DE69905932T2

DE69905932T2 - Stromschiene für eine elektrische energieverteilung

Info

Publication number: DE69905932T2
Application number: DE69905932T
Authority: DE
Inventors: Rodolfo Fontana; Alessandro Leone
Original assignee: ABB Service SRL
Current assignee: ABB SpA
Priority date: 1998-10-30
Filing date: 1999-10-25
Publication date: 2003-12-11
Anticipated expiration: 2019-10-26
Also published as: CN1205716C; TR200101168T2; ITMI982347A1; PT1131868E; US6616465B1; ES2195663T3; CN1332897A; DE69905932D1; ATE234527T1; EP1131868B1; IT1303292B1; WO2000027007A1; EP1131868A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromschiene für eine elektrische Energieverteilung mit verbesserter Form und verbesserten Eigenschaften.
Genauer gesagt hat die Stromschiene nach der Erfindung eine Struktur mit einer modularen Geometrie, bei der das geometrische Grundelement leicht dazu verwendet werden kann, Stromschienen vorzusehen, die so bemessen sind, daß sie Nennströme mit unterschiedlichen Stromstärken führen können. Darüber hinaus ist die Stromschiene nach der Erfindung sowohl vom Gesichtspunkt der Herstellung als auch in der praktischen Anwendung einzigartig in ihrer Einfachheit und ermöglicht dadurch eine erhebliche Vereinfachung der Montage.
Bekanntlich verwenden Verteilerschalttafeln zum Verteilen elektrischer Energie an eine Vielzahl von elektrischen Vorrichtungen, wie beispielsweise Leistungsschalter, ein System aus zueinander parallelen Stromschienen.
Jede dieser Schienen ist an eine entsprechende Polarität der elektrischen Speiseleitung angeschlossen. Die Verbindung zwischen den Stromschienen und den Vorrichtungen erfolgt mittels geeigneter Leiter, wie beispielsweise Plättchen, die je nach Art der Vorrichtung geeignet geformt sind.
Entsprechend den Funktionen, die sie in der praktischen Anwendung zu erfüllen haben, müssen Stromschienen einige grundlegende Eigenschaften haben. Insbesondere müssen sie eine einfache und funktionale konstruktive Struktur haben, die bei der Montage und bei der Verbindung mit anderen leitenden oder isolierenden Elementen höchste Flexibilität ermöglicht. Diese konstruktive Struktur muß ferner so konzipiert sein, daß sie leicht dazu verwendet werden kann, Schienen herzustellen, die Nennströme mit unterschiedlichen Stromstärken führen, ohne daß dabei die Schritte zur Herstellung dieser Schienen oder der Elemente, an die sie gekoppelt werden sollen, wesentlich verändert werden müssen.
Ferner ist es wichtig, daß die Schienen eine Struktur haben, die einerseits die Steifigkeit gewährleistet, die erforderlich ist, um den elektrodynamischen Belastungen standzuhalten, die von dem Stromfluß bei normaler Leitung erzeugt werden, und andererseits ermöglicht, daß die bei der Herstellung verwendete Materialmenge optimiert wird, um so einen wirtschaftlichen Gewinn zu erzielen.
Beim gegenwärtigen Stand der Technik hat die Verwendung herkömmlicher Stromschienen Nachteile, die dazu führen, daß sie vom Gesichtspunkt der Herstellung und in der praktischen Anwendung weniger als zufriedenstellend sind.
Herkömmlicherweise ist es bekannt, flache Schienen mit einem festen rechteckigen Querschnitt zu verwenden. Auch wenn diese Schienen vom Gesichtspunkt der Herstellung her äußerst einfach sind, haben sie doch erhebliche Nachteile beim Ankoppeln an andere Elemente, wie beispielsweise an zusätzliche Schienen. Tatsächlich erfordern derartige Fälle Schienen-Bohrvorgänge, die jedesmal entsprechend der zu erhaltenden Kopplungskonfiguration variieren, sowie die Verwendung besonderer Verbindungsmittel, die geeignet geformt sind. Ein Beispiel hierfür ist in dem US-Patent 5,364,203 angegeben.
Ebenso ist es auf diesem Gebiet bekannt, Stromschienen zu verwenden, deren Querschnitte so geformt sind, daß sie das Ankoppeln an andere Schienen oder an Träger- und/oder Isolierelemente erleichtern. Diese Elemente dienen dazu, die Schienen an Trägerstrukturen zu befestigen und sie dabei zu unterstützen, den elektrodynamischen Belastungen standzuhalten.
Ein Beispiel dieser Art ist in der deutschen Patentanmeldung DE-A-19503560 beschrieben, die eine Schiene mit einem Querschnitt offenbart, der mit C-förmigen Schlitzen versehen ist.
Einer der Nachteile herkömmlich geformter Schienen liegt in der Tatsache, daß bei Ansteigen der Höhe der Stromstärke der zu führenden Neunströme die konstruktive Struktur der Schienen erheblich modifiziert wird. Dies führt insbesondere zu der Anforderung, die Träger- und/oder Isolierelemente, die sich an die Schienen ankoppeln, entsprechend zu modifizieren. Darüber hinaus erfolgt das Ankoppeln zwischen Schienen mittels herkömmlicher Vorrichtungen, beispielsweise Verbindungsvorrichtungen, welche die Verwendung von Befestigungsmitteln, üblicherweise T-förmige Bolzen, erforderlich machen. Diese Schrauben haben einen geformten Kopf, der während der Montage in einen der Schlitze der Schiene eingefügt wird und sich geometrisch an die Wände dieses Schlitzes ankoppelt. Dieser Vorgang ist jedoch schwierig, da die Schraube nicht in ihrer Position bleibt, sondern dazu neigt zu fallen, und daher von Seiten des Bedieners besondere Sorgfalt erfordert. Um diesen Nachteil zu umgehen, liegt die auf diesem Gebiet am häufigsten verbreitete Lösung darin, mit dem Kopf der Schraube eine geeignete Feder, beispielsweise eine Blattfeder, zu verbinden, die auf den Kopf geschweißt oder anderweitig auf der Schraube befestigt wird. Obgleich diese Lösung für die Schrauben-Schienen-Verbindung effektiv ist, ist sie dennoch nachteilig, da sie ein zusätzliches konstruktives Bauelement erfordert und sich negativ auf die Kosten auswirkt.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Stromschiene für eine elektrische Energieverteilung anzugeben, deren Struktur eine modulare Geometrie hat, bei der das geometrische Grundelement leicht für Schienen verwendet werden kann, die so bemessen sind, daß sie Nennströme unterschiedlicher Stromstärke, beispielsweise eher 400A als 1600A, führen können, ohne daß dabei die Schritte der Herstellung der Schienen oder der Isolier- und/oder Trägerelemente, die an diese gekoppelt werden, wesentlich modifiziert werden müssen, und die so den Vorteil einer kostengünstigen Produktion ermöglicht.
Im Rahmen dieses Zieles besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Stromschiene für eine elektrische Energieverteilung anzugeben, deren konstruktive Struktur höchste Flexibilität und eine leichte Montage ermöglicht.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Stromschiene für eine elektrische Energieverteilung anzugeben, deren Struktur unter Verwendung einer optimalen Materialmenge bereitgestellt wird und die gleichzeitig eine Steifigkeit besitzt, die ausreicht, um den elektrodynamischen Belastungen standzuhalten, denen sie während des normalen Betriebs ausgesetzt ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Stromschiene für eine elektrische Energieverteilung anzugeben, die äußerst zuverlässig und zu konkurrenzfähigen Kosten relativ leicht herzustellen ist.
Dieses Ziel, diese Aufgaben und weitere, die im folgenden deutlich werden, werden von einer Stromschiene für eine elektrische Energieverteilung erfüllt, die einen Körper aus einem leitenden Material hat, der wenigstens auf einer Seite mindestens einen Schlitz mit einem C- förmigen Querschnitt hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückwand dieses C-förmigen Schlitzes aus zwei im wesentlichen geraden Abschnitten besteht, die zwischen sich einen Winkel von weniger als 180º ausbilden.
Die Stromschiene nach der Erfindung hat den Vorteil, daß sie eine Struktur mit einer modularen Geometrie hat, deren geometrisches Grundelement dazu geeignet ist, leicht bei der Herstellung von Stromschienen eingesetzt zu werden, die so bemessen sind, daß sie Nennströme unterschiedlicher Stromstärke, beispielsweise 400 A, 600 A, 1000 A, 1600 A oder andere, führen können, ohne dabei die Schritte der Herstellung der Schienen oder der Träger- und/oder Isolierelemente, an die diese Stromschienen gekoppelt werden, wesentlich zu modifizieren.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung von bevorzugten, jedoch nicht ausschließlichen Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Schiene, die als nicht einschränkende Beispiele in den zugehörigen Zeichnungen dargestellt sind, in denen zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der Stromschiene nach der Erfindung,
Fig. 2 eine Draufsicht der Schiene der Fig. 1 von oben,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der Schiene nach der Erfindung,
Fig. 4 eine Draufsicht der Schiene der Fig. 3 von oben,
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels der Schiene nach der Erfindung,
Fig. 6 eine Draufsicht der Schiene der Fig. 5 von oben,
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines vierten Ausführungsbeispiels der Schiene nach der Erfindung,
Fig. 8 eine Draufsicht der Schiene der Fig. 7 von oben,
Fig. 9 eine Ansicht einer Stromschiene nach der Erfindung, verbunden mit einem geeignet geformten T-förmigen Bolzen.
In der folgenden Beschreibung bezeichnen identische Bezugszeichen identische oder technisch äquivalente Elemente.
Unter Bezugnahme auf die oben erwähnten Figuren hat die erfindungsgemäße Stromschiene für eine elektrische Energieverteilung einen Körper 100 aus einem leitenden Material, z. B. Kupfer, der vorzugsweise einen im wesentlichen viereckigen Querschnitt hat. Wie in den Fig. 1 bis 9 dargestellt, hat der Körper 100 insbesondere einen rechteckigen Querschnitt. Ebenso und auf vollkommen äquivalente Weise kann der Querschnitt quadratisch oder trapezförmig sein oder jede andere Form haben, solange er für die Anwendung geeignet ist.
Wie dies in den Fig. 1 und 2 im Detail gezeigt ist, hat der Körper 100 wenigstens auf einer Seite mindestens einen Schlitz mit einem C-förmigen Querschnitt. Noch bevorzugter hat der Körper 100 zwei C-förmige Schlitze: einen ersten Schlitz 1, der auf einer ersten Seite 10 des Körpers 100 ausgebildet ist, und einen zweiten Schlitz 2, der auf einer zweiten Seite 20 des Körpers ausgebildet ist. Die beiden Seiten 10 und 20 sind ferner im wesentlichen parallel zueinander. Vorteilhafterweise besteht die Rückwand jedes der Schlitze 1 und 2 aus zwei im wesentlichen geraden Abschnitten 7 und 8, die zwischen sich einen Winkel von weniger als 180º ausbilden. Insbesondere bilden die beiden Abschnitte 7 und 8 zwischen sich einen Winkel von 155º bis 178º, vorzugsweise von 160º bis 175º und noch bevorzugter von 165º bis 172º aus. Bei den in den Fig. 1 bis 8 dargestellten Ausführungsbeispielen beträgt der gezeigte Winkel ungefähr 170º.
Deshalb hat die Stromschiene eine Struktur mit einer modularen Geometrie, bei der das geometrische Grundelement, bestehend aus einem C-förmigen Schlitz, bei der Konstruktion von Stromschienen, die so bemessen sind, daß sie Nennströme unterschiedlicher Stromstärke führen können, leicht umgesetzt und reproduziert werden kann. Ein diesbezügliches Beispiel ist in den Fig. 3 und 4 gezeigt, in denen drei C-förmige Schlitze in dem Körper 100 der Schiene ausgebildet sind: ein erster Schlitz 1 und ein zweiter Schlitz 2 sind auf zwei Seiten 10 bzw. 20 des Körpers 100 ausgebildet und sind im wesentlichen parallel zueinander, und ein dritter Schlitz 3 ist statt dessen auf einer dritten Seite 30 des Körpers ausgebildet, die im wesentlichen senkrecht zu den beiden Seiten 10 und 20 ist. Diese Stromschiene ist vorzugsweise dazu geeignet, Nennströme von 600 A zu führen, wohingegen die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Stromschiene insbesondere dazu geeignet ist, Nennströme von 400 A zu führen.
Ein weiteres mögliches Ausführungsbeispiel der Stromschiene nach der Erfindung ist in den Fig. 5 und 6 gezeigt, bei dem fünf C-förmige Schlitze an dem Körper 100 ausgebildet sind: ein erster Schlitz 1 und ein zweiter Schlitz 4 sind entlang einer ersten Seite 10 des Körpers und ein dritter Schlitz 2 und ein vierter Schlitz 5 sind entlang einer zweiten Seite 20 ausgebildet, die im wesentlichen parallel zur Seite 10 ist. Der fünfte Schlitz 3 ist auf einer dritten Seite 30 ausgebildet, die im wesentlichen senkrecht zu den Seiten 10 und 20 ist. Diese Schiene ist insbesondere dazu geeignet, Nennströme von 1600 A zu führen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Stromschiene nach der Erfindung, die zum Führen von Nennströmen von 1000 A geeignet ist, ist in den Fig. 7 und 8 gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der Körper 100 sechs C-förmige Schlitze: ein erster Schlitz 1 und ein zweiter Schlitz 4 sind entlang einer ersten Seite 10 des Körpers 100 ausgebildet, ein dritter Schlitz 2 und einer vierter Schlitz 5 sind entlang einer zweiten Seite 20 des Körpers ausgebildet, wobei die Seiten 10 und 20 im wesentlichen parallel zueinander sind, und ein fünfter Schlitz 3 und ein sechster Schlitz 6 sind statt dessen auf einer dritten Seite 30 bzw. auf einer vierten Seiten 40 ausgebildet. Die Seiten 30 und 40 sind im wesentlichen parallel zueinander und im wesentlichen senkrecht zu den Seiten 10 und 20.
Ein weiterer, bemerkenswerter vorteilhafter Aspekt liegt in der Tatsache, daß bei einer Verbindung der Stromschienen miteinander oder mit anderen Kopplungselementen mittels geeigneter Verbindungs- und Befestigungselemente die Verwendung des so konfigurierten C- förmigen Schlitzes eine Vereinfachung der Verbindung und der Montage ermöglicht. Insbesondere erleichtert die Stromschiene nach der Erfindung wesentlich die Verbindungen mittels T-förmiger Bolzen. Wie in Fig. 9 gezeigt, ergibt sich bei der Verbindung der Schiene mit einem T-förmigen Bolzen, der allgemein das Bezugszeichen 200 hat, die Kopplung zwischen den beiden Teilen hauptsächlich über das Zusammenwirken, das zwischen den beiden geneigten, die Rückwand des C-förmigen Schlitzes bildenden Ebenen 7 und 8 und der Kopfebene 201 des T-förmigen Bolzens auftritt. Darüber hinaus haben Praxisversuche gezeigt, daß trotz der äußersten Einfachheit dieser Kopplung das Zusammenwirken zwischen den Wänden 7 und 8 und dem Kopf 201, unterstützt von dem Seitenkontakt, den die Innenwände 11 und 12 des Schlitzes der Basis des Kopfes bieten, dahingehend wirksam ist, daß der Bolzen in der gewählten Position angeordnet und automatisch befestigt werden kann, indem er einfach von Hand eingesetzt wird, ohne daß dabei weitere Federn verwendet werden. Jedes weitere Zusammenwirken, das zwischen den inneren Seitenwänden 13 und 14 des C- förmigen Schlitzes und den entsprechenden Oberflächen des Kopfes der Schraube auftritt, erhöht nur die Wirksamkeit der Kopplung.
In der Praxis hat sich gezeigt, daß die Stromschiene nach der Erfindung das beabsichtigte Ziel und die angestrebten Aufgaben vollkommen erfüllt, da sie eine modulare Struktur mit einem geometrischen Grundelement hat, das dazu geeignet ist, zum Bilden von Stromschienen verwendet zu werden, die so bemessen sind, daß sie Nennströme unterschiedlicher Stromstärke führen können. Darüber hinaus erleichtert diese Struktur durch die Verwendung der Schlitze, die wie beschrieben konfiguriert sind, die Montage und ermöglicht die Optimierung der Menge an verwendetem Material, während die strukturelle Steifigkeit dieser Schiene beibehalten wird. Die so konzipierte Schiene ist aufgrund ihrer innovativen Eigenschaften insbesondere zur Verwendung in Verteilerschalttafeln für Niederspannungsanwendungen geeignet. Derartige Schalttafeln enthalten eine Vielzahl von elektrischen Vorrichtungen, wie z. B. Leistungsschalter und dergleichen, die elektrisch mit entsprechenden Stromschienen verbunden sind, wobei mindestens eine dieser nach einem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele ausgeführt sein kann.
Die so konzipierte Stromschiene kann zahlreiche Modifizierungen und Änderungen erfahren, die alle im Rahmen des Erfindungskonzepts liegen. Alle Details können ferner durch andere, technisch gleichwertige Elemente ersetzt werden.
In der praktischen Anwendung können alle verwendeten Materialien, solange sie mit der speziellen Verwendung kompatibel sind, sowie die Abmessungen je nach Anforderungen und Stand der Technik frei gewählt werden.

Claims

1. Stromschiene für eine elektrische Energieverteilung, umfassend einen Körper (100) aus einem leitenden Material, der wenigstens auf einer Seite (10, 20, 30, 40) mindestens einen Schlitz (1, 2, 3, 4, 5, 6) mit einem C-förmigen Querschnitt hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückwand des C-förmigen Schlitzes aus zwei im wesentlichen geraden Abschnitten (7, 8) besteht, die zwischen sich einen Winkel von weniger als 180º ausbilden.

2. Stromschiene für eine elektrische Energieverteilung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (100) einen im wesentlichen viereckigen Querschnitt hat.

3. Stromschiene für eine elektrische Energieverteilung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden im wesentlichen geraden Abschnitte (7, 8) einen Winkel zwischen 155º und 178º ausbilden.

4. Stromschiene für eine elektrische Energieverteilung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden im wesentlichen geraden Abschnitte (7, 8) einen Winkel zwischen 160º und 175º ausbilden.

5. Stromschiene für eine elektrische Energieverteilung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden im wesentlichen geraden Abschnitte (7, 8) einen Winkel zwischen 165º und 172º ausbilden.

6. Stromschiene nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (100) zwei C-förmige Schlitze (1, 2) hat, wobei ein erster Schlitz (1) auf einer ersten Seite (10) des Körpers und ein zweiter Schlitz (2) auf einer zweiten Seite (20) des Körpers (100) ausgebildet ist und die erste und die zweite Seite (10, 20) zueinander im wesentlichen parallel sind.

7. Stromschiene nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (100) drei C-förmige Schlitze (1, 2, 3) hat, wobei ein erster Schlitz (1) und ein zweiter Schlitz (2) auf zwei im wesentlichen parallelen Seiten (10, 20) des Körpers (100) ausgebildet sind, ein dritter Schlitz (3) entlang einer dritten Seite (30) des Körpers (100) ausgebildet ist und die dritte Seite (30) im wesentlichen senkrecht zu der ersten und der zweiten Seite (10, 20) ist.

8. Stromschiene nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (100) fünf C-förmige Schlitze hat, wobei ein erster Schlitz (1) und ein zweiter Schlitz (4) entlang einer ersten Seite (10) des Körpers (100) ausgebildet sind, ein dritter Schlitz (2) und ein vierter Schlitz (5) entlang einer zweiten Seite (20) des Körpers (100) ausgebildet sind, die erste und die zweite Seite (10, 20) zueinander im wesentlichen parallel sind und ein fünfter Schlitz (3) an einer dritten Seite (30) des Körpers (100) ausgebildet ist, die im wesentlichen senkrecht zu der ersten und der zweiten Seite (10, 20) ist.

9. Stromschiene nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (100) sechs C-förmige Schlitze hat, wobei ein erster Schlitz (1) und ein zweiter Schlitz (4) entlang einer ersten Seite (10) des Körpers (100) ausgebildet sind, wobei ein dritter Schlitz (2) und ein vierter Schlitz (5) entlang einer zweiten Seite (20) des Körpers (100) ausgebildet sind, die erste und die zweite Seite (10, 20) im wesentlichen parallel zueinander sind, ein fünfter Schlitz (3) und ein sechster Schlitz (6) an einer dritten Seite (30) bzw. an einer vierten Seite (40) ausgebildet sind und die dritte und die vierte Seite (30, 40) zueinander im wesentlichen parallel und zu der ersten Seite und der zweiten Seite (10, 20) senkrecht sind.

10. Schalttafel zur Verteilung elektrischer Energie, umfassend eine Vielzahl von elektrischen Vorrichtungen, wie beispielsweise Leistungsschalter und dergleichen, die mit entsprechenden Stromschienen elektrisch verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Stromschienen eine Stromschiene nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 ist.