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Die Erfindung betrifft einen Anschlussadapter zum Verbinden einer Anschlussleitung mit einem an der Eingangsseite eines Schaltgerätes hervorstehenden festen Kontaktstab, wobei der Anschlussadapter eine Klemmvorrichtung hat mit einer Zugangsseite zum Einführen des Kontaktstabes, einer Abgangsseite zum Einführen der Anschlussleitung, und einer Kontaktzone zum elektrischen Verbinden des Kontaktstabes mit der Anschlussleitung.
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Ein solcher Anschlussadapter ist insbesondere ein Träger für die Einzelaufstellung eines thermischen Überlastrelais, abkürzend auch als Einzelaufstellung bezeichnet.
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Ein thermisches Überlastrelais wird in der Regel zusammen mit einem Schütz eingesetzt und direkt an ein Schütz angeschlossen. Das thermische Überlastrelais hat an seiner Abgangsseite Anschlussstellen zum Anschluss von Anschlussleitern, meistens als Schraubklemmen ausgeführt. Zugangsseitig ragen an dem Schütz Kontaktstäbe hervor. Zum Verbinden des thermischen Überlastrelais mit einem Schütz werden die Kontaktstäbe in die abgangsseitig an dem Schütz vorhandenen Anschlussklemmen eingeführt und verbunden. Innerhalb des thermischen Überlastrelais verlaufen die Strompfade von der Zugangs- zu der Abgangsseite, wobei jeweils ein Strompfad zwischen einem zugangsseitigen Kontaktstab und einer abgangsseitigen Anschlussstelle durch das thermische Überlastrelais hindurch geführt ist. Oft sind thermische Überlastrelais als dreipolige Geräte ausgeführt mit entsprechend drei parallel geführten Strompfaden.
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Die Funktion eines thermischen Überlastrelais beruht auf stromabhängiger Erwärmung.
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Bei der üblichen Verwendung zusammen mit einem Schütz beeinflusst das Schütz den Wärmehaushalt in dem thermischen Überlastrelais. Es verhindert ein Abfließen von Wärme aus dem thermischen Überlastrelais an der Anbauseite des Schützes. Teilweise kann die Abwärme des Schützes auch zu einer Zusatzerwärmung des Relais führen. Dies wird bei der Auslegung und Konfigurierung des thermischen Auslösers, bei dessen Justierung, inklusive des Heizelementes berücksichtigt.
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In Ausnahmefällen, zum Beispiel wenn der Platz am Einbauort, etwa einem Schaltschrank, nicht ausreicht für die Relais/Schütz-Kombination, wird ein thermisches Überlastrelais auf einer sogenannten Einzelaufstellung befestigt. Diese stellt einen Adapter dar, der es ermöglicht, zusätzlich zu der Haltefunktion, Anschlussleiter direkt mit den Kontaktstäben an der Zugangsseite des Relais zu verbinden. Dazu hat die Einzelaufstellung Verbindungsklemmen, in die zugangsseitig die Kontaktstäbe des Relais und abgangsseitig die Anschlussleiter eingeführt und klemmend verbunden werden können.
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Bezogen auf den Wärmehaushalt fehlt bei der Verwendung eines thermischen Überlastrelais mit einer Einzelaufstellung allerdings das Schütz. Über die Klemmvorrichtung in der Einzelaufstellung und die Anschlussleiter kann Wärme aus dem Relais abfließen. Es fehlt auch die die Abwärme des Schützes. Eine Einzelaufstellung bekannter Bauart erzeugt kaum Abwärme, da Verbindungsklemmen einen niedrigen Übergangswiderstand haben, an dem fast keine Abwärme entsteht.
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Da aber der thermische Auslöser des thermischen Überlastrelais für den Betriebsfall mit der Zusatzwärme von dem Schütz her justiert wurde, kommt es bei der Verwendung mit einer Einzelaufstellung zu einer Fehljustierung. Dem wird im Stand der Technik dadurch begegnet, dass auf dem thermischen Überlastrelais zwei unterschiedliche Justierskalen aufgebracht sind, eine für den Betrieb mit direkt angeschlossenem Schütz und eine für den Betrieb mit Einzelaufstellung, und der Anwender muss darauf Acht geben, die dem jeweiligen Anwendungsfall entsprechende Skala zu benutzen. Dies macht den Einsatz auf Anwenderseite fehleranfällig. Oder es werden zwei unterschiedliche Typen von thermischen Überlastrelais angeboten, auf den jeweiligen Einsatzfall hin justiert. Das erhöht die Typenvielfalt, die der Hersteller vorhalten muss und ist für den Hersteller nachteilig.
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Es ist daher die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, eine Einzelaufstellung so zu schaffen, dass ein thermisches Überlastrelais bei Verwendung mit dieser Einzelaufstellung nicht thermisch neu justiert werden muss.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einem gattungsgemäßen Anschlussadapter zum Verbinden einer Anschlussleitung mit einem an der Eingangsseite eines Schaltgerätes hervorstehenden festen Kontaktstab an der Kontaktzone eine Vorrichtung zum Erhöhen des Übergangswiderstandes zwischen dem Kontaktstab und dem Anschlussleiter vorhanden ist.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt darin, dass durch den erhöhten Übergangswiderstand an der Klemmvorrichtung des Anschlussadapters dort zusätzlich Abwärme erzeugt wird, und dass dadurch auch ein Abfließen von Wärme aus dem Relais über die Klemmvorrichtung verhindert oder zumindest verringert wird. Bezogen auf den Wärmehaushalt simuliert die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erhöhen des Übergangswiderstandes gewissermaßen thermisch das angebaute Schütz in dem Fall, dass kein Schütz angebaut ist, sondern das Relais an der Einzelaufstellung befestigt ist. Somit ist es nicht mehr erforderlich, den thermischen Auslöser abhängig von der Verwendungsart des Relais, ob mit angebautem Schütz oder in einer Einzelaufstellung, unterschiedlich zu justieren. Anwenderseitig wird die Verwendung des thermischen Überlastrelais einfacher, eine mögliche Fehljustierungsquelle wird beseitigt. Herstellerseitig reduziert sich Anzahl der vorzuhaltenden Gerätevarianten.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Klemmvorrichtung eine Schraubklemme, mit einem verschieblich gelagerten Klemmrahmen und einer Klemmschraube, wobei der Innenbereich des Klemmrahmens durch eine Festkontaktleitschiene in einen zugangsseitigen und einen abgangsseitigen Anschlussraum unterteilt ist, und wobei die Klemmschraube im Zusammenwirken mit dem Klemmrahmen den zugangsseitig eingeführten Kontaktstab und die abgangsseitig eingeführte Anschlussleitung beiderseits der Festkontaktschiene an dieser festklemmen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung zum Erhöhen des Übergangswiderstandes die oben genannte Festkontaktleitschiene, die an einer ersten Kontaktstelle kraftschlüssig mit dem Kontaktstab und an einer zweiten, gegenüberliegenden Kontaktstelle kraftschlüssig mit dem Anschlussleiter verbunden ist, wobei der von der ersten zu der zweiten Kontaktstelle verlaufende Strompfad in der Festkontaktleitschiene einen erhöhten elektrischen Widerstand aufweist. Eine Klemmanordnung mit einer Festkontaktleitschiene im Innenraum des Klemmrahmens, um diesen in einen ersten und einen zweiten Anschlussraum zu unterteilen ist im Prinzip bekannt. Es ist das Bestreben des Fachmanns bei der Gestaltung von Klemmanschlüssen, diese mit einem möglichst niedrigen Übergangswiderstand zu gestalten. Daher sind bei bekannten Klemmanschlüssen die festkontaktleitschienen aus gut leitendem Material gefertigt. Die erfinderische Leistung bei der Lösung des der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Problems liegt darin, eine Klemmstelle mit einem gezielt erhöhten Übergangswiderstand zu schaffen. Das widerspricht allem, was der Fachmann bei der Gestaltung von Klemmstellen zu berücksichtigen gelernt hat. Doch gerade dies ermöglicht es, bezogen auf den Wärmehaushalt gewissermaßen eine thermische Simulation eines angeschlossenen Schützes an der Klemmstelle der Einzelaufstellung zu bewirken.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Festkontaktleitschiene ein Metallband, wobei die Länge des Strompfades zwischen der ersten und der zweiten Kontaktstelle in dem Metallband größer ist als der kürzeste Abstand zwischen der ersten und der zweiten Kontaktstelle. Die Erhöhung der Länge des Strompfades bewirkt eine Erhöhung des Übergangswiderstandes.
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Damit trotz der Verlängerung des Metallbandes der Platzbedarf an der Klemmvorrichtung nicht zu groß wird, ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung das Metallband zwischen der ersten und der zweiten Kontaktstelle wenigstens einmal gefaltet, wodurch es einen ersten und einen diesem beabstandet gegenüberliegenden zweiten Schenkel mit einem Verbindungsfalz zwischen den beiden Schenkeln aufweist.
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Damit im Einsatz die beiden Schenkel nicht gegeneinander gedrückt werden und dadurch ein den Übergangswiderstand wieder verringernder Kurzschluss zwischen beiden herbeigeführt werden kann, ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung in dem Zwischenraum zwischen dem ersten und dem zweiten Schenkel ein elektrisch isolierender Abstandshalter vorhanden. Dieser kann eine Platte aus isolierendem Material sein, beispielsweise aus Kunststoff oder Keramik.
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Die Erhöhung des Übergangswiderstandes an der Klemmstelle kann gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung auch dadurch erreicht werden, dass die Festkontaktleitschiene ein Metallband ist, wobei der wirksame Leiterquerschnitt des Metallbandes in dem Strompfad zwischen der ersten und der zweiten Kontaktstelle zur Erhöhung des elektrischen Widerstandes verringert ist. Die Verringerung des wirksamen Querschnitts bewirkt eine Erhöhung des elektrischen Widerstandes des Metallbandes.
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Eine weitere Möglichkeit, eine Erhöhung des Übergangswiderstandes an der Klemmstelle zu bewirken, besteht gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung darin, dass die Festkontaktleitschiene aus einem Material mit erhöhtem spezifischen elektrischen Widerstand besteht. Dies könnte ein sehr schlecht leitender Stahl oder eine Metalllegierung mit durch Dotierung erhöhtem elektrischen widerstand sein.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung und weitere Vorteile sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Anhand der Zeichnungen, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
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Es zeigt:
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1a und b ein thermisches Überlastrelais und eine Einzelaufstellung, einzeln (1a) und zusammengefügt (1b),
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2 eine erfindungsgemäß gestaltete Klemmvorrichtung mit erfindungsgemäß gestalteter Kontaktzone eines erfindungsgemäßen Adapters.
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3 im Querschnitt eine Detailansicht der Kontaktzone in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
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Die 1a zeigt ein dreipoliges thermisches Überlastrelais 1. Es hat ein in etwa quaderförmiges Isolierstoffgehäuse. An seiner Eingangsseite 2 stehen drei Kontaktstäbe 3, 3‘, 3‘‘ ab, jeder gehört zu einem der drei Polpfade durch das Relais. Unterhalb der Kontaktstäbe steht an der Eingangsseite des Gehäuses noch ein Raststeg 4 ab mit einer endständigen Rastnase 5. Raststeg 4 und Rastnase 5 dienen dazu, das Gehäuse des thermischen Überlastrelais 1 beim Anbau an ein Schütz mit dessen Gehäuse lösbar zu verrasten.
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Der Eingangsseite 2 gegenüber liegt die Abgangsseite 6 des thermischen Überlastrelais, an der sich, in der Figur nicht sichtbar, Anschlussklemmen für den Anschluss von Abgangsleitern befinden.
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An einer die Eingangsseite 2 mit der Abgangsseite 6 verbindenden Frontseite 7 befinden sich verschiedene Bedien- und Einstellelemente, die im Prinzip bekannnt sind. Erwähnt werden soll hier exemplarisch nur ein Justierschalter 8, mit dem die Justierung des thermischen Auslösers an verschiedene Nennstromstärken angepasst werden kann.
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Rechts von dem thermischen Überlastrelais 1 zeigt 1 einen Träger für die Einzelaufstellung des thermischen Überlastrelais, kurz auch als Einzelaufstellung 9 bezeichnet. Die Einzelaufstellung 9 hat eine im Wesentlichen L-förmige Gestalt. Eine Basisplatte 10 dient zum Halten und Führen des thermischen Überlastrelais 1. Senkrecht auf der Basisplatte 10 angebracht und nahe des einen freien Endes der Basisplatte 10 befindet sich ein Anschlussblock 11. Dieser hat eine den Kontaktstäben 3, 3‘, 3‘‘ zugewandte Zugangsseite 12 und eine der Zugangsseite 12 gegenüber liegende Abgangsseite 13. Zwischen der Zugangs- und der Abgangsseite 12, 13 sind im Inneren des Anschlussblocks 11 für jeden Polpfad je eine Klemmvorrichtung angeordnet, siehe 2 und 3. In der 1a sieht man die drei abgangsseitigen Einführfenster 14, 14‘, 14‘‘ in der Gehäusewand der Einzelaufstellung 9. Durch jedes der Einführfenster 14, 14‘, 14‘‘ kann ein Abgangsleiter von außen der Abgangsseite der Klemmvorrichtung im Inneren des Anschlussblocks 11 zugeführt werden, siehe 2 und 3. An der der Abgangsseite 13 gegenüberliegenden Zugangsseite 12 befinden sich entsprechend angeordnete Zugangsöffnungen, in der Figur nicht sichtbar, durch die die Kontaktstäbe 3, 3‘, 3‘‘ beim Zusammenfügen des thermischen Überlastrelais 1 mit der Einzelaufstellung 9 hindurchgreifen und zugangsseitig in die Klemmvorrichtung eingeführt werden können, siehe 2 und 3.
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An der Frontseite 15 des Anschlussblocks 11 befinden sich drei Zugangsöffnungen 16, 16‘, 16‘‘ zum Zuführen eines Betätigungswerkzeuges, beispielsweise eines Schraubendrehers, zu den Klemmschrauben der drei Klemmvorrichtungen im Inneren des Anschlussblocks 11.
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Auf der oberen Seite der Basisplatte 10 sind zwei Rastnasen 33, 34 vorhanden. 1b zeigt die Konfiguration wenn das thermische Überlastrelais 1 an der Einzelaufstellung 9 angebracht ist. Die Kontaktstäbe 3, 3‘, 3‘‘ sind in die zugangsseitigen Zuführöffnungen eingeführt. Das Gehäuse des Überlastrelais 1 ist an seiner unteren, auf der oberen Seite der Basisplatte 10 aufsitzenden Seite, mit den Rastnasen 33, 34 verrastet.
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Es werden nun die 2 und 3 betrachtet. Diese zeigen eine Klemmvorrichtung 18, wie sie in einem erfindungsgemäßen Anschlussadapter 9 zum Einsatz kommt, 2 in einer Schrägansicht, 3 in einer Querschnittsansicht.
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Die Klemmvorrichtung 18 hat einen in etwa rechteckförmigen Klemmrahmen 29. An dessen oberer Schmalseite hat dieser eine Gewindeöffnung, in der eine Klemmschraube 30 eingesetzt ist. Der Raum zwischen der oberen und der unteren Schmalseite des Klemmrahmens 29 bildet den Klemmenaufnahmeraum. Eine Festkontaktleitschiene 22 teilt diesen Klemmenaufnahmeraum in einen oberen, zugangsseitigen Anschlussraum 31 und einen unteren, abgangsseitigen Anschlussraum 32. In den zugangsseitigen Anschlussraum 31 ist von der Klemmenzugangsseite 20, hier in der und von der linken Seite her, der Kontaktstab 3 des thermischen Überlastrelais eingeführt. In den abgangsseitigen Anschlussraum 32 ist von der Klemmenabgangsseite 21, hier in der und von der rechten Seite her, eine Anschlussleitung 17 eingeführt. Wenn die Klemmenschraube 30 nach unten eingedreht wird, so trifft sie auf den Kontaktstab 3 und stützt sich daran ab, so dass bei weiterem Eindrehen der Klemmschraube der Klemmrahmen 29 nach oben gezogen wird, bis er auf den Anschlussleiter 17 trifft und diesen bei noch weiterem Eindrehen der Klemmschraube 30 mit seiner unteren Schmalseite gegen die Stromschiene 22 und die Stromschiene 22 gegen den Kontaktstab 3 drückt. Die Stromschiene 22 befindet sich dann in der Kontaktzone 19 zwischen dem Anschlussleiter 17 und dem Kontaktstab 3. Bei eingedrehter Klemmschraube 30 ist die Festkontaktleitschiene 22 an einer ersten Kontaktstelle 23 kraftschlüssig mit dem Kontaktstab 3 verbunden, und an einer zweiten Kontaktstelle 24, die der ersten Kontaktstelle 23 gegenüber liegt, ist sie kraftschlüssig mit dem Anschlussleiter 17 verbunden. Der Strom fließt in der Klemmvorrichtung 18 von dem Anschlussleiter 17 über die Stromschiene 22 zu dem Kontaktstab 3.
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Die Festkontaktleitschiene 22 ist in der Form eines Metallbandes ausgebildet, das zwischen der ersten und der zweiten Kontaktstelle 23, 24 einmal gefaltet ist. In der Kontaktzone 19 hat die Festkontaktleitschiene 22 einen ersten Schenkel 25, parallel dazu einen zweiten Schenkel 26, und beide sind durch einen Verbindungsfalz 27, auch als Biegefalz oder Biegekante bezeichenbar, verbunden. Herstellungstechnisch ist die Festkontaktleitschiene an der Biegekante 27 umgebogen worden. Der erste und der zweite Schenkel 25, 26 sind voneinander beabstandet. In dem Zwischen raum zwischen den beiden Schenkeln 25, 26 ist ein isolierender Abstandshalter 28 eingebracht. Dieser kann ein isolierendes Plättchen, beispielsweise aus Keramik oder aus einem isolierenden Kunststoff, sein. Der isolierende Abstandshalter 28 verhindert, dass die beiden Schenkel 25, 26 von der Klemmschraube beim Anziehen der Klemme gegeneinander gepresst werden und damit ein Kurzschluss zwischen den beiden Schenkeln 25, 26 entsteht.
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Der Strompfad in der Kontaktzone verläuft von der ersten Kontaktstelle 23 über den ersten Schenkel 25, den Verbindungsfalz 26 und den zweiten Schenkel 26 zu der zweiten Kontaktstelle 24. Dieser Verlauf des Strompfades ist erzwungenermaßen länger als der kürzeste weg von der ersten Kontaktstelle 23 direkt nach unten zu der zweiten Kontaktstelle 24.
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Die Faltung der Stromschiene 22 in der Kontaktzone und das Einfügen des isolierenden Abstandshalters 28 bewirken somit eine Verlängerung des Stromweges in der Kontaktzone. Dies bedeutet eine Erhöhung des Übergangswiderstandes zwischen der ersten und der zweiten Kontaktstelle 23, 24. Wegen der Faltung mit dem dazwischen liegenden isolierende Abstandshalter ist diese Verlängerung des Strompfades erreicht worden, ohne dass die äußeren Dimensionen der Anschlussklemme sich verändert haben im Vergleich zu einer „normalen“ Ausführungsform ohne diese Verlängerung des Strompfades.
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Die Festkontaktleitschiene 22 ist also erfindungsgemäß so modifiziert worden, dass sie zusätzlich noch die Funktion der Erhöhung des Übergangswiderstandes zwischen dem Kontaktstab 3 und dem Anschlussleiter 17 an der Kontaktzone 19 erfüllt. Daher wird sie auch als eine Vorrichtung zur Erhöhung des Übergangswiderstandes bezeichnet.
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Die Festkontaktleitschiene 22 besteht hier im Beispiel aus verkupfertem Stahl. Durch die erfindungsgemäße Verlängerung des Stromweges resultiert eine Erhöhung des Übergangswiderstandes in der Kontaktzone 19, wodurch zusätzlich Wärme generiert und ein Wärmeabfluss aus dem thermischen Überlastrelais heraus über den Kontaktstab 3 und den Anschlussleiter 17 verhindert wird.
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In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform, die hier nicht in den Figuren dargestellt ist, kann eine Erhöhung des Übergangswiderstandes in der Kontaktzone auch dadurch erfolgen, dass der wirksame Leiterquerschnitt des Metallbandes in dem Strompfad zwischen der ersten und der zweiten Kontaktstelle 25, 26 zur verringert ist, denn eine Querschnittsverengung des wirksamen Leiterquerschnitts erhöht den Widerstand.
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In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform, die hier nicht in den Figuren dargestellt ist, kann eine Erhöhung des Übergangswiderstandes in der Kontaktzone auch dadurch erfolgen, dass die Festkontaktleitschiene 22 aus einem Material mit erhöhtem spezifischen elektrischen Widerstand besteht
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Bezugszeichenliste
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- 1
- thermisches Überlastrelais
- 2
- Eingangsseite
- 3
- Kontaktstab
- 3‘
- Kontaktstab
- 3‘‘
- Kontaktstab
- 4
- Raststeg
- 5
- Rastnase
- 6
- Abgangsseite
- 7
- Frontseite
- 8
- Justierschalter
- 9
- Einzelaufstellung
- 10
- Basisplatte
- 11
- Anschlussblock
- 12
- Zugangsseite
- 13
- Abgangsseite
- 14
- Einführfenster
- 14‘
- Einführfenster
- 14‘‘
- Einführfenster
- 15
- Frontseite
- 16
- Zugangsöffnung
- 16‘
- Zugangsöffnung
- 16‘‘
- Zugangsöffnung
- 17
- Anschlussleitung
- 18
- Klemmvorrichtung
- 19
- Kontaktzone
- 20
- Zugangsseite der Klemmvorrichtung
- 21
- Abgangsseite der Klemmvorrichtung
- 22
- Vorrichtung zum Erhöhen des Widerstandes; Festkontaktleitschiene; Stromschiene
- 23
- erste Kontaktstelle
- 24
- zweite Kontaktstelle
- 25
- erster Schenkel
- 26
- zweiter Schenkel
- 27
- Verbindungsfalz; Biegekante
- 28
- isolierender Abstandshalter
- 29
- Klemmrahmen
- 30
- Klemmschraube
- 31
- zugangsseitiger Anschlussraum
- 32
- abgangsseitiger Anschlussraum
- 33
- Rastnase
- 34
- Rastnase
