EP0154179B1 - Leiteranschluss, insbesondere für Hochstromklemmen - Google Patents

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EP0154179B1
EP0154179B1 EP85101191A EP85101191A EP0154179B1 EP 0154179 B1 EP0154179 B1 EP 0154179B1 EP 85101191 A EP85101191 A EP 85101191A EP 85101191 A EP85101191 A EP 85101191A EP 0154179 B1 EP0154179 B1 EP 0154179B1
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EP
European Patent Office
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clamping
conductor
current
bent
busbar
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EP85101191A
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EP0154179A2 (de
EP0154179A3 (en
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Hans Wilhelm Wider
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Ca Weidmueller & Co GmbH
Weidmueller Interface GmbH and Co KG
Original Assignee
Ca Weidmueller & Co GmbH
Weidmueller Interface GmbH and Co KG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/28—Clamped connections, spring connections
    • H01R4/30—Clamped connections, spring connections utilising a screw or nut clamping member
    • H01R4/36—Conductive members located under tip of screw
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R9/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, e.g. terminal strips or terminal blocks; Terminals or binding posts mounted upon a base or in a case; Bases therefor
    • H01R9/22—Bases, e.g. strip, block, panel
    • H01R9/24—Terminal blocks
    • H01R9/26—Clip-on terminal blocks for side-by-side rail- or strip-mounting

Definitions

  • the present invention relates to a power terminal block according to the preamble of patent claim 1.
  • Such a high-current terminal block is already known from FR-A-2453508.
  • the busbar which is usually flat in its end region, is inserted into the clamping body from one side, while the conductor to be connected is inserted from the other , the so-called conductor insertion side is inserted into the clamping body.
  • the connection is closed by means of the clamping element, usually a clamping screw equipped with a pressure piece, which fix the inserted conductor and the conductor rail end against one another.
  • the clamping body Apart from the sometimes problematic introduction of conductors with large conductor cross-sections, such as are found in high-current sources, a particular problem results from the operation with alternating current in the higher and high current range. If, as is expedient for reasons of mechanical safety and strength, the clamping body consists of a ferromagnetic material such as steel in a known manner, it acts as a magnetically closed system. Considerable induction currents occur, which lead to unsafe heating of the clamp body in continuous operation and also negatively influence the continuity resistance. So far, this has been counteracted by overdimensioning the material thickness, with correspondingly more expensive production and with corresponding space problems.
  • paramagnetic materials are used here.
  • the disturbing inductive effects are reduced, if not eliminated.
  • the paramagnetic materials also lead to a considerable increase in the cost of production and at the same time reduce the mechanical strength and thus the mechanical safety.
  • considerable clamping forces often have to be applied and maintained via the clamping system.
  • grounding terminals which have an earth conductor connection (DE-C-20 64 636) to clamp the protective conductor together with the busbar on the support rail which can be seen separately from the terminal block and which carries it.
  • the bent-back leg of the customary mounting rail then lies in the clamping zone, as seen from the wire insertion side.
  • the occurrence of induction current problems typical for high-current terminals is excluded, since the current strengths in the protective conductor are too low and the current in the protective conductor only flows for a very short time within fractions of a second, particularly as a result of the fuses responding in the electrical system.
  • the actual busbar of the known grounding terminal runs through the terminal zone and does not lead the current out of the terminal zone on the wire insertion side.
  • the present invention has for its object to provide a device of the generic type associated with a high-current terminal, which avoids heating of the clamping body during operation with higher and higher alternating currents with little constructional and manufacturing expenditure.
  • the current that enters the clamping body from the conductor via the conductor insertion side also flows out of the clamping body on exactly the same side, in particular no longer, as was the case with such high-current terminals, on the other side of the clamping body, on which up to now the Busbar emerged from the clamp body.
  • the clamping system also has a significantly reduced volume resistance. Thanks to the use of the ferromagnetic material, good mechanical strength values and thus good mechanical safety can be easily achieved with the usual, relatively small material thickness dimensioning.
  • the required high clamping forces can be applied and maintained permanently.
  • the handling of the conductor is simplified. In this configuration, the conductor can first be placed unimpeded on the bending back of the busbar and only then can the clamping body be pushed onto the two parts lying on top of one another and the clamping carried out. The contact area is accessible without restrictions during assembly.
  • the drawing shows such a device with a sectional view of the clamping body.
  • the device for connecting a conductor includes a clamping body 1, which is designed as a stirrup made of steel which is closed by corresponding bends. At the top, a clamping screw 2 is screwed into the clamping body 1 as a clamping member, the clamping action of which is to be reinforced by a pressure piece 3 assigned to it.
  • the device also includes a busbar 4 assigned to a high-current terminal, the end of which cooperating with the clamping body 1 has a back bend 5 such that this bent back end is directed backwards, at least approximately parallel to the busbar 4, with respect to the busbar 4.
  • the back bend can be produced by actually bending the busbar backwards, but also by attaching a corresponding angle piece to the end of a non-deformed busbar.
  • the clamping body 1 defines a receptacle for the conductor 6 to be connected.
  • the conductor 6 is always inserted into the clamping body 1 from a certain side, the so-called conductor insertion side.
  • the arrangement is such that the back bend 5 of the busbar 4, and only this back bend 5, points into the clamping body 1 from the wire insertion side.
  • the course of the current resulting from this configuration after connecting the conductor is illustrated with arrows in the drawing. It can be seen that, thanks to this configuration, the current flowing from the conductor into the busbar 4 flows out of the clamping body 1 on exactly the same side on which it also flows.
  • the view of the drawing also shows that the handling when connecting the conductor is considerably simplified. Threading work of the conductor to be connected is omitted. For assembly, the end of the conductor to be connected is placed on top of the back bend 5 of the busbar 4 and then, together with these two parts, based on the busbar 4 practically from the inside, the clamping body 1 is pushed onto the two parts and the clamping is then carried out.
  • this other end of the busbar 4 is expediently also provided with a corresponding back bend 5, which in the same way with a further corresponding clamp body 1 interacts.
  • back bend 5 is formed at the end of the busbar 4 by a bending process, this is expediently combined with a further machining process, for example a corrugation of the busbars 4 or the generation of a clamping hook on the front edge of the busbar. These designs can then secure the conductor against unintentional removal.

Landscapes

  • Connections By Means Of Piercing Elements, Nuts, Or Screws (AREA)
  • Installation Of Bus-Bars (AREA)
  • Connections Effected By Soldering, Adhesion, Or Permanent Deformation (AREA)
  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Starkstrom-Reihenklemme gemäß dem Oberbegriff des Patentansprüche 1.
  • Eine derartige Starkstrom Reihenklemme ist bereits aus FR-A-2453508 bekannt. Bei weiteren bekannten, Hochströmklemmen zugeordneten Vorrichtungen (DE-A-20 39 054, DE-A-21 59 739) ist die üblicherweise in ihrem Endbereich eben ausgebildete Stromschiene von der einen Seite her in den Klemmkörper eingeführt, während der anzuschließende Leiter von der anderen, der sogenannten Leitereinsteckseite her in den Klemmkörper eingesteckt wird. Das Schließen des Anschlusses geschieht mittels des Klemmorganes, normalerweise einer mit einem Druckstück ausgerüsteten Klemmschraube, die den eingesteckten Leiter und das Stromschienenende gegeneinander festlegen.
  • Abgesehen von der manchmal problemvollen Einführung von Leitern großer Leiterquerschnitte, wie sie bei Hochstromquellen anzutreffen sind, resultiert ein besonderes Problem aus dem Betrieb mit Wechselstrom im höheren und hohen Stromstärkenbereich. Wenn der Klemmkörper, wie aus Gründen der mechanischen Sicherheit und Festigkeit zweckmäßig, in bekannter Weise aus einem ferromagnetischen Material wie beispielsweise Stahl besteht, wirkt er als magnetisch geschlossenes System. Es treten beträchtliche Induktionsströme auf, die zu einer bedenklichen Erwärmung des Klemmkörpers im Dauerbetrieb führen und auch den Durchgangswiederstand negativ beeinflussen. Dem wird bislang durch eine Überdimensionierung der Materialstärke, mit entsprechender Verteuerung der Produktion und mit entsprechenden Raumproblemen, entgegengewirkt.
  • Andererseits werden hier paramagnetische Werkstoffe eingesetzt. Die störenden induktiven Effekte werden dabei verringert, wenn auch nicht beseitigt. Die paramagnetischen Werkstoffe führen auch zu einer erheblichen Verteuerung der Fertigung und bewirken gleichzeitig eine Verringerung der mechanischen Festigkeit und damit der mechanischen Sicherheit. Gerade bei den hier oft gegebenen Leitern im höheren Durchmesserbereich müssen über das Klemmsystem oft beträchtliche Klemmkräfte aufgebracht und aufrecht erhalten werden.
  • Es ist ferner bei sogenannten Erdungsklemmen, die einen Erdleiteranschluß haben, bekannt (DE-C-20 64 636), den Schutzleiter samt der Stromschiene an der gesondert von der Reihenklemme zu sehenden, sie tragenden Tragschiene festzuklemmen. Bei Verwendung von genormten C-förmigen Tragschienen liegt dabei dann der rückgebogene Schenkel der handelsüblichen Tragschiene, von der Leitereinsteckseite her gesehen, in der Klemmzone. Das Auftreten von für Hochstromklemmen typischen Induktionsstromproblemen ist ausgeschlossen, da die Stromstärken im Schutzleiter zu gering sind und insbesondere infolge des Ansprechens der Sicherungen im elektrischen System innerhalb von Sekundenbruchteilen der Strom im Schutzleiter nur sehr kurzfristig fließt. Die eigentliche Stromschiene der bekannten Erdungsklemme verläuft eben durch die Klemmzone und führt den Strom auch nicht auf der Leitereinsteckseite aus der Klemmzone heraus.
  • Auch in der Zeitschrift "Elektro-Technik" Nr. 22, 1967, Seite 17 Bild 10 ist nur eine Erdungsklemme dargestellt. Bei der Ausführungsform für nur einen anzuschließenden Leiter ist dort eine Stromschiene mit einem abgewinkelten, jedoch nicht auf sich selbst rückgebogenen Ende in einen Klemmkörper gesteckt, und zwar von der der Leiteransohlußseite abgewandten Seite. Auch hier stellt sich das Erwärmungsproblem durch hohe Induktionsströme nicht. Der Schutzleiterstrom verläßt auch hier die Klemmzone auf der der Leitereinsteckseite abgewandten Seite.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einer Hochstromklemme zugeordnete Vorrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die mit geringem baulichen und fertigungstechnischen Aufwand eine Erwärmung des Klemmkörpers beim Betrieb mit höheren und hohen Wechselströmen vermeidet.
  • Die erfindungsgemäße Lösung ist im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegeben.
  • Dank dieser Ausgestaltung fließt der Strom, der vom Leiter über die Leitereinsteckseite her in den Klemmkörper eintritt, auch auf genau der gleichen Seite wieder aus dem Klemmkörper heraus, insbesondere nicht mehr, wie bislang bei derartigen Hochstromklemmen, auf der anderen Klemmkörperseite, an der bislang die Stromschiene aus dem Klemmkörper austrat. Hieraus resultiert eine Kompensation der elektromagnetischen Wirkung auf das Klemmsystem. Es können somit die im Verhältnis zu paramagnetischen preiswerteren ferromagnetischen Materialien eingesetzt werden, ohne daß im Ergebnis ein elektromagnetischer Induktionsstrom entsteht. Es tritt keine nennenswerte Erwärmung mehr auf. Das Klemmsystem hat auch einen deutlich verringerten Durchgangswiderstand. Es lassen sich dank des Einsatzes des ferromagnetischen Materiales problemlos mit der üblichen, relativ geringen Materialstärkendimensionierung gute mechanische Festigkeitswerte und damit eine gute mechanische Sicherheit erreichen. Die erforderlichen hohen Klemmkräfte können aufgebracht und dauerhaft aufrechterhalten werden. Zusätzlich ist das Anschließen des Leiters von der Handhabung her vereinfacht. Man kann bei dieser Ausgestaltung zunächst den Leiter ungehindert auf die Rückbiegung der Stromschiene auflegen und danach erst den Klemmkörper auf die beiden aufeinanderliegenden Teile schieben und die Klemmung vornehmen. Der Kontaktbereich ist nämlich während der Montage uneingeschränkt zugänglich.
  • Ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Vorrichtung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
  • Die Zeichnung zeigt eine derartige Vorrichtung mit Schnittdarstellung des Klemmkörpers.
  • Die Vorrichtung zum Anschließen eines Leiters beinhaltet einen Klemmkörper 1, der als durch entsprechende Biegungen geschlossener Bügel aus Stahl ausgebildet ist. Oberseitig ist in den Klemmkörper 1 als Klemmorgan eine Klemmschraube 2 eingeschraubt, deren Klemmwirkung durch ein ihr zugeordnetes Druckstück 3 zu verstärken ist.
  • Zu der Vorrichtung gehört ferner eine einer Hochstromklemme zugeordnete Stromschiene 4, deren mit dem Klemmkörper 1 zusammenwirkendes Ende eine Rückbiegung 5 aufweist derart, daß dieses rückgebogene Ende bezogen auf die Stromschiene 4 im übrigen nach rückwärts, zumindest in etwa parallel zur Stromschiene 4, gerichtet ist. Die Rückbiegung kann durch ein tatsächliches rückwärtiges Umbiegen der Stromschiene selbst erzeugt werden, aber auch durch Befestigen eines entsprechenden Winkelstückes am Ende einer nicht verformten Stromschiene.
  • Der Klemmkörper 1 definiert eine Aufnahme für den anzuschließenden Leiter 6. Der Leiter 6 wird in den Klemmkörper 1 immer von einer bestimmten Seite her, der sogenannten Leitereinsteckseite, eingesteckt. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Rückbiegung 5 der Stromschiene 4, und zwar nur diese Rückbiegung 5, von der Leitereinsteckseite her in den Klemmkörper 1 weist. Der sich bei dieser Ausgestaltung ergebende Verlauf des Stromes nach Anschließen des Leiters ist mit Pfeilen in der Zeichnung illustriert. Es zeigt sich, daß dank dieser Ausgestaltung der Strom, der vom Leiter in die Stromschiene 4 fließt, auf genau der gleichen Seite aus dem Klemmkörper 1 herausfließt, auf der er auch hineinfließt.
  • Die Anschauung der Zeichnung zeigt auch, daß die Handhabung beim Anschließen des Leiters wesentlich vereinfacht ist. Einfädelungsarbeiten des anzuschließenden Leiters entfallen. Für die Montage wird das anzuschließende Leiterende oben auf die Rückbiegung 5 der Stromschiene 4 gelegt und gemeinsam auf diese beiden Teile wird dann, bezogen auf die Stromschiene 4 praktisch von innen her, der Klemmkörper 1 auf die beiden Teile geschoben und die Klemmung danach vollzogen.
  • Das Auftreten von Induktionsströmen mit entsprechender Erwärmung ist auch bei einem Betrieb mit höheren und hohen Wechselströmen nicht zu befürchten, wenn alle Teile des Klemmsystemes aus Gründen der mechanischen Sicherheit und aus Gründen der Erzielung einer hohen Klemmkraft in zu bevorzugender Weise vollständig aus Stahl, also einem ferromagnetischen Werkstoff, bestehen.
  • In den sehr vielen Anwendungsfällen, in denen das andere Ende der Stromschiene 4 in gleicher Weise zum Anschließen eines Leiters benutzt wird, ist zweckmäßigerweise auch dieses andere Ende der Stromschiene 4 mit einer entsprechenden Rückbiegung 5 versehen, die in der gleichen Weise mit einem weiteren entsprechenden Klemmkörper 1 zusammenwirkt.
  • Bildet man die Rückbiegung 5 am Ende der Stromschiene 4 durch einen Biegevorgang, wird dieser zweckmäßig mit einem weiteren Bearbeitungsvorgang kombiniert, beispielsweise einer Riffelung der Stromschienen 4 oder der Erzeugung eines Klemmhakens an der Stirnkante der Stromschiene. Diese Ausbildungen können dann eine Sicherung des Leiters gegeneinunbeabsichtigtes Abziehen bilden.

Claims (3)

1. Starkstrom-Reihenklemme mit
zwei bügelartig ausgebildeten Klemmkörpern (1
einer Stromschiene (4), von der jeweils ein Ende in jeweils einen der Klemmkörper (1) hineinragt, und
je einem Klemmorgan (2, 3) für jeweils einen der Klemmkörper (1), um das jeweilige Ende der Stromschiene (4) mit einem Leiterende verklemmen zu können, das über eine der einander abgewandten offenen Bügelseiten beider Klemmkörper (1) in einen solchen einführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß
beide Enden der Stromschiene (4) mit einer Rückbiegung (5) versehen,
nur die Rückbiegungen (5) innerhalb der Klemmkörper (1) angeordnet sind,
die Rückbiegungen (5) von den einander abgewandten offenen Bügelseiten der Klemmkörper (1) her in diese eingeführt sind wobei das Leiterende durch das Klemmorgan (2, 3) zur Hestellung einer leitenden Verbindung gegen die Rückbiegung gedrückt wird.
2. Starkstrom-Reihenklemme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromschiene (4) samt Rückbiegung (5), der Klemmkörper (1) und das Klemmorgan (2) aus Stahl bestehen.
3. Starkstrom-Reihenklemme nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückbiegungen (5) der Stromschiene (4) durch Winkel gebildet sind, die an den Enden einer geraden, nicht gebogenen Stromschiene befestigt sind.
EP85101191A 1984-03-03 1985-02-05 Leiteranschluss, insbesondere für Hochstromklemmen Expired - Lifetime EP0154179B1 (de)

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DE3408006A DE3408006C2 (de) 1984-03-03 1984-03-03 Leiteranschluß, insbesondere für Hochstromklemmen

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EP0154179A2 EP0154179A2 (de) 1985-09-11
EP0154179A3 EP0154179A3 (en) 1987-03-04
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