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Die Erfindung betrifft eine elektrische Anschlusseinrichtung zum Anschluss mindestens eines elektrischen Gerätes an einen kabelmantelfreien Abschnitt eines mehradrigen Kabels, mit mehreren Schneidklemmen zum Kontaktieren der Adern, mit einer die Schneidklemmen in ihrem Inneren einhausenden Gehäuseeinrichtung und mit einer Anordnung von Anschlusselementen für das elektrische Gerät, wobei jedes der Anschlusselemente an je eine der Schneidklemmen elektrisch angeschlossen oder zumindest elektrisch angekoppelt ist.
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Derartige elektrische Anschlusseinrichtungen sind beispielsweise als Kabelanschlussstecker zum Anschluss von elektrischen Geräten an kabelmantelfreie Endanschnitte von mehradrigen Rund-Kabeln bekannt. Dabei wird das entsprechende Gerät beispielsweise über das Kabel und die Anschlusseinrichtung mit elektrischer Energie versorgt.
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Heutige Energieverteiler beruhen auf dem Prinzip des Kabelabzweiges. Entweder werden zwei Kabel unter einen Klemmpunkt oder über zwei Klemmpunkte auf ein gemeinsames Potential gelegt. Der Kabelabzweig ist dann entweder steckbar oder ebenfalls auf einem dritten Klemmpunkt fest angeschlossen, wie etwa bei Klemmenkästen. Übliche Anschlusstechniken sind dabei Crimpen, Schrauben, etc. Die bereits erwähnten Kabelanschlussstecker sind als Kabelabzweige jedoch ungeeignet, da sie nur für ein Kabelende vorgesehen sind.
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Aus dem Automotive-Bereich sind für die dort typischen Kraftfahrzeug-Bordspannungen von 12V Kabelabzweige für einadrige Kabel mit Leitungsquerschnitten von 1,5mm2 bis 2,5mm2 bekannt, die Schneidkontakte aufweisen. Derartige Kabelabzweige werden auch als Leitungsverbinder oder umgangssprachlich auch als Stromdiebe bezeichnet. Die Bordspannung eines Kraftfahrzeugs liegt im Allgemeinen im niedrigen Kleinspannungsbereich, bei dem auf einen Berührschutz verzichtet werden kann (Kleinspannung: engl. Extra Low Voltage, ELV).
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine preisgünstige Anschlusseinrichtung anzugeben, die einen einfachen und bequemen Anschluss eines Gerätes an einen beliebigen Kabelabschnitt eines mehradrigen Kabels ermöglicht.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Bei der erfindungsgemäßen Anschlusseinrichtung ist vorgesehen, dass die Gehäuseeinrichtung zumindest einen Durchbruch zum Herausführen von zwei den Abschnitt begrenzenden Nachbarabschnitten des Kabels aus dem Inneren der Gehäuseeinrichtung heraus aufweist. Bei dem kabelmantelfreien Abschnitt kann es sich also um einen beliebigen Mittelabschnitt handeln. Dadurch kann nun mittels der elektrischen Anschlusseinrichtung ein Kabelabzweig gebildet werden. Die benachbarten Kabelabschnitte, also die Nachbarabschnitte, sind bevorzugt Kabelabschnitte mit einem die Adern umgreifenden Kabelmantel. Der zumindest eine Durchbruch führt vom Inneren der Gehäuseeinrichtung in den Außenbereich der Gehäuseeinrichtung hinaus. Er ist bevorzugt für die den Abschnitt begrenzenden benachbarten Kabelabschnitte mit einem die Adern umgreifenden Kabelmantel ausgelegt. Das Kabel könnte prinzipiell ein Flachbandkabel sein, doch bevorzugt ist das Kabel ein Rund-Kabel, also ein Kabel mit rundem Querschnitt. Der mindestens eine Durchbruch ist an die Kabelform angepasst, also insbesondere ein Durchbruch mit kreisrunder Öffnung.
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Die Schneidklemmen der Anschlusseinrichtung sind auch als IDC-Kontakte (IDC: Insulation Displacement Connector) bekannt. Jede dieser Schneidklemmen weist ein Klemmenmaul auf, in das die entsprechende isolierte Ader bis zu einer Endposition eingeschoben werden kann, in der die Schneide der Schneidklemme die Aderisolation eingeschnitten hat und den Leitungsteil der Ader elektrisch kontaktiert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gehäuseeinrichtung mehrteilig ausgebildet ist, wobei ein erstes der Gehäuseteile als ein die Schneidklemmen tragender Klemmenträger ausgebildet ist und ein zweites der Gehäuseteile derart ausgebildet ist, dass es beim Schließen der Gehäuseeinrichtung jede der Adern des kabelmantelfreien Abschnitts in eine der Schneidklemmen des Klemmenträgers drückt. Mittels des zweiten Gehäuseteils werden die Adern sortiert und für die Schneidklemmen positioniert.
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Bevorzugt sind die Schneidklemmen auf der Innenseite des ersten Gehäuseteils kreisförmig, also auf einer (gedachten) Kreislinie, angeordnet.
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Bei einer Anschlusseinrichtung mit einer solchen mehrteiligen Gehäuseeinrichtung ist insbesondere vorgesehenen, dass das erste Gehäuseteil und/oder das zweite Gehäuseteil Führungsstrukturen zur Vorgabe der Relativbewegung dieser beiden Gehäuseteile zueinander beim Schließen der Gehäuseeinrichtung aufweist. Mittels dieser Führungsstrukturen werden die den Schneidklemmen in einem vorgelagerten Arbeitsschritt zugeordneten Adern in das Klemmenmaul der jeweiligen Schneidklemme eingepresst.
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Die Schneidklemmen sind alle parallel zueinander in Richtung der Relativbewegung des zweiten Gehäuseteils zum ersten Gehäuseteil ausgerichtet, wobei bei zusammengefügten Gehäuseteilen das Klemmenmaul jeder der Schneidklemmen dem zweiten Gehäuseteil zugewandt ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in jedem der beiden Gehäuseteile, also des ersten und des zweiten Gehäuseteils, je ein Teil des mindestens einen Durchbruchs ausgebildet.
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Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gehäuseeinrichtung ein als Gehäusedeckel ausgebildetes drittes Gehäuseteil aufweist, das im geschlossen Zustand der Gehäuseeinrichtung auf der dem ersten Gehäuseteil gegenüberliegenden Seite des zweiten Gehäuseteils angeordnet ist. Dieser Gehäusedeckel ist im einfachsten Teil plattenförmig ausgebildet.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gehäuseeinrichtung zwei Durchbrüche zum Herausführen der beiden den Abschnitt begrenzenden Nachbarabschnitte des Kabels aus dem Inneren der Gehäuseeinrichtung heraus aufweist. Bei einer mehrteiligen Gehäuseeinrichtung ist dann bevorzugt in dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil je ein Teil des ersten Durchbruchs und je ein Teil des zweiten Durchbruchs ausgebildet. Die Adern des kabelmantelfreien Abschnitt verlaufen im Wesentlichen in der Verbindungsebene zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem zweiten Gehäuseteil.
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Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass die beiden Durchbrüche auf einander gegenüberliegenden Seiten der Gehäuseeinrichtung angeordnet sind. Es ergibt sich ein im Wesentlichen T-förmiger Kabelabzweig.
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Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gehäuseeinrichtung in der Draufsicht im Wesentlichen S-förmig ausgestaltet ist.
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Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass die Durchbrüche an den beiden Enden der S-Form angeordnet sind. Die beiden Enden sind dabei auf einander gegenüberliegenden Seiten der Gehäuseeinrichtung angeordnet.
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Mit Vorteil ist vorgesehen, dass die Anschlusseinrichtung weiterhin einen zwischen die Schneidklemmen und die Anschlusselemente zwischengeschalteten Frequenzumrichter aufweist.
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Die elektrische Anschlusseinrichtung ist insbesondere eine Anschlusseinrichtung für Spannungen oberhalb des Kleinspannungsbereiches (Kleinspannung: AC bis 50 Volt Effektivwert und DC bis 75 Volt). Bei einer solchen Anschlusseinrichtung für Spannungen oberhalb des Kleinspannungsbereiches sind die Anschlusselemente immer berührgeschützt. Die elektrische Anschlusseinrichtung ist besonders bevorzugt eine Anschlusseinrichtung für 400V Drehstrom. Ein entsprechendes Kabel hat fünf Adern. Entsprechend hat die elektrische Anschlusseinrichtung fünf Schneidklemmen und auch fünf Anschlusselemente.
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Schließlich ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Anschlusseinrichtung weiterhin eine Anschlussbuchse aufweist, die die Anordnung von Anschlusselementen umfasst. In diese Anschlussbuchse kann ein Anschlussstecker des anzuschließenden Gerätes eingesteckt werden. Bei einer Anschlusseinrichtung für 400V Drehstrom ist diese Anschlussbuchse beispielsweise eine CEE-Steckdose (5 × 16A/400V).
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Die Erfindung betrifft weiterhin einen Energiebus zur Energieversorgung von zumindest einem Gerät. Ein solcher Energiebus umfasst ein mehradriges Kabel und zumindest eine an das Kabel angeschlossene Anschlusseinrichtung zum Anschluss des mindestens einen elektrischen Gerätes an das Kabel, wobei die Anschlusseinrichtung als vorstehend genannte Anschlusseinrichtung ausgebildet ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert.
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Es zeigen
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1 eine elektrische Anschlusseinrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer Explosionsdarstellung,
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2 ein Gehäuseteil der in 1 gezeigten elektrischen Anschlusseinrichtung,
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3 die elektrische Anschlusseinrichtung der 1 in einer Explosionsdarstellung aus einer anderen Perspektive und
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4 die montierte elektrische Anschlusseinrichtung der 1.
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Die 1 zeigt eine elektrische Anschlusseinrichtung 10 in einer Explosionsdarstellung. Die elektrische Anschlusseinrichtung 10 dient zum Anschluss mindestens eines (nicht gezeigten) elektrischen Gerätes an ein mehradriges Kabel 12, genauer gesagt an einen in 2 gezeigten kabelmantelfreien Mittelabschnitt 14 eines solchen mehradrigen Kabels 12. Im gezeigten Beispiel weist das mehradrige Kabel 12 fünf isolierte Adern 16 auf und ist als Rundkabel 18 ausgebildet. In den beiden den kabelmantelfreien Mittelabschnitt 14 umgebenden Nachbarabschnitten 20, 22 sind die isolierten Adern 16 hingegen noch einmal gemeinsam von einem Kabelmantel umgeben.
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Die elektrische Anschlusseinrichtung 10 weist eine Gehäuseeinrichtung 24 auf, die mehrteilig ausgebildet ist, wobei ein erstes Gehäuseteile 26 als Klemmenträger ausgebildet ist, der auf seiner in das Innere 28 der Gehäuseeinrichtung 24 weisenden Seite 30 mehrere (im Beispiel genau fünf) Schneidklemmen 32 trägt und ein zweites Gehäuseteile 34 derart ausgebildet ist, dass es beim Schließen der Gehäuseeinrichtung 24 jede der Adern 16 des kabelmantelfreien Mittelabschnitts 14 in das Klemmenmaul einer der Schneidklemmen 32 drückt.
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Weiterhin weist die Anschlusseinrichtung 10 ein als plattenförmiger Gehäusedeckel ausgebildetes drittes Gehäuseteil 36 auf, das im geschlossen Zustand der Gehäuseeinrichtung 24 auf der dem ersten Gehäuseteil 26 gegenüberliegenden Seite des zweiten Gehäuseteils 34 angeordnet ist. Somit haust die Gehäuseeinrichtung 24 die Schneidklemmen 32 in ihrem Inneren 28 ein. Weiterhin weist die Gehäuseeinrichtung 24 zwei Durchbrüche 38, 40 zum Herausführen der beiden den Abschnitt begrenzenden Nachbarabschnitten 20, 22 des Kabels 12 aus dem Inneren 28 der Gehäuseeinrichtung 24 heraus auf. Die beiden Durchbrüche 38, 40 sind an einander gegenüberliegenden Enden der Gehäuseeinrichtung 24 angeordnet. Es ergibt sich ein im Wesentlichen T-förmiger Kabelabzweig.
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Bei der gezeigten mehrteiligen Gehäuseeinrichtung 24 ist in dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil 26, 34 je ein Teil des ersten Durchbruchs 38 und je ein Teil des zweiten Durchbruchs 40 ausgebildet. Die Adern 16 des kabelmantelfreien Mittelabschnitts 14 verlaufen im Wesentlichen in der Verbindungsebene zwischen dem ersten Gehäuseteil 26 und dem zweiten Gehäuseteil 34. Mit anderen Worten verlaufen die Adern 16 quer zur Längsausrichtung der Schneidklemmen 32. Diese Schneidklemmen 32 sind in einem zentralen Bereich des ersten Gehäuseteils 26 beispielsweise kreisförmig, also auf einer (gedachten) Kreislinie, angeordnet.
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Die Gehäuseteile 26, 34, 36 sind über eine Verschraubung mit mehreren Schrauben 42 miteinander verbunden, sodass die Gehäuseeinrichtung 24 entsteht. Prinzipiell sind jedoch auch andere Verbindungsarten realisierbar.
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Die Schneidklemmen 32 sind alle parallel zueinander in Richtung der Relativbewegung des zweiten und dritten Gehäuseteils 34, 36 zum ersten Gehäuseteil 26 ausgerichtet, wobei bei zusammengefügten Gehäuseteilen 26, 34, 36 das Klemmenmaul jeder der Schneidklemmen 32 dem zweiten Gehäuseteil 34 zugewandt ist.
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Die elektrische Anschlusseinrichtung 10 weist ferner eine Anordnung von (nicht gezeigten) Anschlusselementen auf, über die das elektrische Gerät elektrisch an die Anschlusseinrichtung 10 elektrisch anschließbar ist. Jedes der Anschlusselemente ist an je eine der Schneidklemmen 32 elektrisch angeschlossen oder zumindest elektrisch angekoppelt. Ein entsprechender elektrischer Anschluss erfolgt beispielsweise über Leitungen; eine entsprechende Kopplung erfolgt beispielsweise über einen zwischen die Schneidklemmen 32 und die Anschlusselemente zwischengeschalteten (nicht gezeigten) Frequenzumrichter. Die Anschlusselemente, der Frequenzumrichter und/oder das anzuschließende Gerät sind beispielsweise an/in einer Gehäuseeinheit 44 angeordnet. Diese Gehäuseeinheit 44 ist fest mit dem ersten Gehäuseteil 26 verbunden und/oder wird über eine weitere Verschraubung mit einer zentralen Schraube 46 mit allen Gehäuseteilen 26, 34, 36 verbunden.
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Die gezeigte elektrische Anschlusseinrichtung 10 ist eine Anschlusseinrichtung für 400V Drehstrom. Ein entsprechendes Kabel 12 hat dementsprechend fünf Adern 16. Entsprechend hat die elektrische Anschlusseinrichtung 10 fünf Schneidklemmen 32 und auch fünf Anschlusselemente.
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Die 2 zeigt die dem Inneren 28 der Gehäuseeinrichtung 24 zugewandte Seite des zweiten Gehäuseteils 34 mit den Adern 16 des kabelmantelfreien Abschnitts 14. Mittels Strukturen 47 des zweiten Gehäuseteils 34 werden die Adern 16 des kabelmantelfreien Abschnitts 14 sortiert und für die am ersten Gehäuseteil 26 angeordneten Schneidklemmen 32 positioniert. Das zweite Gehäuseteile 34 ist somit derart ausgebildet, dass es beim Schließen der Gehäuseeinrichtung 24 jede der Adern 16 in eine der Schneidklemmen 32 drückt.
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Es ergibt sich folgende Funktion:
Das mehradrige Kabel 12 wird mit seinem kabelmantelfreien (Mittel-)Abschnitt 14 in den das Innere 28 der Gehäuseeinrichtung 24 mitbildenden zweiten Gehäuseteils 34 eingelegt und die einzelnen Adern 16 mittels (nicht gezeigter) Haltestrukturen des zweiten Gehäuseteils 34 positioniert. Das zweite Gehäuseteil 34 ist also gleichzeitig ein Ader-Sortierwerkzeug. Anschließend wird das zweite Gehäuseteil 34 mit dem so eingelegten Kabel 12 auf das erste Gehäuseteil 26 aufgesetzt. Beim Zusammenfügen des ersten und des zweiten Gehäuseteils 26, 34 werden die einzelnen Adern 16 in die entsprechenden Klemmenmäuler der Schneidklemmen 32 gedrückt bis diese die jeweilige Aderisolation aufgetrennt und den Leiter der Ader elektrisch kontaktiert haben.
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Die 3 und 4 zeigen die Anschlusseinrichtung 10 der 1 in anderen Darstellungen, sodass im Weiteren nur auf die in den anderen Darstellungen besser erkennbaren Details eingegangen werden soll.
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Die 3 zeigt die elektrische Anschlusseinrichtung der 1 in einer Explosionsdarstellung in einer Seitenansicht. Dabei sind wieder die Baugruppen (i) Gehäuseeinheit 44 und damit verbundenes ersten Gehäuseteil 26, (ii) zweites Gehäuseteil 34 mit darin einliegendem Kabel 12, (iii) als planer Deckel ausgebildetes drittes Gehäuseteil 36 sowie die Schrauben 42, 44 zu deren Verschraubung gezeigt. In dieser Ansicht ist erkennbar, dass das zweite Gehäuseteil 34 Führungsstrukturen 48 zur Vorgabe der Relativbewegung des zweiten Gehäuseteils 34 relativ zum ersten Gehäuseteile 26 beim Schließen der Gehäuseeinrichtung 24 aufweist. Mittels dieser Führungsstrukturen 48 werden die den Schneidklemmen 32 in dem vorgelagerten Arbeitsschritt zugeordneten Adern 16 in das Klemmenmaul der jeweiligen Schneidklemme 32 eingepresst.
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Die 4 zeigt schließlich die fertig montierte Anschlusseinrichtung 10, bei der die Baugruppen (i) – (iii) über die Schrauben 42, 44 miteinander verbunden sind.
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Derartige Anschlusseinrichtungen 10 werden für den Aufbau eines Energiebusses zur Energieversorgung von zumindest einem Gerät (oder sonstigem elektrischen Verbraucher) benötigt. Ein entsprechender Energiebus weist dabei ein mehradriges Kabel 12 und zumindest eine solche an das Kabel 12 angeschlossene Anschlusseinrichtung 10 zum Anschluss mindestens eines elektrischen Gerätes an das mehradrige Kabel 12 auf.
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Ein Anwendungsgebiet für einen solchen Energiebus ist die Fördertechnik. In der Fördertechnik werden zunehmend geregelte Antriebe verwendet, um Energie einzusparen und sanfte Anläufe zu realisieren. Durch eine dezentrale Verdrahtung lassen sich erhebliche Kabellängen gegenüber einer zentralen Verdrahtung einsparen. Fördertechnische Anlagen können erhebliche räumliche Ausdehnungen über hunderte von Metern annehmen, in denen eine Vielzahl von Antrieben verbaut wird. Aus logistischen Gründen sind solche Anlagen modular aufgebaut. Sie werden dann am Einsatzort zusammengestellt und müssen anschließend schnell, zuverlässig und möglichst von Nicht-Elektrikern elektrisch angeschlossen werden.
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Das Thema Antriebstechnik ist zudem extrem vielschichtig. Die Regelungscharakteristik der Umrichter richtet sich nach den zu bewegenden Massen, den anzutreibenden Motoren, den dahinter geschalteten Getrieben und vieles mehr. Dazu gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher Umrichter mit unterschiedlichen Busanschaltungen und Zusatzfunktionen. Neben Frequenzumrichtern kommen auch Halbleiter-Schalter (Switches und Soft Switches für den Direkt- und Reversierstart) zum Einsatz. Alle diese Komponenten gilt es an den Energiebus anzukoppeln.
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Abschließend seien wichtige Aspekte der Erfindung noch einmal mit anderen Worten zusammengefasst:
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Zum Aufbau eines Energiebusses sollte man sich eher an Rund- als an Flachkabeln orientieren. Die ungeschnittene Leitung ist der technisch und kommerziell günstigste Energiebus. Durch einen direkten Geräteanschluss spart man die Verbindungsleitung. Basierend auf diesen Prämissen wird hier eine Lösung vorgeschlagen, bei der die Schneidklemmen (IDC-Anschlüsse) 32 in die Anschlusseinrichtung 10 oder direkt in den (die Anschlusseinrichtung 10 aufweisenden) Verbraucher integriert werden und der Kabelanschluss nur noch über eine Spleißplatte (Ader-Sortier-Platte) ähnlich wie beim Quickon-T-Verteiler erfolgt. Die Montage könnte über die zentrale Schraube 46 erfolgen, die gleichzeitig beschaltet und abdichtet.
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Im Vergleich zur heutigen FieldPower-Lösung kann man damit den kompletten Anschlussblock substituieren. Neben dem Geräteanschluss könnte man den im Gerät integrierten Kontaktträger auch in ein eigenes Gehäuse montieren von diesem einen oder zwei Leitungsabgänge (z.B. Quickon) mit reduzierten Querschnittswerten (z.B. 1,5 mm2 bis 2,5 mm2) abgehen lassen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Anschlusseinrichtung, elektrisch
- 12
- Kabel, mehradrig
- 14
- Abschnitt, kabelmantelfrei
- 16
- Ader
- 18
- Rundkabel
- 20
- Abschnitt, benachbart
- 22
- Abschnitt, benachbart
- 24
- Gehäuseeinrichtung
- 26
- Gehäuseteil, erstes
- 28
- Inneres (Gehäuseeinrichtung)
- 30
- Seite
- 32
- Schneidklemme
- 34
- Gehäuseteil, zweites
- 36
- Gehäuseteil, drittes
- 38
- Durchbruch
- 40
- Durchbruch
- 42
- Schraube
- 44
- Gehäuseeinheit
- 46
- Schraube
- 47
- Struktur
- 48
- Führungsstruktur
