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Die Erfindung betrifft eine Verteilerschiene gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Die elektrische Gebäudeinstallation wird meist beim Bau eines Gebäudes mit errichtet und in der Regel kaum verändert, da dies meist mit erheblichem Aufwand verbunden ist. Dies führt dazu, dass in vielen Gebäuden zwischenzeitlich betagte Schutztechnik für den Schutz von Menschenleben und den Gebäudeschutz verantwortlich ist. In den letzten Jahren wurde jedoch die elektrische Schutztechnik durch den Einsatz modernen Informationstechnologie stetig verbessert, sodass moderne Hausinstallationsanlagen nicht nur einen weitaus besseren und vielfältigeren Schutz von Lebewesen und Anlagen ermöglichen, sondern darüber hinaus auch eine wertvolle Hilfe bei der Suche und beim Beheben allfälliger Fehler bzw. Probleme darstellt.
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Diese neuartigen Geräte im Bereich der elektrischen Schutzmaßnahmen sind jedoch oftmals kostspielig und zudem ist deren Integration in ein bestehendes Gebäudeschutzkonzept oftmals problematisch, da hiefür in den Aufbau eines Schaltverteilers eingegriffen werden muss, wobei sich gezeigt hat, dass derartige Eingriffe oftmals selbst wieder Fehler verursachen. Neben den Kosten für die Neuanschaffung etwa eines „intelligenten“ Schaltgeräts, kommt daher auch erheblicher Installationsaufwand, was mit ein Grund für die geringe Akzeptanz und Verbreitung dieser neuen Technologie ist. Dadurch bleibt der Einsatz neuer Schutztechnik oftmals auf gewerbliche Neubauten beschränkt, während durchschnittliche Haushalte kaum in den Genuss des höheren Schutzes gelangen.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Verteilerschiene der eingangs genannten Art anzugeben, mit welcher die genannten Nachteile vermieden werden können, mit welcher einfach und unaufwendig die Sicherheit in elektrischen Anlagen erhöht werden kann.
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Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale des Patentanspruches 1 erreicht.
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Dadurch kann einfach die Sicherheit in elektrischen Anlagen erhöht werden. Dadurch können vor allem bestehende Anlagen einfach und ohne große finanzielle wie auch personelle Aufwendungen nachgerüstet werden. Dadurch ist es lediglich erforderlich die Verteilerschienen in einem Verteilerschrank zu ersetzen ohne die Schaltgeräte selbst zu verändern. Dadurch kann die gesamte Installationsanordnung um zusätzliche Funktionen wie etwa Lastmanagement oder eine ständige Überwachung der Stromaufnahme einzelner Zweige erweitert werden. Dadurch kann im Fehlerfall die Fehlersuche und Behebung vereinfacht werden. Dadurch kann bereits vor dem Notabschalten eines Leitungsschutzschalters eine entsprechende Warnung zur Verringerung des Strombezugs abgegeben werden, wodurch es erst gar nicht zu einem Notabschalten kommt und die Lebensdauer der verwendeten Schutzschaltgeräte deutlich verlängert wird. Dadurch kann sichergestellt werden, dass im Fehlerfall die verwendeten Schutzschalter sicher die Last abschalten.
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Die Unteransprüche betreffen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung. Ausdrücklich wird hiermit auf den Wortlaut der Patentansprüche Bezug genommen, wodurch die Ansprüche an dieser Stelle durch Bezugnahme in die Beschreibung eingefügt sind und als wörtlich wiedergegeben gelten.
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Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen, in welchen lediglich bevorzugte Ausführungsformen beispielhaft dargestellt sind, näher beschrieben. Dabei zeigt:
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1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer gegenständlichen Verteilerschiene im Aufriss;
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2 eine schematische Darstellung der Verteilerschiene gemäß 1 im Grundriss;
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3 eine schematische Darstellung einer Anordnung aus einer Verteilerschiene nach der Erfindung mit zwei Schaltgeräten; und
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4 ein Blockschaltbild einer Kontrolleinheit in einer erfindungsgemäßen Verteilerschiene.
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Die 1 bis 4 zeigen jeweils eine Verteilerschiene 1, insbesondere eine Niederspannungs-Verteilerschiene, wobei die Verteilerschiene 1 wenigstens eine erste Stromschiene 2 und eine zweite Stromschiene 3 aufweist, an welchen in vorgebbaren Abständen eine vorgebbare Mehrzahl Anschlusslaschen 4 angeordnet sind, wobei an den Anschlusslaschen 4 wenigstens der ersten Stromschiene 2 jeweils ein Stromsensor 5 angeordnet ist, wobei die Verteilerschiene 1 eine Kontrolleinheit 6 aufweist, und wobei die Stromsensoren 5 und die Kontrolleinheit 6 nachrichtentechnisch verbunden sind.
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Dadurch kann einfach die Sicherheit in elektrischen Anlagen erhöht werden. Dadurch können vor allem bestehende Anlagen einfach und ohne große finanzielle wie auch personelle Aufwendungen nachgerüstet werden. Dadurch ist es lediglich erforderlich die Verteilerschienen 1 in einem Verteilerschrank zu ersetzen ohne die Schaltgeräte selbst zu verändern. Dadurch kann die gesamte Installationsanordnung um zusätzliche Funktionen wie etwa Lastmanagement oder eine ständige Überwachung der Stromaufnahme einzelner Zweige erweitert werden. Dadurch kann im Fehlerfall die Fehlersuche und Behebung vereinfacht werden. Dadurch kann bereits vor dem Notabschalten eines Leitungsschutzschalters eine entsprechende Warnung zur Verringerung des Strombezugs abgegeben werden, wodurch es erst gar nicht zu einem Notabschalten kommt und die Lebensdauer der verwendeten Schutzschaltgeräte 10, 11 deutlich verlängert wird. Dadurch kann sichergestellt werden, dass im Fehlerfall die verwendeten Schutzschaltgeräte 10, 11 sicher die Last abschalten.
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Verteilerschienen 1, welche auch als Sammelschienen bezeichnet werden, sind weit verbreitet zur Verbindung elektrischer Schaltgeräte in Verteilerschränken. Insbesondere zur elektrischen Verbindung sog. Schutzschaltgeräte 10, 11 wie etwa Fehlerstromschutzschalter und Leitungsschutzschalter in Schaltschränken der Niederspannungstechnik bzw. der Hausinstalationstechnik. Als Niederspannungstechnik werden insbesondere Spannungen im Bereich des 240V/400V Drehstromnetzes angesehen. Die Verteilerschiene 1 weist bevorzugt wenigstens bereichsweise einen äußeren Isolierstoffmantel 17 auf.
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Eine Verteilerschiene 1 weist dabei wenigstens eine erste Stromschiene 2 und eine zweite Stromschiene 3 auf, welche in der Regel umfassend Kupfer ausgebildet sind. Diese Stromschienen 2, 3 sind meist als Leiter mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet und in dem Isolierstoffmantel 17 angeordnet, welcher hiezu etwa Schlitze aufweist, in welchen die Stromschienen 2, 3 angeordnet sind. Der Isolierstoffmantel 17 ist in den 1 bis 4 nur schematisch dargestellt. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Verteilerschiene 1 weitere Stromschienen, insbesondere insgesamt drei oder vier Stromschienen aufweisen kann. Die weitere Beschreibung der gegenständlichen Erfindung ist dabei auf weitere Stromschienen anzuwenden.
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Die erste Stromschiene 2 und eine zweite Stromschiene 3 weisen jeweils eine vorgebbare Mehrzahl Anschlusslaschen 4 auf, welche bevorzugt im Wesentlichen rechtwinkelig von den Stromschienen 2, 3 abstehen. Die Abschlusslaschen 4 sind dabei bevorzugt U-förmig ausgebildet, wodurch diese bei Anschluss eines Schaltgeräts eine Schraube einer Schraubanschlussklemme beidseitig umfassen können. Es können auch anders ausgestaltete Anschlusslaschen 4 vorgesehen sein. Bevorzugt weisen beide Stromschienen 2, 3 jeweils dieselbe Anzahl an Anschlusslaschen 4 auf, welche zudem in periodischen Abständen angeordnet sind.
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Es ist vorgesehen, dass an den Anschlusslaschen 4 wenigstens der ersten Stromschiene 2 jeweils ein Stromsensor 5 angeordnet ist. Durch die Stromsensoren 5 können die jeweils über die betreffende Anschlusslasche 4 fließenden Ströme detektiert werden. Der Stromsensor 5 ist dabei bevorzugt als Stromwandler ausgebildet, welcher die Anschlusslasche 4 wenigstens bereichsweise umschließt, wobei auch andere Ausführungen eines Stromsensors 5 vorgesehen sein können.
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Gemäß einer bevorzugt Ausführungsform ist vorgesehen, dass auch an den Anschlusslaschen 4 der zweiten Stromschiene 3 jeweils ein Stromsensor 5 angeordnet ist, wodurch auch die über deren Anschlusslaschen 4 fließenden Ströme detektiert und überwacht werden können.
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Weiters ist vorgesehen, dass die Verteilerschiene 1 eine Kontrolleinheit 6 aufweist, und dass die Stromsensoren 5 der ersten Stromschiene 2 und bevorzugt auch der zweiten Stromschiene 3 und die Kontrolleinheit 6 nachrichtentechnisch verbunden sind. Die Kontrolleinheit 6 kann dadurch jeweils die durch die einzelnen Stromsensoren 5 generierten Messsignale einlesen, und dadurch den Stromfluss über die Verteilerschiene 1 und die einzelnen Anschlusslaschen überwachen.
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Die Kontrolleinheit 6 ist dabei bevorzugt an einem Endbereich der Verteilerschiene 1 angeordnet. Dadurch besteht die Möglichkeit die Verteilerschiene 1 vom anderen Ende her frei abzulängen bzw. abzuschneiden und derart an die jeweiligen Anforderungen anzupassen. Dabei muss der Elektriker keine Rücksicht auf einen inneren Aufbau nehmen, sondern kann einfach die Verteilerschiene 1 zuschneiden. Dadurch kann ein Elektriker im Wesentlichen seinen gewohnten Arbeitsablauf beibehalten, wodurch Fehlerquellen vermieden werden und ein zügiges und fehlerfreies Arbeiten unterstützt wird.
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Die 1 und 2 zeigen einen Aufriss bzw. einen Grundriss einer bevorzugten Ausführungsform einer Verteilerschiene 1, wobei in 1 die Stromschienen 2, 3 nicht dargestellt sind, sondern nur die von diesen abgehenden Anschlusslaschen 4, und wobei in 2 auf die Darstellung der Verbindung zwischen den Stromsensoren 5 und der Kontrolleinheit 6 verzichtet wurde.
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3 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung aus einer Verteilerschiene 1 mit einem ersten Schutzschaltgerät 10, sowie einen zweiten Schutzschaltgerät 11, wobei weiters ein Wiedereinschaltgerät 12 durch strichlierte Linien angedeutet ist.
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Die Kontrolleinheit 6 ist bevorzugt als elektronische Schaltungsanordnung ausgebildet, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass diese einen Mikrocontroller 13, welcher auch als µC abgekürzt wird, und/oder einen speicherprogrammierbaren Logikbaustein, etwa einen FPGA, aufweist.
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Weiters weist die Kontrolleinheit 6, gemäß der in 4 dargestellten bevorzugten Ausführungsform, einen Analog/Digital-Konverter 14, auch als ADC abgekürzt, auf, sowie eine Energieversorgungseinheit 16, welche bevorzugt mit der ersten und zweiten Stromschiene 2, 3 in Verbindung steht. In 4 ist weiters die erste Stromschiene lediglich strichliert eingezeichnet.
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Die Kontrolleinheit 6 steht weiters mit den einzelnen Stromsensoren 5 in einer nachrichtentechnischen Verbindung 9. Diese nachrichtentechnischen Verbindung 9 ist dabei bevorzugt und wie in den 1, 3 und 4 dargestellt, leitungsgebunden ausgeführt, indem die einzelnen Stromsensoren 5 mittels drahtgebundener Leiter jeweils mit der Kontrolleinheit 6 verbunden sind. Es kann aber auch eine drahtlose nachrichtentechnische Verbindung, insbesondere mittels Funk, vorgesehen sein, wodurch auf die zusätzlichen Leitungen in der Verteilerschiene 1 verzichtet werden kann.
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Bevorzugt ist weiters vorgesehen, dass die Verteilerschiene 1 einen Spannungssensor 7 aufweist, zur Detektion der elektrischen Spannung zwischen der ersten Stromschiene 2 und der zweiten Stromschiene 3, und dass der Spannungssensor 7 und die Kontrolleinheit 6 nachrichtentechnisch verbunden sind. Ein derartiger Spannungssensor 7 ist bei den in den 1 bis 7 dargestellten Verteilerschienen 1 jeweils vorgesehen. Bei mehr als zwei Stromschienen 2, 3 in einer Verteilerschiene 1 sind bevorzugt zusätzliche Spannungssensoren vorgesehen, welche bevorzugt die elektrischen Spannungen zwischen sämtlichen Stromschienen detektiert und überwacht werden können. Durch die Überwachung der Spannung zwischen den einzelnen Stromschienen 2, 3 kann in Verbindung mit den Strömen über die einzelnen Anschlusslaschen 4 die jeweilige Leistungsaufnahme, bzw. zumindest die Blindleistungsaufnahme, detektiert werden. Zudem kann bei Überwachung der Spannungen zwischen mehreren Stromschienen 2, 3, etwa in einem Drehstromnetz, eine unsymmetrische Belastung desselben festgestellt und berücksichtigt werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Verteilerschiene 1 weitere Sensoren aufweist. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die Verteilerschiene 1 wenigstens einen Temperatursensor aufweist, welcher mit der Kontrolleinheit 6 nachrichtentechnisch verbunden ist. Da die Erwärmung einer Stromschiene 2, 3 direkt mit dem Stromfluss durch diese zusammenhängt, kann über einen Temperatursensor eine weitere Messgröße zur Bewertung des Zustandes der nachfolgenden elektrischen Installationsanordnung gewonnen werden. Weiters kann auch ein optischer Sensor vorgesehen sein, um Lichtbögen im Bereich der Verteilerschiene 1 zu erkennen.
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Die nachrichtentechnische Verbindung 9 des Spannungssensors 7, wie auch des Temperatursensor ist dabei bevorzugt analog der vorstehend beschriebenen nachrichtentechnischen Verbindung 9 zwischen den Stromsensoren 5 und der Kontrolleinheit 6 ausgebildet.
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Bevorzugt weist die Kontrolleinheit 6 weiters einen Multiplexer 15 auf, welcher die einzelnen Sensoren, daher Stromsensoren 5 und/oder Spannungssensor 7 und/oder Temperatursensor, vorgebbar steuerbar mit dem ADC 14 verbindet und über diesen mit dem µC 13.
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Es kann weiters vorgesehen sein, dass die Verteilerschiene 1 ein Bussystem zur Kommunikation mit wenigstens einem Schutzschaltgerät 10, 11 und/oder wenigstens einem Wiedereinschaltgerät 12 aufweist, welches an die betreffende Verteilerschiene 1 angeschlossen ist. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass an der Verteilerschiene 1 entsprechende Schnittstellen angeordnet sind. Mittels eines derartigen Bussystems, welches insbesondere als Feldbussystem, etwa gemäß EIB, ausgebildet ist, kann unmittelbar steuernd auf einzelne Schutzschaltgeräte 10, 11 bzw. etwa auf ein Wiedereinschaltgerät 12 eingewirkt werden.
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Die in den 1, 2 und 4 dargestellten bevorzugten Ausführungsformen einer Verteilerschiene 1 weisen zudem einen Daten-Ein- und/oder Ausgang 8, insbesondere eine Datenschnittstelle, auf, welcher Daten-Ein- und/oder Ausgang 8 mit der Kontrolleinheit 6 verbunden ist. Bevorzugt ist dieser Daten-Ein- und/oder Ausgang 8 zufolge Modbus, CAN, Ethernet oder USB ausgebildet, dieser kann aber auch als einfacher TTL-Ausgang ausgebildet sein. Mittels eines solchen Daten-Ein- und/oder Ausgangs 8 kann eine Kommunikation mit weiteren externen Komponenten, etwa einem PC oder einem Smartphone, erfolgen, wodurch die externe Überwachung einer angeschlossenen Installationsanordnung vereinfacht wird, es kann aber auch mittels dieser beispielsweise auf den bevorzugt vorgesehenen µC zugegriffen werden, etwa zum Zwecke eines Softwareupdates.
