EP0660444A1 - Niederspannungsverteiler - Google Patents

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Publication number
EP0660444A1
EP0660444A1 EP94810695A EP94810695A EP0660444A1 EP 0660444 A1 EP0660444 A1 EP 0660444A1 EP 94810695 A EP94810695 A EP 94810695A EP 94810695 A EP94810695 A EP 94810695A EP 0660444 A1 EP0660444 A1 EP 0660444A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
low
plug contact
voltage distributor
busbar
plug
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP94810695A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0660444B1 (de
Inventor
Werner Bührer
Fritz Ehrensperger
Hermann Kick
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Schweiz AG
ABB CMC Carl Meier AG
Original Assignee
CMC Carl Maier and Cie AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CMC Carl Maier and Cie AG filed Critical CMC Carl Maier and Cie AG
Publication of EP0660444A1 publication Critical patent/EP0660444A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0660444B1 publication Critical patent/EP0660444B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/02—Contact members
    • H01R13/03—Contact members characterised by the material, e.g. plating, or coating materials

Definitions

  • Low-voltage distributors serve to distribute the current fed in from a low-voltage network in a consumer system and typically have a busbar system, a feed-in device connecting the low-voltage network to the busbar system, and the busbar system with consumers, such as sockets or permanently installed large electrical devices, connecting built-in devices, such as line, residual current or motor circuit breakers.
  • Such low-voltage distributors carry operating currents up to 100 A and can handle short-circuit currents of 10kA and more.
  • a low-voltage distributor described in this prior art has a plug-in base holding busbars in addition to a supply device and built-in devices.
  • Each of the built-in devices is plugged into at least one self-resilient plug contact on one of the busbars and attached to the plug base.
  • the plug contact is floatingly mounted in a guide channel which serves to adapt the built-in device to the busbar and is connected in an electrically conductive manner to a connection terminal of the built-in device via a welded-on flexible conductor.
  • the busbar and the plug contact consist of an electrically highly conductive material, such as typically copper, brass or aluminum.
  • the busbar and plug contact may have a specific resistance due to the material's material resistance, but especially due to the continuously increasing contact resistance in the plug-in area, that of the busbar and the Heat the plug contact formed to an impermissibly high level.
  • the increase in the contact resistance is primarily due to the surrounding corrosive and / or oxidizing atmosphere as well as mechanical forces that are caused by expansion processes due to heating and cooling with changing loads during operation. Inadmissibly high heating can lead to a decrease in the spring force of the plug contact and thus to a further increase in the contact resistance.
  • the invention as specified in claim 1, is based on the object of specifying a low-voltage distributor of the type mentioned, which can be easily loaded with high operating currents over a long period of time while maintaining the given geometric dimensions.
  • the low-voltage distributor according to the invention is characterized in particular by the fact that it is able to carry significantly higher operating currents than the previously known low-voltage distributor, but nevertheless has the same compact design as this.
  • the clamping ring which increases the spring force of the plug contact can be omitted.
  • this is the result of a suitably designed and dimensioned current path. In this current path, the heating of the current-carrying parts caused by ohmic losses in the current conductors and at the contact resistance is substantially reduced compared to the corresponding current path in the low-voltage distributor according to the prior art.
  • the low-voltage distributor according to the invention differs slightly from the low-voltage distributor according to the prior art with regard to the geometrical design of its individual components, at most in the case of the busbar, and can therefore be produced practically with the same tools as the low-voltage distributor according to the prior art.
  • the low-voltage distributor according to the invention can be manufactured considerably more cost-effectively than the low-voltage distributor according to the prior art because the clamping ring which increases the spring force of the plug contact is eliminated.
  • the low-voltage distributor shown in the figure contains a plug-in base 10 made of polymeric material and having a substantially U-shaped profile with holders 11 for fixing busbars running perpendicular to the plane of the drawing, only one busbar 12 of which is shown.
  • This busbar has an essentially rectangular cross section and consists of unalloyed, preferably electrolytically produced and surface-coated copper.
  • Flexible hooks 13 are formed on the upper end of the left leg of the plug-in base 10 and are mounted in grooves 14 of a built-in device 15, for example a circuit breaker.
  • a built-in device 15 for example a circuit breaker.
  • At the upper end of the right leg recesses 16 are shown in dashed lines, in which molded, not marked noses on the housing 17 of the built-in device 15 engage.
  • the built-in device 15 is inserted into the plug base 10 and fastened to the plug base 10 by the interaction of the hooks 13 and the grooves 14 and the depressions 16 and the lugs formed on the housing 17.
  • a shift lever 18 is guided into the interior of the housing through the front of the housing 17, which is also made of polymer material.
  • the guide channel 19 serves to move a U-shaped plug contact 21 with tulip-shaped curved legs.
  • the base of the U is designed as a plate and has two guide elements (not shown in the figure) which are floatingly supported in the two guide grooves 20.
  • the base of the U which is in the form of a plate, is connected on the outside by cold welding, in particular by ultrasound or friction welding, to an end of an insulating conductor 22, which is preferably a flexible conductor 23.
  • the flexible conductor 23 is guided to the outside in the guide channel 19 and is electrically connected with its outer conductor end to a connecting terminal 24 of the built-in device 15.
  • the plug contact 21 is first brought into a position by moving it in the guide channel 19, in which it contacts the busbar 12 fixed in the plug-in base 10 flees. Depending on the phase of the busbar 12, this can be the case in the position of the busbar 12 shown in solid lines or in the two positions shown in broken lines.
  • the plug contact 21 is now fixed with a locking slide (not shown) and can no longer be moved along the guide channel. Since the guide elements of the plug contact 21 are adapted to the guide grooves 20 with a relatively large amount of play, the plug contact 21 is floating.
  • the busbar 12 consists of unalloyed copper.
  • Unalloyed copper has a very high conductivity and, despite its low hardness and strength, can be used as a material for the busbar 12 without any problems since, due to the floating mounting of the plug contact 21 and the flexible design of the conductor 23 in the current path, no significant mechanical forces are present even when subjected to excessive heating occur.
  • the busbar 12 has guide surfaces 25 formed by rounding its two upper edges, which enable the plug-in contact 21 to be plugged on relatively free of force and thus protect the soft material of the busbar 12.
  • a very substantial reduction in the ohmic resistance of the current path is achieved in that the contact resistance from the busbar 12 to the plug contact 21 is kept small during the operation of the low-voltage distributor, which often lasts for many years, by means of a suitably generated high contact force of the plug connection.
  • a material with a relaxation compared to brass or bronze is used for the plug contact 21.
  • the plug connection When the low-voltage distributor is operated with large currents, the plug connection then often heats up considerably, as with the usual contact materials for low-voltage distributors, such as brass or bronze. In contrast to these materials, however, due to the low relaxation, this does not lead to a noticeable decrease in the contact force of the plug-in connection and thus to an inadmissible increase in the contact resistance.
  • Low-alloy copper with nickel and silicon as alloy components has proven itself, such as in particular a copper alloy determined according to German standards with regard to its composition and material properties by the abbreviation CuNi2Si.
  • This alloy not only has good weldability, a sufficiently high electrical conductivity, high mechanical strength and good bendability and hardness, but is also characterized by a very high level of brass or bronze compared to the material usually used in low-voltage distributors as the material for plug contacts 21 low relaxation at temperatures up to 150 ° C. This favors its use as a material for self-resilient and welded plug contacts 21 in low-voltage distributors and enables the saving of a clamping ring required in low-voltage distributors according to the prior art.
  • Low-alloy copper with silver and phosphorus as alloy components such as in particular an alloy with the composition determined by the code CuAg0.1P according to German standards, has proven particularly useful for operating currents up to 100 A.
  • This copper alloy has a pure, unalloyed copper comparable electrical conductivity and good mechanical properties such as strength, hardness and flexibility. In addition, it shows a relatively low relaxation even at temperatures up to 150 ° C, so that a clamping ring, which is also recommended for reasons of increased safety, can be dimensioned relatively weak.
  • the plug contact 21 welded to the flexible conductor 23 can be easily stamped and bent from a sheet metal and subsequently cold Welding the flexible conductor 23, such as in particular friction or ultrasonic welding, are produced.
  • the plug contact 21 is connected to the flexible conductor 23 in a gentle cold welding process, since softening of parts of the plug contact 21 and thus a change in the structure of the alloy and an increase in relaxation are avoided.
  • the busbar 12 and the plug contact 21 are each provided with a surface coating which reduces the contact resistance from the busbar 12 to the plug contact 21 during operation of the distributor, and is preferably galvanically applied.
  • This surface coating is formed on the busbar 12 as well as on the plug contact 21 at least in two layers. This results in a particularly effective reduction in the contact resistance.
  • the lowest layer of the surface coating is a metallic material, preferably pure or low-alloy nickel, which prevents copper from diffusing out during operation of the low-voltage distributor.
  • the bottom layer of the surface coating which is preferably formed from nickel or a low-doped nickel alloy, the underlying material, i.e. the pure copper in the busbar 12 and the low-alloy copper in the plug contact 21, effectively protected against corrosion and oxidation.
  • a sufficient protective effect is achieved if the lowest layer of the surface coating has a thickness of 1 to 6, preferably 2 to 4 ⁇ m.
  • a metal material such as, in particular, pure or low-alloy tin or lead, is applied to the metal acting as a diffusion barrier for the copper, in particular thus the nickel or the nickel alloy, to facilitate the sliding of the plug contact 21 during a plug-in process.
  • a metal material such as, in particular, pure or low-alloy tin or lead
  • This flows during a mating process Material slightly and thereby increases the number of micro contact points. An oxidation layer that considerably increases the contact resistance is scraped away.
  • this upper layer of the surface coating prevents the effects of corrosion.
  • the described advantageous effects of the upper layer of the surface coating are achieved with thicknesses between 4 and 30, preferably between 6 and 10 ⁇ m.
  • a metallic material such as, in particular, pure or low-alloy silver, serving as additional corrosion and oxidation protection and at the same time having a particularly high electrical conductivity, is applied to the diffusion barrier.
  • this upper layer of the surface coating if it has a thickness of 2 to 10, preferably 5 to 8 ⁇ m.

Landscapes

  • Connections Effected By Soldering, Adhesion, Or Permanent Deformation (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

Der Niederspannungsverteiler weist einen Stecksockel (10) zum Halten von Sammelschienen auf sowie ein Einbaugerät (15), das mit einem selbstfedernden Steckkontakt (21) auf eine (12) der Sammelschienen gesteckt und auf dem Stecksockel (10) gehalten ist. Eine Anschlussklemme (24) des Einbaugerätes (15) ist über einen flexiblen Leiter (23) und den an den Leiter (23) geschweissten und im Gehäuse (17) des Einbaugerätes (15) schwimmend gelagerten Steckkontakt (21) mit der Sammelschiene (12) elektrisch leitend verbunden. Die Sammelschiene (12) ist aus unlegiertem Kupfer gebildet und weist das Aufstecken des Steckkontaktes (21) erleichternde Führungsflächen (25) auf. Der Steckkontakt (21) besteht aus einem Werkstoff mit einer gegenüber Messing oder Bronze verminderten Relaxation und ist mit dem flexiblen Leiter (23) in einem ein Erweichen des Steckkontaktes (21) verhindernden Schweissverfahren mit dem Steckkontakt (21) verbunden. Der Niederspannungsverteiler kann unter Beibehalt vorgebenener geometrischer Abmessungen über sehr lange Zeiträume problemlos mit hohen und in ihrer Stärke wechselnden Betriebsströmen belastet werden. <IMAGE>

Description

    TECHNISCHES GEBIET
  • Bei der Erfindung wird ausgegangen von einem Niederspannungsverteiler nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Niederspannungsverteiler dienen der Verteilung des aus einem Niederspannungsnetz eingespeisten Stromes in einer Verbraucheranlage und weisen typischerweise ein Sammelschienensystem, ein das Niederspannungsnetz mit dem Sammelschienensystem verbindendes Einspeisegerät sowie das Sammelschienensystem mit Verbrauchern, wie Steckdosen oder fest installierten Elektro-Grossgeräten, verbindende Einbaugeräte, wie Leitungs-, Fehlerstrom- oder Motor-Schutzschalter, auf. Solche Niederspannungsverteiler führen Betriebsströme bis zu 100 A und beherrschen Kurzschlussströme von 10kA und mehr.
    • STAND DER TECHNIK
  • Die Erfindung nimmt auf einen Stand der Technik Bezug, wie er in EP 0 229 590 B1 angegeben ist. Ein in diesem Stand der Technik beschriebener Niederspannungsverteiler weist neben einem Einspeisegerät und Einbaugeräten einen Sammelschienen haltenden Stecksockel auf. Jedes der Einbaugeräte ist mit mindestens einem selbstfedernden Steckkontakt auf eine der Sammelschienen gesteckt und am Stecksockel befestigt. Der Steckkontakt ist in einem der Anpassung des Einbaugerätes an die Sammelschiene dienenden Führungskanal schwimmend gelagert und ist über einen angeschweissten flexiblen Leiter mit einer Anschlussklemme des Einbaugerätes elektrisch leitend verbunden. Die Sammelschiene und der Steckkontakt bestehen aus einem elektrisch gut leitenden Material, wie typischerweise Kupfer, Messing oder Aluminium.
  • Wird ein solcher Niederspannungsverteiler über einen grossen Zeitraum mit hohen Betriebsströmen von beispielsweise 50 oder 100 A betrieben, so kann sich aufgrund des spezifischen Widerstandes des Materials von Sammelschiene und Steckkontakt, vor allem aber aufgrund des sich kontinuierlich erhöhenden Übergangswiderstandes im Steckbereich die von der Sammelschiene und dem Steckkontakt gebildete Steckverbindung unzulässig hoch erwärmen. Für die Erhöhung des Übergangswiderstandes verantwortlich sind vor allem die umgebende korrosiv und/oder oxidierend wirkende Atmosphäre sowie mechanische Kräfte, die durch Dehnungsvorgänge infolge Erwärmung und Abkühlung bei sich ändernder Belastung während des Betriebes hervorgerufen werden. Unzulässig hohe Erwärmung kann zum Nachlassen der Federkraft des Steckkontaktes und damit zu einem weiteren Anstieg des Übergangswiderstandes führen. Durch die schwimmende Anordnung des Steckkontaktes, die Verwendung elektrisch gut leitenden Materials, den flexiblen Verbindungsleiter, die selbstfedernde Ausbildung des Steckkontaktes und einen gegebenfalls zusätzlich verwendeten Spannring zur Unterstützung der Federkraft des Steckkontaktes werden die Erwärmung der Steckverbindung und deren Auswirkungen auf den von der Sammelschiene zur Anschlussklemme verlaufenden Strompfad wesentlich begrenzt.
    • KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Der Erfindung, wie sie in Patentanspruch 1 angegeben ist, liegt die Aufgabe zugrunde, einen Niederspannungsverteiler der eingangs genannten Art anzugeben, der unter Beibehalt vorgebenener geometrischer Abmessungen über sehr lange Zeiträume problemlos mit hohen Betriebsströmen belastet werden kann.
  • Der Niederspannungsverteiler nach der Erfindung zeichnet sich vor allem dadurch aus, dass er in der Lage ist, wesentlich höhere Betriebströme zu führen als der vorbekannte Niederspannungsverteiler, aber dennoch die gleiche kompakte Bauweise wie dieser aufweist. Zudem kann gegenüber einem vergleichbar belasteten Niederspannungsverteiler nach dem Stand der Technik der die Federkraft des Steckkontaktes erhöhende Spannring entfallen. Dies ist zum einen die Folge eines geeignet ausgebildeten und bemessenen Strompfades. In diesem Strompfad ist die infolge ohmscher Verluste in den Stromleitern und am Übergangswiderstand hervorgerufene Erwärmung der stromführenden Teile gegenüber dem entsprechenden Strompfad beim Niederspannungsverteiler nach dem Stand der Technik wesentlich reduziert. Zum anderen ist dies aber auch dadurch bedingt, dass durch geeignete Auswahl und Verarbeitung des Werkstoffs des Steckkontaktes eine Steckverbindung vorgesehen ist, die auch nach langandauernden und wechselnden Belastungen durch hohe Betriebsströme noch eine äusserst hohe Kontaktkraft aufweist. Hierzu wird ein Werkstoff für den Steckkontakt verwendet, der gegenüber üblicherweise eingesetztem Werkstoff, wie insbesondere Messing oder Bronze, eine wesentlich verringerte Relaxation aufweist und der zugleich in einem seine geringe Relaxation erhaltenden, schonenden Kaltschweissverfahren mit dem an die Anschlussklemme des Einbaugerätes geführten flexiblen Leiter verbunden ist.
  • Der Niederspannungsverteiler nach der Erfindung weicht vom Niederspannungsverteiler nach dem Stand der Technik hinsichtlich der geometrischen Ausbildung seiner einzelnen Komponenten allenfalls bei der Sammelschiene geringfügig ab und kann daher praktisch mit den gleichen Werkzeugen angefertigt werden wie der Niederspannungsverteiler nach dem Stand der Technik. Bei vergleichbarer Belastbarkeit kann der Niederspannungsverteiler nach der Erfindung wegen des Entfallens des die Federkraft des Steckkontaktes erhöhenden Spannringes erheblich kostengünstiger hergestellt werden als der Niederspannungsverteiler nach dem Stand der Technik.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung und die damit erzielbaren weiteren Vorteile werden nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • In dieser Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt, und zwar zeigt die einzige Figur eine Aufsicht auf eine teilweise im Schnitt dargestellte Ausführungsform des Niederspannungsverteilers nach der Erfindung.
    • WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • Der in der Figur dargestellte Niederspannungsverteiler enthält einen aus polymerem Material geformten Stecksockel 10 von im wesentlichen U-förmigem Profil mit Halterungen 11 zur Fixierung von senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden Sammelschienen, von denen nur eine Sammelschiene 12 dargestellt ist. Diese Sammelschiene weist im wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf und besteht aus unlegiertem, vorzugsweise elektrolytisch hergestelltem und oberflächenbeschichtetem Kupfer. Am oberen Ende des linken Schenkels des Stecksockels 10 sind flexible Häkchen 13 angeformt, welche in Nuten 14 eines beispielsweise als Leitungsschutzschalter ausgebildeten Einbaugerätes 15 gelagert sind. Am oberen Ende des rechten Schenkels sind gestrichelt dargestellte Vertiefungen 16 vorgesehen, in die an das Gehäuse 17 des Einbaugerätes 15 angeformte, nicht gekennzeichnete Nasen eingreifen.
  • Im dargestellten Zustand ist das Einbaugerät 15 in den Stecksockel 10 eingesteckt und durch das Zusammenwirken der Häkchen 13 und der Nuten 14 sowie der Vertiefungen 16 und der an das Gehäuse 17 angeformten Nasen am Stecksockel 10 befestigt.
  • Durch die Frontseite des ebenfalls aus polymerem Material geformten Gehäuses 17 ist ein Schalthebel 18 ins Gehäuseinnere geführt. In die mit dem Stecksockel 10 zusammenwirkende Rückseite des Einbaugerätes 15 ist ein in der Zeichenebene auf die rechte Seitenfläche erstreckter Führungskanal 19 eingearbeitet. Dieser Führungskanal ist seitlich von zwei zueinander parallel erstreckten Führungsnuten 20, von denen nur die unterhalb der Zeichenebene liegende ersichtlich ist, begrenzt. Der Führungskanal 19 dient der Verschiebung eines U-förmig ausgebildeten Steckkontakts 21 mit tulpenförmig gekrümmten Schenkeln. Die Basis des U ist als Platte ausgebildet und weist zwei aus der Figur nicht ersichtliche Führungselemente auf, die in den beiden Führungsnuten 20 schwimmend gelagert sind. Die als Platte ausgebildete Basis des U ist auf der Aussenseite durch Kaltschweissen, insbesondere durch Ultraschall- oder Reibschweissen, mit einem aus einer Isolierung 22 geführten Ende eines vorzugsweise als Litze ausgebildeten flexiblen Leiters 23 verbunden. Der flexible Leiter 23 ist im Führungskanal 19 nach aussen geführt und ist mit seinem aussenliegenden Leiterende mit einer Anschlussklemme 24 des Einbaugeräts 15 galvanisch verbunden.
  • Vor dem Aufstecken des Einbaugerätes 15 auf die Sammelschiene 12 und den Stecksockel 10 und dem Fixieren des aufgesteckten Einbaugerätes 15 am Stecksockel 10 wird der Steckkontakt 21 durch Verschieben im Führungskanal 19 zunächst in eine Lage gebracht, in der er mit der im Stecksockel 10 fixierten Sammelschiene 12 fluchtet. Dies kann je nach Phase der Sammelschiene 12 in der ausgezogen dargestellten oder in den beiden gestrichelt dargestellten Positionen der Sammelschiene 12 der Fall sein. Der Steckkontakt 21 wird nun mit einem nicht ersichtlichen Arretierschieber festgesetzt und kann nun längs des Führungskanals nicht mehr verschoben werden. Da die Führungselemente des Steckkontaktes 21 mit relativ viel Spiel an die Führungsnuten 20 angepasst sind, ist der Steckkontakt 21 schwimmend gelagert. Beim Aufstekken auf die Sammelschiene 12 und bei thermischer Wechselbelastung infolge von Materialdehnungen entstehende Kräfte wirken sich daher im Strompfad von der Sammelschiene 12 zur Anschlussklemme 24 nicht aus. Hierdurch und durch eine hohe Federkraft des selbstfedernden Steckkontakts 21 ist bereits über verhältnismässig grosse Zeiträume ein niederohmiger Strompfad gewährleistet.
  • Eine zusätzliche Verringerung des ohmschen Widerstandes des Strompfades wird dadurch erreicht, dass die Sammelschiene 12 aus unlegiertem Kupfer besteht. Unlegiertes Kupfer weist eine sehr hohe Leitfähigkeit auf und ist trotz geringer Härte und Festigkeit problemlos als Werkstoff für die Sammelschiene 12 zu verwenden, da wegen der schwimmenden Lagerung des Steckkontaktes 21 und der flexiblen Ausbildung des Leiters 23 im Strompfad selbst bei starker Erwärmung keine wesentlichen mechanischen Kräfte auftreten. Zugleich weist die Sammelschiene 12 durch Verrundung ihrer beiden oberen Kanten gebildete Führungsflächen 25 auf, welche ein verhältnismässig kräftefreies Aufstecken des Steckkontakts 21 ermöglichen und damit den weichen Werkstoff der Sammelschiene 12 schonen.
  • Eine ganz wesentliche Verringerung des ohmschen Widerstandes des Strompfades wird dadurch erreicht, dass der Übergangswiderstand von der Sammelschiene 12 auf den Steckkontakt 21 während des oft viele Jahre währenden Betriebs des Niederspannungsverteilers durch eine geeignet erzeugte hohe Kontaktkraft der Steckverbindung klein gehalten wird. Zu diesem Zweck wird für den Steckkontakt 21 ein Werkstoff mit einer gegenüber Messing oder Bronze verminderten Relaxation eingesetzt. Bei Betrieb des Niederspannungsverteilers mit grossen Strömen erwärmt sich dann zwar wie bei den üblichen Kontaktwerkstoffen für Niederspannungsverteiler, wie etwa Messing oder Bronze, die Steckverbindung oft ganz erheblich. Im Unterschied zu diesen Werkstoffen führt dies wegen der geringen Relaxation jedoch zu keinem merklichen Nachlassen der Kontaktkraft der Steckverbindung und damit auch zu keiner unzulässigen Erhöhung des Übergangswiderstands. Als geeigneter Werkstoff für Betriebsströme bis 50 A hat sich hierbei niedriglegiertes Kupfer mit Nickel und Silicium als Legierungsbestandteilen bewährt, wie insbesondere eine nach deutschen Normen hinsichtlich ihrer Zusammensetzung und ihrer Werkstoffeigenschaften durch das Kurzzeichen CuNi2Si bestimmte Kupferlegierung. Diese Legierung weist nicht nur gute Schweissbarkeit, eine ausreichend hohe elektrische Leitfähigkeit, hohe mechanische Festigkeit sowie gute Biegbarbeit und Härte auf, sondern zeichnet sich vor allem auch durch eine verglichen mit dem üblicherweise in Niederspannungsverteilern als Werkstoff für Steckkontakte 21 verwendeten Messing oder Bronze durch eine sehr geringe Relaxation bei Temperaturen bis zu 150°C aus. Dies begünstigt seinen Einsatz als Werkstoff für selbstfedernde und geschweisste Steckkontakte 21 in Niederspannungsverteilern ganz wesentlich und ermöglicht die Einsparung eines bei Niederspannungsverteilern nach dem Stand der Technik benötigten Spannringes.
  • Für Betriebsströme bis 100 A besonders bewährt hat sich als Werkstoff für den Steckkontakt niedriglegiertes Kupfer mit Silber und Phosphor als Legierungsbestandteilen, wie insbesondere eine Legierung mit der nach deutschen Normen durch das Kurzzeichen CuAg0,1P bestimmten Zusammensetzung. Diese Kupferlegierung weist eine reinem, unlegiertem Kupfer vergleichbare elektrische Leitfähigkeit sowie gute mechanische Eigenschaften wie Festigkeit, Härte und Biegbarkeit, auf. Zudem zeigt sie auch bei Temperaturen bis 150°C eine relativ geringe Relaxation, so dass ein vor allem aus Gründen einer erhöhten Sicherheit zusätzlich zu empfehlender Spannring relativ schwach dimensioniert werden kann.
  • Da die zuvor erwähnten Legierungen neben guter elektrischer Leitfähigkeit, ausreichender Härte und Festigkeit und geringer Relaxation auch eine gute Bieg- und Schweissbarkeit aufweisen, kann der mit dem flexiblen Leiter 23 verschweisste Steckkontakt 21 in einfacher Weise durch Stanzen und Biegen aus einem Blech sowie durch nachfolgendes kaltes Anschweissen des flexiblen Leiters 23, wie insbesondere Reib- oder Ultraschallschweissen, hergestellt werden. Hierbei ist es wichtig, dass der Steckkontakt 21 mit dem flexiblen Leiter 23 im schonenden Kaltschweissverfahren verbunden wird, da so ein Erweichen von Teilen des Steckkontakts 21 und damit eine Änderung des Gefüges der Legierung und ein Ansteigen der Relaxation vermieden werden.
  • Die Sammelschiene 12 und der Steckkontakt 21 sind jeweils mit einer den Übergangswiderstand von der Sammelschiene 12 auf den Steckkontakt 21 bei Betrieb des Verteilers herabsetzenden, vorzugsweise galvanisch aufgebrachten, Oberflächenbeschichtung versehen. Diese Oberflächenbeschichtung ist sowohl auf der Sammelschiene 12 als auch auf dem Steckkontakt 21 zumindest zweilagig ausgebildet. Hierdurch wird eine besonders wirkungsvolle Herabsetzung des Übergangswiderstandes erreicht.
  • Sowohl auf der Sammelschiene 12 als auch auf dem Steckkontakt 21 ist als unterste Lage der Oberflächenbeschichtung ein das Ausdiffundieren von Kupfer bei Betrieb des Niederspannungsverteilers verhindernder metallener Werkstoff, vorzugsweise reines oder niedriglegiertes Nickel, aufgebracht. Zugleich wird durch die vorzugsweise aus Nickel oder einer niedrigdotierten Nickellegierung gebildete unterste Lage der Oberflächenbeschichtung der darunterliegende Werkstoff, d.h. bei der Sammelschiene 12 das reine Kupfer und bei dem Steckkontakt 21 das niedriglegierte Kupfer, wirksam vor Korrosion und Oxidation geschützt. Eine ausreichende Schutzwirkung wird dann erreicht, wenn die unterste Lage der Oberflächenbeschichtung eine Dicke von 1 bis 6, vorzugsweise von 2 bis 4 µm, aufweist.
  • Auf Sammelschiene 12 und Steckkontakt 21 sind als oberste Lage der Oberflächenbeschichtung unterschiedliche Werkstoffe vorgesehen. Bei der Sammelschiene 12 ist auf das als Diffusionsbarriere für das Kupfer wirkende Metall, insbesondere also das Nickel oder die Nickellegierung, ein das Gleiten des Steckkontaktes 21 bei einem Steckvorgang erleichternder metallener Werkstoff, wie insbesondere reines oder niedriglegiertes Zinn oder Blei aufgebracht. Bei einem Steckvorgang fliesst dieser Werkstoff geringfügig und vergrössert dadurch die Anzahl der Mikrokontaktstellen. Eine den Übergangswiderstand erheblich vergrössernde Oxidationsschicht wird hierbei weggeschabt. Zugleich verhindert diese obere Lage der Oberflächenbeschichtung Korrosioneinflüsse. Die beschriebenen vorteilhaften Wirkungen der oberen Lage der Oberflächenbeschichtung werden mit Dicken zwischen 4 und 30, vorzugsweise zwischen 6 und 10 µm, erreicht.
  • Beim Steckkontakt 21 ist auf die Diffusionsbarriere ein als zusätzlicher Korrosions- und Oxidationsschutz dienender und zugleich eine besonders hohe elektrische Leitfähigkeit aufweisender metallener Werkstoff, wie insbesondere reines oder niedriglegiertes Silber, aufgebracht. Günstige Wirkungen werden mit dieser oberen Lage der Oberflächenbeschichtung dann erreicht, wenn sie eine Dicke von 2 bis 10, vorzugsweise 5 bis 8 µm, aufweist.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 10
    Stecksockel
    11
    Halterungen
    12
    Sammelschiene
    13
    Häkchen
    14
    Nuten
    15
    Einbaugerät
    16
    Vertiefungen
    17
    Gehäuse
    18
    Schalthebel
    19
    Führungskanal
    20
    Führungsnuten
    21
    Steckkontakt
    22
    Isolierung
    23
    flexibler Leiter
    24
    Anschlussklemme
    25
    Führungsflächen

Claims (15)

  1. Niederspannungsverteiler mit einem Sammelschienen haltenden Stecksockel (10) und mit einem mit mindestens einem selbstfedernden Steckkontakt (21) auf eine (12) der Sammelschienen gesteckten und auf dem Stecksockel (10) gehaltenen Einbaugerät (15), bei dem eine Anschlussklemme (24) des Einbaugerätes (15) über mindestens einen flexiblen Leiter (23) und den an den Leiter (23) geschweissten und im Gehäuse (17) des Einbaugerätes (15) schwimmend gelagerten Steckkontakt (15) mit der Sammelschiene (12) elektrisch leitend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelschiene (12) aus unlegiertem Kupfer gebildet ist und das Aufstecken des Steckkontaktes (21) erleichternde Führungsflächen (25) aufweist, und dass der Steckkontakt (15) aus einem Werkstoff mit einer gegenüber Messing oder Bronze verminderten Relaxation besteht und mit dem flexiblen Leiter (23) in einem ein Erweichen des Steckkontaktes (15) verhindernden Schweissverfahren mit dem Steckkontakt (21) verbunden ist.
  2. Niederspannungsverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff des Steckkontaktes (21) eine niedriglegierte Kupferlegierung mit Nickel und Silicium als Legierungsbestandteilen ist.
  3. Niederspannungsverteiler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupferlegierung eine nach deutschen Normen durch das Kurzzeichen CuNi2Si bestimmte Zusammensetzung aufweist.
  4. Niederspannungsverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff des Steckkontaktes (21) eine niedriglegierte Kupferlegierung mit Silber und Phosphor als Legierungsbestandteilen ist.
  5. Niederspannungsverteiler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupferlegierung eine nach deutschen Normen durch das Kurzzeichen CuAg0,1P bestimmte Zusammensetzung aufweist.
  6. Niederspannungsverteiler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckkontakt (21) zusätzlich einen Spannring aufweist.
  7. Niederspannungsverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der flexible Leiter (23) durch Kaltschweissen, wie insbesondere Reibschweissen oder Ultraschallschweissen, mit dem Steckkontakt (21) verbunden ist.
  8. Niederspannungsverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelschiene (12) und der Steckkontakt (21) jeweils mit einer den Übergangswiderstand von der Sammelschiene (12) auf den Steckkontakt (21) bei Betrieb des Verteilers herabsetzende Oberflächenbeschichtung versehen sind.
  9. Niederspannungsverteiler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbeschichtung sowohl auf der Sammelschiene (12) als auch auf dem Steckkontakt (21) zumindest zweilagig ausgebildet ist.
  10. Niederspannungsverteiler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl auf der Sammelschiene (12) als auch auf dem Steckkontakt (21) als unterste Lage der Oberflächenbeschichtung ein das Ausdiffundieren von Kupfer bei Betrieb des Niederspannungsverteilers verhindernder metallener Werkstoff, vorzugsweise reines oder niedriglegiertes Nickel, aufgebracht ist.
  11. Niederspannungsverteiler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die unterste Lage der Oberflächenbeschichtung eine Dicke von 1 bis 6, vorzugsweise von 2 bis 4 µm, aufweist.
  12. Niederspannungsverteiler nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelschiene (12) als oberste Lage der Oberflächenbeschichtung einen das Gleiten des Steckkontaktes (21) bei einem Steckvorgang erleichternden Werkstoff, wie insbesondere reines oder niedriglegiertes Zinn oder Blei aufweist.
  13. Niederspannungsverteiler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die oberste Lage der Oberflächenbeschichtung eine Dicke von 4 bis 30, vorzugsweise von 6 bis 10 µm, aufweist.
  14. Niederspannungsverteiler nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckkontakt (21) als oberste Lage der Oberflächenbeschichtung einen metallenen Werkstoff hoher Leitfähigkeit, wie insbesondere reines oder niedriglegiertes Silber, aufweist.
  15. Niederspannungsverteiler nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die oberste Lage der Oberflächenbeschichtung eine Dicke von 2 bis 10, vorzugsweise 5 bis 8 µm, aufweist.
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