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Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit mindestens einem Klemmenkasten zum elektrischen Anschluß an zwei- oder mehrphasige Leitungen, die den Phasen zugeordnete Einzelleiter aufweisen und dem Energietransport zu und von der elektrischen Maschine dienen.
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Elektrische Maschinen sind bekannterweise über einen Klemmenkasten zum Energietransport an externe Leistungskabel angeschlossen. Dabei sind insbesondere die mehradrigen Leistungskabel nach der Zugentlastung des Klemmenkastens in ihre Einzelleiter aufzuspreizen und mit den im Klemmenkasten befindlichen Anschlußelementen zu verbinden. Dabei ist darauf zu achten, daß die erforderlichen Schlagweiten zwischen den einzelnen Phasen und den Phasen und dem Gehäuse des Klemmenkastens, sofern dieser elektrisch leitfähig ist, eingehalten werden. Außerdem ist darauf zu achten, daß die Biegeradien der aufzuspreizenden Einzelleiter nicht beliebig minimiert werden können, ohne die die Einzelleiter umgebende Isolationsschicht zu beeinträchtigen. Den Biegeradien der aufzuspreizenden Einzelleiter sind nach unten auch mechanische Grenzen gesetzt, die eine Montage oder eine Handhabung dieser relativ kurzen Leitungsstücke im Klemmenkasten erschweren.
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Aus der
DE 570 685 A ist eine Anordnung von Klemmen in einem mit Kabelstutzen versehenen Anschlusskasten für Schleifringmaschinen, der an der Schleifringkapsel sitzt, bekannt. Um den Platzbedarf in Richtung der Maschinenachse zu verringern und den ganzen Aufbau der Schleifringkapsel zu vereinfachen wird vorgeschlagen, dass die Klemmen im Wesentlichen in einer zur Maschinenachse senkrecht verlaufenden Reihe liegen und auf einzelne Treppen eines treppenförmig abgestuften Klemmträgers verteilt sind.
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Aus der
DE 1 144 382 A ist ein Klemmkasten für eine elektrische Maschine bekannt. Um ein verbessertes Anschließen von Leitungen am Klemmkasten von beiden Seiten zu ermöglichen wird vorgeschlagen, dass der Klemmkasten auf zwei gegenüberliegenden Seiten wahlweise Öffnungen für die Zuführkabel aufweist und die Klemmen, welche dem Anschluss der Zuführleitungen dienen und die Verbindungsleitungen der Maschinenwicklungen aufnehmen, auf einer Mittelebene zwischen den beiden Klemmkastenöffnungen hintereinander und symmetrisch angeordnet sind.
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Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine vereinfachte kompaktere Anschlußmöglichkeit gegenüber herkömmlichen Anschlußmöglichkeiten für mehradrige Leistungskabel in einem Klemmenkasten einer elektrischen Maschine zu schaffen, so daß die Handhabung beim Anschluß der Einzelleiter der Leistungskabel erleichtert wird, ohne die erforderlichen Schlagweiten im Klemmenkasten zu unterschreiten.
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Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt dadurch, daß pro Phase mindestens eine Anschlußschiene im Klemmenkasten zum Anschluß der Einzelleiter der Leitungen vorgesehen ist, wobei die Anschlußschienen derart angeordnet sind, daß sich eine minimale Spreizung der Einzelleiter der maschinenseitig abgewandten Leitung als auch der maschinenseitig zugewandten Einzelleiter ergibt und zumindest die Anschlußschienen unterschiedlicher Phasen gegeneinander isoliert sind.
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Um die minimale Spreizung der Einzelleiter zu erhalten sind die Anschlußschienen in ihrer Höhe gestaffelt angeordnet. Die Höhe der einzelnen Anschlußschienen im Klemmenkasten läßt sich vor Ort auf der Anlage oder bereits ab Werk einstellen. Die Höhe der auf Gewindebolzen befindlichen Anschlußschienen läßt sich dabei vorzugsweise durch einfache, auf den Gewindebolzen positionierbare Muttern einstellen und fixieren. Die Anschlußschienen sind außerdem hintereinander gestaffelt angeordnet um die Spreizung der Einzelleiter weiter zu verringern und die erforderlichen Schlagweiten einzuhalten. Somit stellt sich eine Abbildung der geometrischen Anordnung der Einzelleiter der Leitung im Klemmenkasten ein.
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Unter Anschlußschiene werden dabei auch einzelne Schienenabschnitte einer derartigen Anschlußschiene verstanden, die jeweils durch geeignete Isolierelemente voneinander beabstandet sind.
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Die Einzelleiter des maschinenseitig abgewandten Leistungskabels sind durch die erfindungsgemäße Anordnung der Anschlußschienen nahezu gradlinig, d. h. mit minimaler Spreizung verlegbar. Der Anschluß derartig verlegter Einzelleiter gestaltet sich u. a. aufgrund der geringen aufzuwendeten Biegekräfte gegenüber herkömmlichen Anschlußtechniken sehr einfach. Somit werden auch die vorgeschriebene Mindestbiegeradien der Leitungen in keinen Fall unterschritten, so daß die Isolierschicht der Einzelleiter durch Überstrecken oder Stauchen nicht beeinträchtigt wird. Die Lebensdauer der Isolierschichten der Einzelleiter wird dadurch insbesondere im Bereich des Klemmenkastens erheblich gesteigert und damit die Betriebssicherheit der elektrischen Maschine erhöht.
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Ebenso stellt sich durch die räumliche Staffelung der Anschlußschienen (in Höhe und in einer Ebene), auch bei der aus dem Klemmenkasten maschinenseitig abgehenden Leitung, die ebenso aus Einzelleitern besteht, eine geringe Spreizung ein. Vorzugsweise verlaufen dabei die maschinenseitig zugewandten Einzelleiter im wesentlichen rechtwinklig zu den maschinenseitig abgewandten Einzelleiter im Klemmenkasten. Damit werden insgesamt die Mindestbiegeradien der Einzelleiter nicht unterschritten und die Biegekräfte auf ein Minimum reduziert.
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Auf einer Anschlußschiene pro Phase befindet sich ein auf dieser Schiene oder Schienenabschnitt positioniertes Anschlußelement um eine ordnungsgemäße Kontaktierung der Einzelleiter mit der Anschlußschiene zu gewährleisten. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Anschlußschiene pro Phase zumindest ein verschiebbares Anschlußelement auf, das frei positionierbar ist. Damit läßt sich die Spreizung der Einzelleiter weiter reduzieren. Es stellt sich ein sicherer elektrischer Kontakt mit der jeweiligen Anschlußschiene ein, der niederohmige Übergangswiderstände aufweist. Dabei ist das Anschlußelement sinnvollerweise nur während der Montage frei positionierbar. Im Betrieb der elektrischen Maschine sind die Anschlußelemente durch an sich bekannte Befestigungsmittel, wie Schraub- oder Klemmverbindungen auf ihrer Anschlußschiene bzw. ihrem Schienenabschnitt fest positioniert. Damit ist u. a. ein Verschieben der Anschlußelemente auf ihrer Anschlußschiene durch Erschütterungen ausgeschlossen, so daß die erforderliche Schlagweiten nicht unterschritten werden können.
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Durch die geringe Spreizung der jeweiligen Einzelleiter verringern sich auch die von den Anschlußelementen aufzunehmenden Kräfte, die neben den elektromagnetischen Kräfte im Betrieb der elektrischen Maschine zu einer Verschiebung der Anschlußelemente auf der Anschlußschiene führen. Damit wird ein weiterer Beitrag zu Betriebssicherheit geleistet. Bei höheren Stromstärken sind pro Phase mehrere Einzelleiter und demnach auch mehrere Anschlußelemente vorzusehen.
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Bei Anschlußschienen, bzw. Anschlußschienenabschnitte unterschiedlicher Phasenzuordnung werden durch geeignete Isolierelemente die erforderlichen Schlagweiten zwischen den Phase erreicht. In einem elektrisch nicht leitfähigen Gehäuse des Klemmenkastens sind die Anschlußschienen auf der Gehäuseinnenseite vorzugsweise in Ausnehmungen eingesetzt oder lösbar eingeschnappt und damit gegeneinander und gegen Erde isoliert.
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In einer weiteren Ausführungsform sind die Anschlußschienen gegeneinander isoliert, um die erforderlichen Schlagweiten Phase gegen Phase und Phase gegen Erde einzuhalten. Dabei sind die am Gehäuse fixierten Anschlußschienen wie oben ausgeführt durch ein Gehäuse aus Kunststoff bereits gegeneinander isoliert. Falls ein Klemmenkasten ein Gehäuse aus elektrisch leitfähigem Material z. B. Metall aufweist, sind die Anschlußschienen unterschiedlicher Phasen gegeneinander und gegen das Gehäuse über an sich bekannte isolierende Stutzer zu isolieren.
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Vorteilhafterweise besteht das Gehäuse des Klemmenkastens aus mehreren Teilen, um die Montage und den Anschluß insbesondere der Leitungen zu erleichtern. Vorzugsweise sind dabei diese Teile an einem mit der elektrischen Maschine lösbar befestigten Sockel montiert. Dabei sind die an sich bekannten lösbaren Verbindungsarten, wie Schnappverbindungen, Schraubverbindungen etc. vorgesehen.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das Gehäuse des Klemmenkastens aus einem einstückigen Teil. Dabei sind die maschinenseitig abgewandten Leitungen auf ihren Anschlußschienen werksseitig montiert, wobei das Gehäuse durch ein Spritzgußverfahren im Anschluß an die Montagearbeiten hergestellt wird, das gleichzeitig die Isolation zwischen den Anschlußschienen übernimmt. Damit reduzieren sich die Schlagweiten, da die Isolationsfähigkeit von Kunststoff um ein Viefaches aber der von Luft liegt. Die Kontaktierung der eingegossenen Leitung mit maschinenseitig abgewandten Leitungen erfolgt über Steckverbindungen, die sich vorzugsweise direkt am Klemmenkasten befinden.
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Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im folgenden anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels in der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 bis 3 die Ansicht der Anschlußschienen in einem Klemmenkasten,
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4 bis 6 und 9 den Aufbau einzelner Anschlußschienen,
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7 die Befestigung der Anschlußelemente nach 6,
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8 Querschnitt einer dreiadrigen Leitung.
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1 und 2 zeigen den prinzipiellen Aufbau und die Anordnung der Anschlußschienen 1 eines Klemmenkastens 5 einer elektrischen Maschine. Dabei sind die Anschlußschienen 1 in der Höhe als auch hintereinander gestaffelt angeordnet. Die Anschlußschienen 1 sind durch eine oder mehrere auf einem Schaft 2 sitzende Muttern 3 in der Höhe positionierbar. Auf den Anschlußschienen 1 befinden sich Anschlußelemente 4, die zur Kontaktierung der Einzelleiter vorzugsweise mit der Anschlußschiene 1 dienen. Zur Kontaktierung der Einzelleiter auf der Anschlußschiene 1 werden die gebräuchlichen Verbindungsmittel 10 wie Klemm-, Schraub- und Quetschverbindungen eingesetzt. Die auf den Anschlußschienen 1 befindlichen Anschlußelemente 4 sind auf der Anschlußschiene 1 verschiebbar angeordnet. Damit ergibt sich beim Anschluß der externen und internen (maschinenseitigen) Leistungskabel eine minimale Spreizung der Einzelleiter, so daß Mindestbiegeradien dieser Leiter eingehalten werden und die Biegekräfte bei der Montage auf ein Minimum reduziert werden.
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Ausgehend von der Anschlußschiene 1 verlaufen die maschinenseitig vom Klemmenkasten 5 abgehenden internen Leitungen in einem für die Spreizung vorteilhaften Winkel zu den externen Leitungen, beispielsweise im rechten Winkel, so daß auch die internen Leitungen nur minimal gespreizt und gebogen werden.
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Die Anschlußschienen 1 sind gegeneinander isoliert. Dies wird zum einen dadurch erreicht, daß das Gehäuse des Klemmenkastens 5 aus Isolierstoff ist und die Anschlußschienen 1 in den dafür vorgesehenen jeweiligen Ausnehmungen 6 gemäß 3 in der Gehäusewand positioniert sind. Zum anderen gelingt dies indem die Schäfte 2, die u. a. der Höhenverstellbarkeit der Anschlußschienen 1 dienen, vorzugsweise als Gewindebolzen aus Isoliermaterial ausgebildet sind oder indem sich die Anschlußschienen 1 auf speziellen isolierenden Stutzern befinden.
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Aufgrund dieser erfindungsgemäßen Anschlußschienen 1 werden die geometrischen Verhältnisse mehradriger Leitungen in den Klemmenkasten übertragen. 8 zeigt eine prinzipielle Darstellung einer dreiadrigen Leitung mit den Phasen U, V, W der Einzelleiter. Aufgrund der erfindungsgemäßen Anschlußschienen 1 erfolgt im Klemmenkasten 5, nur eine minimale Spreizung der Einzelleiter.
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4 zeigt eine Anschlußschiene 1 auf der drei Anschlußelemente 4 positioniert sind. Diese Anschlußschiene 1 ist in drei Schienenabschnitte unterteilt, die jeweils durch Isolierelemente 7 voneinander beabstandet sind. Damit eignet sich diese Anschlußschiene 1 für einen dreiphasigen Anschluß. Die Anschlußelemente 4 sind in ihrem jeweiligen Schienenabschnitt verschiebbar angeordnet. Die Isolierelemente 7 sind sowohl für die mechanischen Kräfte als auch für die erforderlichen Schlagweiten ausreichend dimensioniert. Um auch innerhalb einer Anschlußschiene 1 eine Höhenstaffelung zu erhalten sind gestufte Anschlußschienen 1 gemäß 9 vorzusehen. Die Stufung erfolgt dabei in einer Ebene oder räumlich.
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5 zeigt eine Befestigungsmöglichkeit der Anschlußelemente 4 an der Anschlußschiene 1. Ein Anschlußelement 4 wird dabei vorzugsweise durch lösbare Befestigungsmittel 10 z. B. Schrauben an der Anschlußschiene 1 befestigt. Dabei ist eine schrittweise Positionierung 8 der Anschlußelemente 4 vorgesehen.
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Um die Anschlußelemente 4 auf der Anschlußschiene 4 oder ihrem Schienenabschitt beliebig zu positionieren, sind die Anschlußschienen 1 bzw. die Schienenabschnitte vorzugsweise gemäß 6 als Hutschiene ausgeführt. 7 zeigt in einem Querschnitt einer derartigen Anschlußschiene 1, wie das Anschlußelement 4 befestigt ist. In einer T-Ausnehmung 9 befindet sich ein mit einem Gewinde versehener Stift 11, der einen tellerartigen Kopf 12 aufweist. Dieser tellerartige Kopf 12 verläuft in der T-Ausnehmung 9. Der Schaft 11 ragt aus der Ausnehmung 9 und durch den auf der Anschlußschiene 1 befindlichen ebenen Teil des Anschlußelements 4. Durch eine Mutter 13 wird dann das Anschlußelement 4 auf der Anschlußschiene 1 befestigt.
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Das Gehäuse des Klemmenkastens 5 kann aus unterschiedlichen Materialien wie z. B. Stahlblech oder Kunststoff als auch aus einem oder mehreren Teilen bestehen.
