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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung von Stromschienen.
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In Stromrichtern größerer Leistungen kommen für die elektrische Energieübertragung am Gleichspannungskreis im Allgemeinen Stromschienen größeren Querschnitts und größerer Oberfläche zum Einsatz, welche eine elektrische Anbindung von elektrischen bzw. elektronischen Bauteilen an den Gleichspannungskreis ermöglichen. Aus Gründen der Umgebungsbedingungen sind einer großzügigen räumlichen Anordnung der Stromschienen und der elektrischen Bauelemente jedoch meist enge Grenzen gesetzt. Auch sich unmittelbar gegenüberliegende Stromschienen mit einem jeweils unterschiedlichen Potential, bei Gleichspannungssystemen ein positives Potential gegenüber einem negativen Potential, werden oft in geringem Abstand zueinander angeordnet.
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Je geringer der Abstand zwischen Stromschienen mit im Betrieb jeweils unterschiedlichen Potentialen gewählt wird, umso größer ist die Gefahr, dass aufgrund von unzureichend ausgelegten Luft- bzw. Kriechstrecken zwischen den beiden Stromschienen ein Kurzschluss in Form eines Spannungsüberschlags auftritt. Die Luftstrecke im elektrischen Kontext bezeichnet im Allgemeinen die kürzeste Entfernung zwischen zwei elektrischen Leitern (Stromschienen) unterschiedlichen Potentials, die Kriechstrecke im elektrischen Kontext beschreibt meist die kürzeste Entfernung entlang der Oberfläche eines festen Isoliermittels zwischen zwei elektrischen Leitern (Stromschienen).
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In bekannter Weise können derartige Spannungsüberschläge durch das Einbringen einer elektrischen Isolation zwischen den beiden Stromschienen verhindert werden. Die Auswahl des Isolationsmediums und die Dimensionierung dieser elektrischen Isolation erfolgt meist auf Basis von entsprechenden Normen und Standards unter Berücksichtigung von Art und Höhe der im Betrieb auftretenden Spannung sowie der konstruktiven Anordnung der sich gegenüberliegenden Stromschienen. Für Stromschienen mit geringem Abstand zueinander werden beispielsweise elektrisch isolierende Folien eingesetzt, welche die Stromschienen gegeneinander elektrisch isolieren.
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Aufgabe der Erfindung ist es eine Anordnung von Stromschienen anzugeben, welches zum Stand der Technik kompakter aufgebaut ist und für höhere Leistungsströme geeignet ist.
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Diese Aufgabe wird mit der Anordnung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weitere Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Die erfindungsgemäße Anordnung zur elektrischen Verbindung mit mindestens einem elektrischen Bauelement umfasst eine erste Stromschiene und eine zweite Stromschiene, wobei die Stromschienen im elektrischen Betrieb zueinander ein unterschiedliches Potential aufweisen. Die erste und zweite Stromschiene weisen jeweils einen sich in Längsrichtung der Stromschienen erstreckenden ersten Längsabschnitt und einen zweiten Längsabschnitt auf. Die ersten Längsabschnitte sind derart zueinander angeordnet, dass sie sich überlappen. Ferner sind die ersten Längsabschnitte der ersten und zweiten Stromschiene mit einem Isolationsmaterial beschichtet. Schließlich sind sich gegenüberliegende Flächen der zweiten Längsabschnitte der ersten und zweiten Stromschiene mit einem Isolationsmaterial beschichtet.
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Dadurch, dass sich Teilbereiche der beiden Stromschiene überlappen und diese sich überlappenden Bereiche mit einem Isolationsmaterial beschichtet sind, ist es möglich die Anordnung der beiden Stromschienen kompakt auszubilden. Gleichzeitig wird dabei gewährleistet, dass die nötigen Luft- und Kriechstrecken eingehalten werden und es im Betrieb zu keinem Kurzschluss kommt. Durch die überlappende Anordnung der mit einem Isolationsmaterial beschichteten Bereiche der Stromschienen wird zudem die Streuinduktivität verringert.
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Unter dem Begriff „beschichtet“ wird im Folgenden unter anderem verstanden, dass auf die jeweilige Stromschiene an den entsprechenden Flächen eine Isolationsfolie aufgebracht ist oder dass die Stromschiene an den entsprechenden Flächen mit dem Isolationsmaterial umspritzt ist. Hierbei ist es selbstverständlich möglich, dass die Stromschienen nicht nur in Teilabschnitten beschichtet sind, sondern dass die Stromschienen vollständig beschichtet bzw. umspritzt sind. Ferner wird unter dem Begriff „beschichtet“ auch verstanden, dass die Stromschienen an den jeweiligen Flächen mit einem Isolationsmaterial eingehüllt ist. Hierbei ist das Isolationsmaterial als Hülle oder Hülse ausgebildet und über die entsprechenden Flächen der Stromschiene angeordnet. Darüberhinaus kann das Isolationsmaterial auch auf die entsprechenden Flächen der Stromschiene geklebt sein.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem ersten Längsabschnitt der ersten Stomschiene und dem ersten Längsabschnitt der zweiten Stromschiene ein Luftspalt vorhanden. Zwischen dem zweiten Längsabschnitt der ersten Stomschiene und dem ersten Längsabschnitt der zweiten Stromschiene ist ein zweiter Luftspalt vorhanden ist. Diese Luftspalte können hierbei in Abhängigkeit der Dicke des verwendeten Isolationsmaterial gewählt werden, so dass im Betrieb eine maximale Streuinduktivität zwischen den beiden Stromleitern unterschritten bleibt.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem ersten Längsabschnitt und dem zweiten Längsabschnitt einer Stromschiene eine Stufe ausgebildet. Dadurch ist es möglich, eine Überlappung der Stromschienen zu erzielen bei gleichzeitiger Gewährleistung eines erforderlichen Querschnitts der Stromschiene, welcher im Einsatzbereich für die zu übertragende Leistung nötig ist.
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In einer Variante der Erfindung weisen die erste und zweite Stromschiene in Längsrichtung jeweils einen ersten und zweiten Teilabschnitt auf, welche winklig zueinander ausgebildet. Dadurch ist es möglich,je die Geometrie der Stromschiene an den jeweiligen Einsatzort anzupassen.
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In einer weiteren Variante der Erfindung weisen die erste und zweite Stromschiene Durchbrechungen zur Durchführung von Befestigungsmitteln auf. Mittels durch diese Durchbrechungen geführte Befestigungsmittel, z.B. Schrauben ist es möglich die Stromschiene an die zu verbindenen elektrischen Bauteile zu befestigen.
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Die Erfindung wird im Weiteren anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:
- 1a in einer ersten perspektivischen Ansicht eine erste Stromschiene
- 1b in einer zweiten perspektivischen Ansicht eine erste Stromschiene
- 1c in einer dritten perspektivischen Ansicht eine erste Stromschiene
- 1d in einer vierten perspektivischen Ansicht eine erste Stromschiene
- 2a in einer ersten perspektivischen Ansicht eine zweite Stromschiene
- 2a in einer zweiten perspektivischen Ansicht eine zweite Stromschiene
- 2a in einer dritten perspektivischen Ansicht eine zweite Stromschiene
- 2d in einer vierten perspektivischen Ansicht eine zweite Stromschiene
- 3 eine beispielhafte Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung.
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1a zeigt in einer ersten perspektivischen Ansicht eine erste Stromschiene 1. Die Stromschinene 1 weist einen ersten Längsabschnitt 11 und einen zweiten Längsabschnitt 12 auf. Die erste Stromschiene 1 weist eine Oberseite 15 auf. Der erste Längsabschnitt 11 weist auf der Oberseite 15 eine Stufe 5 zum zweiten Längsabschnitt 12 auf. Zweckmäßig ist die erste Stromschiene 1 einstückig ausgebildet. Es ist aber auch möglich, dass der erste Längsabschnitt 11 und der zweite Längsabschnitt 12 miteinander gefügt sind.
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Die erste Stromschiene 1 weist ferner eine Unterseite 16 auf. Der Übergang zwischen der ersten Längsseite 11 und der zweiten Längsseite 12 weist auch hier eine Stufe 5 auf.
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Die erste Stromschiene 1 weist ferner einen ersten Teilabschnitt 13 und einen zweiten Teilabschnitt 14 auf. Der erste Teilabschnitt 13 ist senkrecht zum zweiten Teilabschnitt angeordnet und bildet somit einen Winkel aus. Somit weisen auch der ersten und der zweiten Längsabschnitt 11, 12 einen entsprechenden Winkel auf.
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Der zweite Längsabschnitt 12 weist Durchbrechungen 3 auf. Diese Durchbrechungen 3 dienen der Durchführung von Befestigungsmitteln (nicht dargestellt) zur Befestigung der Stromschiene 1 an einem elektrischen Bauelement (nicht dargestellt). Der erste Teilabschnitt 13 und der zweite Teilabschnitt 14 des zweiten Längsabschnitt 11 der ersten Stromschiene 1 weisen dabei jeweils eine Durchbrechung 3 auf.
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Der erste Längsabschnitt 11 der ersten Stromschiene 1 ist mit einem Isolationsmaterial 4 beschichtet. Die Oberseite 15 sowie die Unterseite 16 des ersten Längsabschnitts 11 sowie Seitenflächen 17 des ersten Längsabschnitts der ersten Stromschiene 1 sind mit einem Isolationsmaterial 4 beschichtet oder mit einem Isolationsmaterial 4 überzogen. Der zweite Längsabschnitt 12 weist eine Fläche 41 auf, welche in Richtung der zweiten Stromschiene (in 3 dargestellt) weist. Diese Fläche 41 ist ebenfals mit dem Isolationsmateerial 4 beschichtet.
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Der zweite Längsabschnitt 12 der ersten Stromschiene weist Flächen 41 auf, welche in einer erfindungsgemäßen Anordnung einer zweiten Stromschiene 2 gegenüberliegt. Diese Flächen 41 sind ebenfalls mit einem Isolationsmaterial beschichtet.
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Die 1b bis 1d zeigen die erste Stromschiene in unterschiedlichen Perspektiven. Die Bezugszeichen entsprechen hierbei den Bezugszeichen gemäß der beschreibung in 1a.
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2a zeigt in einer ersten perspektivischen Ansicht eine zweite Stromschiene 2. Sie Stromschiene 2 weist einen ersten Längsabschnitt 21 und einen zweiten Längsabschnitt 22 auf. Der erste Längsabschnitt 21 und der zweite Längsabschnitt 22 weisen jeweils eine Oberseite 25 auf, welche eine gemeinsame Fläche bilden. Mit anderen Worten, der Übergang von der ersten Längsseite 21 zu zweiten Längsseite 22 ist stufenlos. Im Gegensatz hierzu weist der Übergang von der ersten Längsseite 11 zur zweiten Längsseite 12 bei der ersten Stromschiene 1 eine Stufe 5 auf (siehe 1a, 1c).
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Der erste Längsabschnitt 21 und der zweite Längsabschnitt 22 weisen ferner jeweils eine Unterseite 26 auf. Der Übergang von dem ersten Längsabschnitt 21 zum zweiten Längsabschnitt 22 weist hierbei zumindest teilweise eine Stufe 5 auf.
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Der erste Längsabschnitt 21 der zweiten Stromschiene 2 ist mit einem Isolationsmaterial 4 beschichtet. Die Oberseite 25 sowie die Unterseite 26 des ersten Längsabschnitts 21 sowie Seitenflächen 27 des ersten Längsabschnitts 21 der zweiten Stromschiene 2 sind mit einem Isolationsmaterial 3 beschichtet oder mit einem Isolationsmaterial 4 überzogen.
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Die 2b bis 2d zeigen die zweite Stromschiene in unterschiedlichen Perspektiven. Die Bezugszeichen entsprechen hierbei den Bezugszeichen gemäß der beschreibung in 1a.
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3 zeigt eine beispielhafte Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung mit einer ersten Stromschiene 1 und einer zweiten Stromschiene 2. Die erste Stromschiene 1 ist dabei derart zu der zweiten Stromschiene 2 angeordnet, dass der erste Längsabschnitt 11 der ersten Stromschiene 1 den ersten Längsabschnitt 21 der zweiten Stromschiene 2 überlappt. Die ersten Längsabschnitte 11, 21 der ersten und zweiten Stromschiene 1, 2 sind mit einem Isolationsmaterial 4 beschichtet. Ferner sind sämtliche Flächen 41 der beiden Stromschienen 1 ,2 welche sich gegenüberliegen mit dem Isolationsmaterial beschichtet. Zwischen der Unterseite 13 des ersten Längsabschnitts 11 der ersten Stromschiene 1 und der Oberseite 25 des ersten Längsabschnitts 21 der zweiten Stromschiene 2 ist ein erster Luftspalt 6 ausgebildet.
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Ein zweiter Luftspalt 7 ist ausgebildet zwischen dem zweiten Längsabschnitt 12 der ersten Stromschiene 1 und dem ersten Längsabschnitt 21 der zweiten Stromschiene 2. Die Größe der beiden Luftspalte 6, 7 ist hierbei derart gewählt, dass in Abhängigkeit des verwendeten Isolationsmaterials 4 eine geringe Streuinduktivität vorherrscht bei gleichzeitiger elektrischer Isolierung der beiden Stromschienen 1, 2 zueinander.
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Selbstverständlich istz es möglich, dass die Dicke des Isolationsmaterials 4 je nach Einsatzbereich bzw. der zu übertragenen Leistungen durch die Stromschienen angepasst werden kann. Die Dicke des Isolationsmaterials 4 auf der ersten Stromschiene 1 kann dabei gleich oder unterschiedlich zur Dicke des Isolationsmaterals 4 auf der zweiten Stromschiene sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erste Stromschiene
- 2
- zweite Stromschiene
- 11
- erster Längsabschnitt der ersten Stromschiene
- 12
- zweiter Längsabschnitt der ersten Stromschiene
- 13
- erster Teilabschnitt der ersten Stromschiene
- 14
- zweiter Teilabschnitt der ersten Stromschiene
- 15
- Oberseite der ersten Stromschiene
- 16
- Unterseite der ersten Stromschiene
- 17
- Seitenfläche
- 21
- erster Längsabschnitt der zweiten Stromschiene
- 22
- zweiter Längsabschnitt der zweiten Stromschiene
- 23
- erster Teilabschnitt der zweiten Stromschiene
- 24
- zweiter Teilabschnitt der zweiten Stromschiene
- 25
- Oberseite der zweiten Stromschiene
- 26
- Unterseite der zweiten Stromschiene
- 27
- Seitenfläche
- 3
- Durchbrechung
- 4
- Isolationsmaterial
- 41
- Fläche
- 5
- Stufe
- 6
- Luftspalt
- 7
- Luftspalt
