kann.
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Vorteilhaft ist hierbei, dass ein sogenanntes „Derating“ des zulässigen Nennstromes in einer vertikalen Installation nicht erforderlich ist. „Derating“ meint hierbei, dass ein Schienensystem, welches für eine spezifische Stromstärke ausgelegt ist, in vertikaler Installation nur mit Stromwerten unterhalb dieses spezifischen Nennstromes betrieben werden darf. Bei gleichbleibenden Querschnitten der Stromschienen kann ein höherer Strom transportiert werden. Zusätzlich kann die Vorrichtung zur Führung der Luftströmungen in einem Schienenkasten dazu dienen, das Eindringen von Festkörpern in den Schienenkasten zu verhindern und damit die Störlichtbogensicherheit erhöhen.
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In einer Ausgestaltung weisen die Enden der Stege der kammartigen Struktur an der offenen Seite eine gerade Kontur auf.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Vorrichtung ein Element zum Verbinden, welches es ermöglicht, die kammartige Struktur der Vorrichtung mit der kammartigen Struktur einer zweiten, identischen Vorrichtung zu verbinden. Vorteilhafterweise kann dadurch sichergestellt werden, dass die Stromschienen komplett von der Vorrichtung zur Führung der Luftströmung umfasst wird.
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Die Vorrichtung zur Führung der Luftströmung kann Teil eines Stromschienensystems sein, welches einen Schienenkasten mit mehreren langgestreckten, parallel zueinander angeordneten Stromschienen umfasst, wobei die mindestens eine Vorrichtung auf die mehreren Stromschienen aufgesteckt ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist die mindestens eine Vorrichtung auf die mehreren Stromschienen aufgesteckt und mit jeweils einer zweiten, identischen Vorrichtung an der kammartigen Struktur verbunden.
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Die Vorrichtung kann an der Wand des Schienenkastens befestigt sein. Alternativ kann die Vorrichtung an Schienenabstützungen der Stromschienen befestigt sein.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Vorrichtungen in gleichmäßigen Abständen zueinander angeordnet.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die mindestens eine Vorrichtung in einem Winkel von 45° zu den Stromschienen angeordnet.
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Das Stromschienensystem kann vertikal angeordnet sein.
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Die Erfindung wird im Weiteren anhand der nachfolgenden Figuren beschrieben.
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1 Vorrichtung zur Führung der Luftströmung in einem Schienenkasten;
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2 Vorrichtungen zur Führung der Luftströmung aufgesteckt auf mehrere Stromschienen;
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3 Vorrichtungen zur Führung der Luftströmung aufgesteckt auf mehrere Stromschienen aus einer weiteren Perspektive; und
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4 Schienenkasten mit Lüftungsgittern.
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In 1 ist eine Vorrichtung 100 zur Führung der Luftströmung in einem Schienenkasten dargestellt. Die Vorrichtung 100 ist flach und im Wesentlichen rechteckig ausgebildet, wobei die Vorrichtung an einer Seite eine kammartige Struktur 150 aufweist, die so ausgebildet ist, dass die kammartige Struktur 150 auf Stromschienen aufgesteckt werden kann.
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In 2 ist ein Stromschienensystem 500 dargestellt. Das Stromschienensystem 500 umfasst einen Schienenkasten 501 mit mehreren langgestreckten, parallel zueinander angeordneten Stromschienen 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207. Die Vorrichtung 100 zur Führung der Luftströmung ist auf die mehreren Stromschienen aufgesteckt. Gemäß 2 sind mehrere Vorrichtungen 100 auf die Stromschienen 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207 aufgesteckt, nämlich die Vorrichtung 100, 100’, 100’’. Die Vorrichtungen 100, 100’, 100’’ können in gleichmäßigen Abständen zueinander angeordnet sein. Ebenfalls ist denkbar, dass die Vorrichtungen 100, 100’, 100’’ unterschiedliche Abstände zueinander haben.
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Gemäß 2 sind die Vorrichtungen 100, 100’ auf den Stromscheinen 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207 aufgesteckt und mit jeweils einer zweiten, identischen Vorrichtung 101, 101’ an der kammartigen Struktur 150 verbunden.
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Die Enden der Stege der kammartigen Struktur 150 an der offenen Seite weisen eine gerade Kontur 151 auf. Somit ist es möglich, beispielsweise die Vorrichtung 100 mit der zweiten, identischen Vorrichtung 101 an der kammartigen Struktur 150 zu verbinden. Die Vorrichtung 100 umfasst ein Element 160, welches es ermöglicht, die kammartige Struktur 150 der Vorrichtung 100 mit der kammartigen Struktur der zweiten, identischen Vorrichtung 101 zu verbinden.
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Die Vorrichtungen 100, 100’, 100’’ können an der Wand des Schienenkastens 501 befestigt sein. Ebenfalls ist denkbar, dass die Vorrichtungen 100, 100’, 100’’ an Schienenabstützungen 511 der Stromschienen 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207 befestigt sind.
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In 3 ist das Stromschienensystem 500 mit der Stromschiene 201 und den Vorrichtungen 100, 100’, 100’’ in einer seitlichen Darstellung aus einer weiteren Perspektive abgebildet. Der Winkel zwischen der Stromschiene 201 und der Vorrichtung 100 beträgt ungefähr 45°. Wird nun aufgrund des Stromtransports der Schienenabschnitt zwischen den Vorrichtungen 100 und 100’ erwärmt, so strömt bei einer vertikalen Anordnung des Stromschienensystems 500 die Luft nach oben. Aufgrund der Vorrichtung 100 zur Führung der Luftströmung wird die aufsteigende Luft zum Rand des Schienenkastens geleitet. Entsprechend der 3 ist dies der linke Rand des Schienenkastens. An dieser Stelle kann der Schienenkasten geöffnet bzw. mit einem Gitter versehen sein. Dies ist in 4 dargestellt, wo die Abdeckung des Schienenkastens mit Gittern 551, 552 versehen ist. Diese Gitter ermöglichen es, dass die erwärmte Luft aus dem Schienenkasten herausströmen kann.
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Durch den Einsatz der angewinkelt angebrachten Vorrichtungen 100 zur Führung der Luftströmung in einem Schienenkasten 500 können gekapselte Strömungsabschnitte gebildet werden, in denen die aufsteigende Warmluft im oberen Bereich des jeweiligen Strömungsabschnittes über ein Gitter 551, 552 ausgeleitet wird. Hierdurch entsteht im unteren Bereich des jeweiligen Strömungsabschnittes ein Unterdruck, durch den kühlende Umluft von außerhalb des Schienensystems 500 über ein Gitter angesaugt wird und beim Durchströmen des jeweiligen Strömungsabschnittes wieder Wärme aufnehmen kann, die dann im oberen Bereich wieder ausgeleitet wird.
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Die Vorrichtung 100 zur Führung der Luftströmung in einem Schienenkasten 500 lenkt die Strömung zur Wärmeabfuhr in luftventilierten Stromschienensystemen. Ebenfalls kann die Vorrichtung 100 dazu dienen, als Barriere zu dienen zum Schutz gegen das Eindringen von Festkörpern und damit die Störlichtbogensicherheit des Stromschienensystems erhöhen. Aufgrund der besseren Entwärmung des Stromschienensystems kann bei gleichbleibenden Querschnitten der Stromschienen ein höherer Strom transportiert werden. Umgekehrt können bei gleichbleibend zu transportierendem Strom kleinere Schienenquerschnitte eingesetzt werden, welches zu Material- und Gewichtsersparnis führt.
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Der Einbau der Vorrichtung 100 zur Führung der Luftströmung in einem Schienenkasten 500 kann in der Anzahl der eingebauten Vorrichtungen variiert werden, womit auch der Nennstrom des Stromschienensystems 500 variiert. Dadurch ist es möglich, auf die jeweilige Kundenanforderung ein optimiertes System herzustellen.
