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Die Erfindung betrifft eine elektrische Reihenklemme, mit einem Gehäuse und zumindest mit Anschlüssen für Neutralleiter und Außenleiter und/oder für zwei verschiedene Außenleiter. Daneben betrifft die Erfindung einen Reihenklemmenblock mit wenigstens zwei Reihenklemmen. Schließlich betrifft die Erfindung auch einen Schaltschrank mit wenigstens einer Reihenklemme oder einem Reihenklemmenblock.
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Elektrische Reihenklemmen werden auch als Installationsklemmen bezeichnet und für die Verdrahtung elektrischer Anlagen und Geräte verwendet. Die Reihenklemmen werden meist auf Tragschienen aufgerastet, welche ihrerseits häufig in einer Mehrzahl in einem Schaltschrank angeordnet sein können.
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Die in den Reihenklemmen vorhandenen Anschlüsse für Leiter werden auch als Leiteranschlusselemente bezeichnet. In modernen Reihenklemmen sind als Leiteranschlusselemente überwiegend Schraubklemmen, Zugfederklemmen, Schneidanschlussklemmen oder Schenkelfederklemmen vorgesehen.
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Eine einfache Reihenklemme weist zwei Leiteranschlusselemente auf, die über einen Strombalken (auch als Stromschiene oder Verbindungsschiene bezeichnet) miteinander verbunden sind. Es gibt aber auch Reihenklemmen mit drei, vier oder mehr Leiteranschlusselementen. Je nach Bauform werden diese Reihenklemmen z.B. als Dreileiter-Klemmen, Vierleiter-Klemmen, Doppelstock-Klemmen, Dreistock-Klemmen oder Mehrstock-Klemmen bezeichnet.
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Reihenklemmen sind in der Regel Verbindungsklemmen oder Durchgangsklemmen, in denen die mindestens zwei Leiteranschlusselemente über den Strombalken elektrisch miteinander verbunden sind. Daneben gibt es eine Vielzahl von unterschiedlichen Reihenklemmentypen für spezielle Anwendungsfälle, etwa Schutzleiterklemmen, Messertrennklemmen und Installationsklemmen. In der Schalt-, Mess- und Regeltechnik sind Verbindungsklemmen/Durchgangsklemmen mit Trennmöglichkeit Standard. Die Trennmöglichkeit wird erzielt durch eine in dem Strombalken vorgesehene Trennstelle und erlaubt das Einstecken unterschiedlicher Stecker mit unterschiedlichen Funktionen in das Gehäuse der Reihenklemme. Die Stecker kontaktieren an der Trennstelle den Strombalken. Als Stecker können neben einfachen Trennsteckern oder Durchgangsverbindern auch Prüfstecker verwendet werden, die spezielle Bauelemente aufweisen und ein Überprüfen der ordnungsgemäßen Funktion des an die Reihenklemme angeschlossenen Stromkreises ermöglichen.
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Die elektrischen Reihenklemmen sind typischerweise scheibenförmig ausgebildet und werden meist mit mehreren anderen Reihenklemmen zu einem Reihenklemmenblock zusammengesteckt. In einem solchen Reihenklemmenblock können dann eine der Anzahl der Reihenklemmen entsprechende Anzahl an Prüfsteckern eingesteckt werden.
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Die
DE 76 13 429 offenbart eine elektrische Reihenklemme in Form einer Dreistock-Klemme und mit Anschlüssen für Nullleiter, Durchgangsleiter und Schutzleiter. Eine Dreistock-Klemme zeigt auch die
DE 33 28 666 A1 . Eine Doppelstock-Klemme ist in der
DE 41 35 713 C2 offenbart. Die Anordnung von drei Stromschienen in einer Mehrstock-Klemme zeigt die
DE 100 52 359 A1 . Eine Reihenklemme mit Prüfstecker ist in der
DE 10 2004 040 859 A1 offenbart.
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Für einen dreiadrigen Anschluss mit Außenleiter L1, Neutralleiter N und Schutzleiter PE werden vorzugsweise Dreistock-Klemmen verwendet. Ein fünfadriger Drehstromanschluss mit drei Außenleitern L1, L2, L3, Neutralleiter N und Schutzleiter PE kann über zwei benachbarte Dreistock-Klemmen angeschlossen werden. Mit einer der beiden Reihenklemmen werden die Außenleiter L1, die Neutralleiter N und die Schutzleiter PE verbunden, während an die andere Reihenklemme die Außenleiter L2, L3 und die Schutzleiter PE anzuschließen sind. Dabei sind von Reihenklemme zu Reihenklemme die beiden Stromschienen für die Schutzleiter PE miteinander verbunden.
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In der Praxis sind die Tragschienen für die Reihenklemmen oft als geerdete Hutschienen ausgebildet, also zugleich Schutzleiter PE.
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In modernen elektrischen Installationen sind Systeme zur Erfassung von Differenzströmen und weiteren elektrischen Kenngrößen (Spannung, Strom, Phasenlage, Netzfrequenz) vorgesehen. Insbesondere handelt es sich um Stromwandler, deren Ausgangssignale digitalisiert und ausgewertet werden. Der Anschluss der Stromwandler an die Reihenklemmen ist umständlich und bisher nur zeitweise über die Prüfstecker möglich. Stromwandler, Prüfstecker und Reihenklemme müssen aufeinander abgestimmt sein.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Reihenklemme, mit der eine vereinfachte Erfassung von Strömen und weiterer elektrischer Größen möglich ist. Insbesondere soll die Reihenklemme für einen dreiadrigen oder fünfadrigen Leitungsanschluss geeignet sein.
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Zur Lösung der Aufgabe weist die erfindungsgemäße Reihenklemme die Merkmale des Anspruchs 1 auf. Insbesondere sind im oder am Gehäuse angeordnete Bauteile zur Erfassung und/oder Auswertung von elektrischen Größen vorgesehen. Vorzugsweise sind die Bauteile innerhalb des Gehäuses angeordnet. Möglich ist aber auch eine Anordnung unmittelbar am Gehäuse. Elektrische Größen sind insbesondere Ströme, Spannungen, Phasenlagen und Netzfrequenz. Mit der erfindungsgemäßen Gestaltung der Reihenklemme kann sichergestellt werden, dass die Bauteile an die Reihenklemme angepasst sind. Da kein Prüfstecker mehr benötigt wird, ist darüber hinaus eine permanente Erfassung und Auswertung der elektrischen Größen möglich. Dies ermöglicht ein schnelleres Reagieren im Fehlerfall und/oder eine vorbeugende Wartung der elektrischen Installation insgesamt.
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Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung können die Bauteile wenigstens einen Stromwandler umfassen, nämlich einen Messstromwandler zur Erfassung eines Laststroms und/oder einen Summenstromwandler zur Erfassung eines Differenzstroms. Vorzugsweise sind beide Arten von Stromwandlern vorgesehen.
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Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung können die Bauteile wenigstens einen Aufnehmer für Spannung, Phasenlage und/oder Netzfrequenz umfassen. Derartige Aufnehmer können auch als Messwandler bezeichnet werden.
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Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung können die Bauteile wenigstens eine Verarbeitungseinheit umfassen, welcher Ausgangssignale von Stromwandlern und/oder Aufnehmern zuführbar sind. Als Verarbeitungseinheit ist vorzugsweise ein Mikrocontroller vorgesehen. Die Verarbeitungseinheit kann die Ausgangssignale direkt erhalten oder über A/D-Wandler. Vorzugsweise weist die Verarbeitungseinheit einen Datenausgang auf. Die in der Verarbeitungseinheit generierten Daten können über den Datenausgang anderen Geräten zur Verfügung gestellt werden, etwa zur weiteren Übertragung, Verarbeitung und/oder Speicherung.
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Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung können die Bauteile einen Datenbusanschluss umfassen, welcher vorzugsweise mit einer Verarbeitungseinheit verbunden ist. Über den Datenbusanschluss können die in der Verarbeitungseinheit erzeugten Daten über einen Datenbus an andere Geräte innerhalb einer elektrischen Installation übertragen werden, etwa zur Speicherung, Visualisierung, weiteren Verarbeitung oder dergleichen. Verarbeitungseinheit ist vorzugsweise ein Mikrocontroller.
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Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung können die Bauteile wenigstens eine Lampe als Status-Anzeige umfassen. Die Lampe ist vorzugsweise eine LED-Lampe und von der Verarbeitungseinheit/dem Mikrocontroller ansteuerbar.
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Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung können Anschlüsse für Schutzleiter PE vorgesehen sein. Dabei kann die Reihenklemme auch zum Anschluss an eine als Schutzleiter vorgesehene Hutschiene geeignet sein. Insgesamt ermöglicht dies den Aufbau der Reihenklemme nach Art einer Dreistock-Klemme für Außenleiter L1, Neutralleiter N, Schutzleiter PE oder für zwei Außenleiter L2, L3 und Schutzleiter PE.
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Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung können vier oder mehr Anschlüsse vorgesehen sein, insbesondere zehn Anschlüsse, wobei eine erste Gruppe von Anschlüssen in einer ersten Ebene vorgesehen ist, während eine zweite Gruppe von Anschlüssen in einer zweiten Ebene parallel zur ersten Ebene und mit Abstand zu dieser vorgesehen ist, und wobei sich die Ebenen insbesondere senkrecht zu einer Dicke D des Gehäuses erstrecken. Entsprechend ist die Reihenklemme dicker als üblich ausgebildet, sodass die beiden Ebenen in Richtung der Dicke D nebeneinander passen, und kann auch als Doppelklemme bezeichnet werden. Dabei erstreckt sich die Dicke D üblicherweise in Längsrichtung einer optional vorgesehenen Tragschiene für die Reihenklemme. Die Bauteile zur Erfassung und/oder Auswertung der elektrischen Größen können ebenfalls in Richtung der Dicke D teilweise nebeneinander vorgesehen sein bzw. in mehreren Ebenen nebeneinander.
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Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann die Reihenklemme zehn Anschlüsse aufweisen und insbesondere als Fünfstock-Klemme ausgebildet sein. Vorzugsweise liegen die zehn Anschlüsse in einer gemeinsamen Ebene.
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Ein erfindungsgemäßer Reihenklemmenblock weist wenigstens zwei erfindungsgemäße Reihenklemmen auf. Der Reihenklemmenblock kann auch zwei oder mehr elektrisch miteinander verschaltete Reihenklemmen aufweisen.
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Ein erfindungsgemäßer Schaltschrank weist wenigstens eine erfindungsgemäße Reihenklemme oder wenigstens einen erfindungsgemäßen Reihenklemmenblock auf.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung im Übrigen und aus den Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine stark vereinfachte Darstellung eines Reihenklemmenblocks auf einer Hutschiene in perspektivischer Ansicht,
- 2 eine perspektivische Innenansicht (schräg seitlich) einer Reihenklemme zum Anschluss von dreiadrigen Kabeln,
- 3 ein Blockschaltbild für die in 2 gezeigte Reihenklemme zum Anschluss von dreiadrigen Kabeln,
- 4 ein Blockschaltbild für eine Reihenklemme zum Anschluss von fünfadrigen Kabeln,
- 5 eine perspektivische Innenansicht (schräg seitlich) einer Reihenklemme zum Anschluss von fünfadrigen Kabeln, passend zu 4.
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Wie in 1 dargestellt, sind Reihenklemmen 10 etwa scheibenförmig mit einer bestimmten Dicke D ausgebildet und nebeneinander zur Bildung eines Reihenklemmenblocks 11 angeordnet. Dabei sind die Reihenklemmen 10 unterseitig auf eine Tragschiene 12 geklemmt oder anderweitig befestigt. Oberseitig sind die Reihenklemmen 10 mit nicht gezeigten Anschlüssen für elektrische Leiter versehen. Die Tragschiene 12 kann als sogenannte Hutschiene ausgebildet sein und/oder die Funktion eines Schutzleiters PE übernehmen. In diesem Fall ist die Tragschiene 12 an einen speziell hierfür vorgesehenen, nicht gezeigten Anschluss an der Unterseite einer jeden Reihenklemme 10 angeschlossen.
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Mehrere Reihenklemmen 10 bzw. mehrere Reihenklemmenblöcke 11, mit oder ohne Tragschiene 12 können innerhalb eines nicht gezeigten Schaltschranks angeordnet und so gesichert und trotzdem auf einfache Weise zugänglich sein.
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2 zeigt die Reihenklemme 10 in etwas detaillierterer Darstellung und zum Anschluss von dreiadrigen Kabeln. Ein Gehäuse 13 ist aufgeschnitten, also ohne eine dem Betrachter zugewandte Seitenwand abgebildet. Erkennbar ist nur eine vom Betrachter abgewandte große Seitenwand 14. Unterseitig ist eine breite Ausnehmung 15 zur klemmenden Aufnahme der Tragschiene 12 mit einem Anschluss 16 für einen Schutzleiter PE vorgesehen.
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Oberseitig sind von rechts nach links vier Anschlüsse 17, 18, 19, 20, eine Status-LED als Lampe 21 und ein Anschluss 22 angeordnet. Dabei sind die Anschlüsse 16, 17 über im Gehäuse 13 vorhandene aber nicht gezeigte Strombalken miteinander verbunden, ebenso die Anschlüsse 19-20 und schließlich die Anschlüsse 18-22. Dabei sollen die beiden mittigen Anschlüsse 19, 20 Neutralleiter N miteinander verbinden und die relativ dazu äußeren Anschlüsse 18, 22 Außenleiter L1. Der Außenleiter wird auch als Phase bezeichnet.
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Im Inneren des Gehäuses 13 sind Stromwandler, Messwandler, Verarbeitungseinheit und Datenbusanschluss angeordnet. Stromwandler sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Messstromwandler 23 zur Erfassung eines Laststroms und ein Summenstromwandler 24 zur Bestimmung eines Differenzstroms.
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Messwandler ist hier ein Aufnehmer 25 für Spannung, Phasenlage und/oder Netzfrequenz. Als Verarbeitungseinheit ist ein Mikrocontroller 26 angeordnet. Als Datenbusanschluss ist ein sogenannter Rückwandbus 27 vorgesehen, mit dem hier insbesondere eine Datenverbindung von Gehäuse zu Gehäuse ermöglicht wird. Zusätzlich können weitere Bauteile im Inneren des Gehäuses 13 angeordnet sein.
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In 3 ist ein Blockschaltbild für die in 2 dargestellte Reihenklemme 10 abgebildet. Erkennbar ist, dass die Anschlüsse 16, 17 der Schutzleiter miteinander verbunden sind, ohne über spezielle Bauteile geführt zu sein. Die Verbindung der Anschlüsse 19, 20 für die Neutralleiter ist über oder durch den Summenstromwandler 24 geführt. Die Anschlüsse 18, 22 für die Außenleiter L1 sind über eine Verbindung 28 miteinander verbunden und dabei über oder durch den Messstromwandler 23 und den Summenstromwandler 24 geführt. In einem Teilbereich der Verbindung 28, nämlich zwischen dem Anschluss 18 und dem Messstromwandler 23, ist der Aufnehmer 25 angeschlossen und detektiert Spannung, Netzfrequenz und Phasenlage.
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Messstromwandler 23, Summenstromwandler 24 und Aufnehmer 25 sind über jeweils eigene A/D-Wandler 29, 30, 31 mit dem Mikrocontroller 26 verbunden. Der Mikrocontroller 26 steuert die Lampe 21 an und kann so einen Status ausgeben. Zur Weiterleitung erfasster und berechneter Daten ist der Rückwandbus 21 an den Mikrocontroller 26 angeschlossen.
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Grundsätzlich ist die erfindungsgemäße Reihenklemme nicht nur zur Verbindung zweier dreiadriger Kabel geeignet und vorgesehen. Zur sinnvollen Erfassung und Auswertung elektrischer Größen sollten mindestens vier Anschlüsse vorhanden sein, davon wenigstens zwei Anschlüsse, die durch einen Messstromwandler geführt sind, während vorzugsweise alle vier Anschlüsse paarweise durch den Summenstromwandler 24 geführt sind. In bestimmten Netztypen können die Anschlüsse für Schutzleiter entfallen. Auch können anstelle der Anschlüsse für die Neutralleiter Anschlüsse für weitere Außenleiter (L2 oder L3) vorgesehen sein.
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Ebenfalls möglich ist die Ausgestaltung einer Reihenklemme 110 mit mehr Anschlüssen als in den 2 und 3 gezeigt. In 4 ist ein Blockschaltbild für die Reihenklemme 110 abgebildet. Soweit Übereinstimmung mit 3 besteht, sind die gleichen Bezugsziffern eingesetzt. Zusätzlich vorgesehen sind Anschlüsse 111, 112 für Außenleiter L2, Anschlüsse 113, 114 für Außenleiter L3, ein Messstromwandler 115 in der Verbindung zwischen den Anschlüssen 111 und 112, ein Messstromwandler 116 in der Verbindung zwischen den Anschlüssen 113, 114, ein Aufnehmer 117 an der Verbindung zwischen den Anschluss 111 und Messstromwandler 115, ein Aufnehmer 118 an der Verbindung zwischen den Anschluss 113 und Messstromwandler 116 und schließlich A/D-Wandler 119, 120, 121, 122 zwischen dem Mikrocontroller 26 und den Bauteilen 115, 116, 117, 118. Im Übrigen sind auch die Bauteile aus 3 vorgesehen und wie dort gezeigt miteinander verbunden.
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5 zeigt die Reihenklemme 110 in einer Darstellung wie 2. Konkret ist die Reihenklemme 110 hier als Doppelklemme ausgebildet, nämlich mit zwei miteinander verbundenen Teilgehäusen 130, 131, die jeweils unterschiedliche Bauteile und Anschlüsse aufnehmen. Das vordere, offen gezeichnete Teilgehäuse 130 weist die Bauteile und Anschlüsse entsprechend 2 auf. Das hintere, überwiegend verdeckte Teilgehäuse 131 weist die zusätzlichen Bauteile und Anschlüsse auf, entsprechend dem Überschuss der 4 gegenüber 3. Zusätzlich sind nicht gezeichnete Verbindungen zwischen den Bauteilen entsprechend 4 vorgesehen, die auch von Teilgehäuse 130 zu Teilgehäuse 131 und umgekehrt reichen können.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Reihenklemmen
- 11
- Reihenklemmenblock
- 12
- Tragschiene
- 13
- Gehäuse
- 14
- Seitenwand
- 15
- Ausnehmung
- 16
- Anschluss (PE)
- 17
- Anschluss (PE)
- 18
- Anschluss (L1)
- 19
- Anschluss (N)
- 20
- Anschluss (N)
- 21
- Lampe
- 22
- Anschluss (L1)
- 23
- Messstromwandler
- 24
- Summenstromwandler
- 25
- Aufnehmer
- 26
- Mikrocontroller
- 27
- Rückwandbus
- 28
- Verbindung
- 29
- A/D-Wandler
- 30
- A/D-Wandler
- 31
- A/D-Wandler
- 110
- Reihenklemme
- 111
- Anschluss (L2)
- 112
- Anschluss (L2)
- 113
- Anschluss (L3)
- 114
- Anschluss (L3)
- 115
- Messstromwandler
- 116
- Messstromwandler
- 117
- Aufnehmer
- 118
- Aufnehmer
- 119
- A/D-Wandler
- 120
- A/D-Wandler
- 121
- A/D-Wandler
- 122
- A/D-Wandler
- 130
- Teilgehäuse
- 131
- Teilgehäuse
- D
- Dicke
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 7613429 [0007]
- DE 3328666 A1 [0007]
- DE 4135713 C2 [0007]
- DE 10052359 A1 [0007]
- DE 102004040859 A1 [0007]
