DE4325614A1 - Reihenklemmenanordnung mit Überspannungsschutzorganen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Reihenklemmenanordnung, bestehend aus 2 oder mehr Reihenklemmen mit eingesetzten Überspannungs­ schutzorganen und einer querverlaufenden Sammelschiene, wobei eine elektrische Verbindung der Kontaktelemente des Überspan­ nungsschutzorgans einerseits mit der Stromschiene der jewei­ ligen Reihenklemme und andererseits mit der Sammelschiene be­ steht.

Reihenklemmenanordnungen der gattungsgemäßen Art werden bei­ spielsweise in Schaltschränken eingesetzt, um empfindliche elektronische Bauteile vor einer Zerstörung durch im elektri­ schen Leitungsnetz auftretende Überspannungsimpulse zu schüt­ zen. Beim Auftreten solcher Überspannungen werden diese mit Hilfe des Überspannungsschutzorgans einem vorhandenen Er­ dungspotential zugeführt, wobei das Schutzorgang unbrauchbar wird, so daß ein schädlicher Einfluß auf die an der Reihen­ klemme angeschlossenen elektrischen Bauteile ausgeschlossen wird. Nach Auftreten von Überspannungen verfärben sich übli­ cherweise die Gehäuse der Überspannungsschutzorgane und wer­ den dann gegen intakte Organe ausgetauscht. Aus dem Katalog der Firma Fudji Electric sind Reihenklemmen mit Überspan­ nungsschutzorganen bekannt, bei denen die Kontaktelemente der Überspannungsorgane in Halteelemente eingreifen, die elek­ trisch leitend sein müssen und die mit der Strom- bzw. Sam­ melschiene verbunden sind. Diese Halteelemente vereinigen folglich eine mechanische Haltefunktion sowie eine elektri­ sche Übertragungsfunktion in einem Bauteil. Dies hat den Nach­ teil, daß beispielsweise bei der Materialwahl für diese Bau­ teile funktionsbedingte Kompromisse eingegangen werden müs­ sen. Darüber hinaus treten bei den Reihenklemmen gemäß dem stand der Technik mehrere elektrische Kontaktübergänge auf, wobei bei jedem Kontaktübergang ein nachteiliger Übergangswi­ derstand vorhanden ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Reihen­ klemmenanordnung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die bei niedrigen Herstellkosten durch ihren Aufbau besonders gün­ stige elektrische Eigenschaften besitzt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur elektrischen Verbindung der Kontaktelemente des Überspan­ nungsschutzes direkt kontaktierende Federelemente vorgesehen sind.

Der direkte Kontakt der Kontaktelemente zur Stromschiene bzw. zur Sammelschiene spart je nach Bauart herkömmlicher Reihen­ klemmenanordnungen der gattungsgemäßen Art mindestens zwei Stromübergangsstellen ein, d. h. es entfallen zwei Stromübergangswiderstände. Die für die elektrische Kontaktierung ver­ wendeten Federelemente haben nur noch die rein mechanische Funktion, die für einen guten Stromübergang zwischen den Kon­ taktelementen und der Sammel- bzw. Stromschiene notwendige Kontaktkraft bereitzustellen. Bei der Materialauswahl für diese Federelemente kann man sich folglich ganz auf die optimalen Federeigenschaften für die verwendeten Federele­ mente konzentrieren. Zusätzlich trägt der nicht vorhandene Stromdurchfluß durch die Federelemente dazu bei, Alterungser­ scheinungen des Werkstoffmaterials, die sich infolge der durch den Stromdurchfluß hervorgerufenen Erwärmung ergeben können, auszuschließen. Dies ist insbesondere dort von Bedeu­ tung, wo die Zeitintervalle, die zwischen dem Austausch von Überspannungsschutzorganen liegen, relativ lang sind.

Der erfindungsgemäße Aufbau der Reihenklemmen ist ferner un­ ter dem Gesichtspunkt der Herstellung und der Montage als be­ sonders kostengünstig anzusehen, da nur noch zwei einfach herzustellenden Federelemente notwendig sind, die im Rahmen der Reihenklemmenmontage nur ohne zusätzliche Anschlußarbei­ ten in das Gehäuse eingelegt werden. Hieraus ergibt sich zu­ sätzlich der Vorteil, daß durch Nachrüsten von Reihenklemmen mit zwei Federelementen, einer Sammelschiene und einem Überspannungsschutzorgan auf einfache Weise die Funktion der Rei­ henklemme verändert bzw. erweitert werden kann. Das Einlegen der Federelemente kann in flexibler Weise grundsätzlich aus beliebiger Richtung geschehen.

Spezielle Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung er­ geben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.

Da Reihenklemmen üblicherweise innerhalb von Schaltschränken auf genormten Tragschienen festgelegt sind, läßt sich für den Anwendungsfall, daß diese Tragschienen auch als die das Er­ dungspotential führende Sammelschienen verwendet wird, die Kontaktierung mittels eines Federlementes mit dem dann in der Reihenklemme vorhandenen, mit der Sammelschiene elek­ trisch leitend verbundenen Kontaktfuß durchführen. Die Bau­ weise der Federelemente in Gestalt eines U-förmigen Grundkör­ pers mit zwei sich gegenüberliegenden einseitig verlängerten Federschenkeln, die an ihrem dem Grundkörper abgewandten freien Ende konvex zueinander gewölbt sind, erfüllt auf be­ sonders einfache und preiswerte Weise den Zweck des Federele­ mentes, eine ausreichende Kontaktkraft bereitzustellen.

Im folgenden werden anhand der beigefügten Zeichnungen einige Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung näher be­ schrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Reihenklemme einer erfindungsgemäßen Reihenklemmenanordnung,

Fig. 2 vergrößerte perspektivische Darstellung eines Stromschienenstücks der Reihenklemme aus Fig. 1 mit eingelegtem Federelement,

Fig. 3 Beispiel einer erfindungsgemäßen Reihenklem­ menanordnung mit direkter Kontaktierung der Tragschiene,

Fig. 4 eine erfindungsgemäße Reihenklemmenanordnung mit Schutzleiteranschluß.

Die erfindungsgemäße Reihenklemmenanordnung besteht aus meh­ reren nebeneinander mit Hilfe von Rastfüßen 18 und 19 auf ei­ ner Tragschiene 3 festgelegten Reihenklemmen 1. In dem aus Kunststoff gefertigten Reihenklemmengehäuse 10 ist eine Stromschiene 4 angeordnet, die an beiden Enden mit Schrauban­ schlüssen 12 versehen ist, an die beidseitig je ein durch die Einführöffnung 11 zugeführter Leiter angeschlossen werden kann. An der Oberseite des Reihenklemmengehäuses 10 befindet sich eine Ausnehmung, die Platz für ein Überspan­ nungsorgan 2 bietet. Das Überspannungsorgan 2, z. B. ein Vari­ stor, besitzt eine runde plättchenförmige Gestalt, an seiner Unterseite stehen zwei im parallelen Abstand zueinander ange­ ordnete Kontaktelemente 8 hervor. Unterhalb des Überspan­ nungsschutzorgans 2 befindet sich im Innern des Reihenklem­ mengehäuses 10 eine Sammelschiene 5, die üblicherweise sich senkrecht zur Zeichenebene durch mehrere auf der Tragschiene 3 nebeneinander angeordnete Reihenklemmen 1 erstreckt. Durch die Anordnung der Sammelschiene 5 über der Stromschiene 4 ist es möglich, diese nach Montage der Reihenklemmen z. B. auf der Tragschiene 3 von oben in die Reihenklemmen einsetzen und bei Bedarf entfernen zu können. Die Sammelschiene 5 ist durch eine Kappe 15 von oben abgedeckt, die mit dem Reihenklemmen­ gehäuse 10 durch eine Nase 16 verrastet ist.

Die beiden Kontaktelemente 8 des Überspannungsschutzorgans 2 sind durch Gehäuseöffnungen 17 so in das Reihenklemmengehäuse 10 eingesteckt, daß ein Kontaktelement 8 die Sammelschiene 5 seitlich berührt und das andere Kontaktelement einen Schenkel der im Gehäuse U-förmig verlaufenden Stromschiene 4 berührt. Die mechanische Kontaktkraft zwischen Stromschiene 4, Sammel­ schiene 5 und den jeweiligen Kontaktelementen 8 wird durch Federelemente 6 erzeugt. Aus Fig. 2 ist durch die vergrö­ ßerte perspektivische Darstellung eines Teils der Strom­ schiene 4, des Kontaktelementes 8 sowie des Federelementes 6 der Aufbau dieses Federelementes verdeutlicht.

Das Federelement 6 besitzt einen U-förmig gestalteten Grund­ körper 20, der die Stromschiene 4 einseitig umgreift. Die beiden Schenkel des U-förmigen Grundkörpers 20 sind einseitig nach oben verlängert und bilden die Federschenkel 21 und 22. Die dem Grundkörper abgewandten, nach oben gerichteten freien Enden der Federschenkel 21 und 22 sind an ihrem Ende konvex zueinander gewölbt, so daß sich zwischen den einander zuge­ wandten Flächen der Federschenkel 21 und 22 aufgrund der Wöl­ bung ein geringerer Abstand ergibt als der der beiden Schen­ kel im Bereich des Grundkörpers 20. Die Außenwölbungen der Federschenkel 21 und 22 bilden somit zwei Kontaktflächen 23 und 24, zwischen denen die nebeneinander angeordnete Strom­ schiene 4 und ein Kontaktelement 8 des Überspannungsschutz­ organs 2 gegeneinander gedrückt werden. Durch die Tatsache, daß das äußerste freie Ende des Federschenkels 22, der sich in direktem Kontakt mit dem Kontaktelement 8 befindet, von der Stromschiene 4 weg nach außen gewölbt ist, wird bei einem eventuell notwendigen Auswechseln des Überspannungsschutz­ organs 2 ein Einschieben des Kontaktelementes 8 zwischen die Kontaktfläche 23 und die Stromschiene 4 erleichtert. Die Fe­ derlemente 6 können aus Metall hergestellt werden, es ist je­ doch ebenso gut denkbar, die besonderen elastischen Eigen­ schaften bestimmter Kunststoffe für die Bereitstellung der notwendigen Kontaktkraft zu nutzen.

In Fig. 3 ist eine Bauvariante einer Reihenklemme mit Über­ spannungsschutzorgan dargestellt, bei der das Überspannungs­ schutzorgan 2 nicht in einer Ausnehmung an der Oberseite des Reihenklemmengehäuses 10 angeordnet ist, sondern sich seit­ lich neben dem Gehäuse befindet. Die Stromschiene 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls mit zwei Klemmenan­ schlüssen 12 versehen und geradlinig von einer Seite zur an­ dern Seite des Reihenklemmengehäuses 10 geführt. Die Stromschiene 4 besitzt einen U-förmig in Richtung der Trag­ schiene nach unten gebogenen Teil 9, wobei ein Schenkel des U-förmigen Teils parallel zu waagerechten Umkantungen 33 der Tragschiene 3 ausgerichtet ist. Der Abstand der Umkantung 33 und des parallelen Schenkels des Teils 9 ist so bemessen, daß er im wesentlichen dem Abstand der beiden Kontaktelemente 8 des Überspannungsschutzorganes 2 entspricht. Die Kontaktele­ mente 8 sind durch seitliche Öffnungen 35 in das Reihenklem­ mengehäuse 10 eingeschoben, berühren mit ihren Enden die Oberseite der Abkantung 33 sowie die Unterseite des Schenkels des Teiles 9, wobei an jeder Berührungsstelle je ein Federe­ lement 6 so angeordnet ist, daß die notwendigen Kontaktkräfte durch die Federschenkel 21 und 22 aufgebracht werden können. Diese Anordnung des Überspannungsschutzorganes 2 hat insbe­ sondere den Vorteil, daß die im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 notwendige Sammelschiene zur Führung des Erdungspotentials bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 entfallen kann, falls die Tragschiene 3 an das Erdungs-potential angeschlossen ist.

In Fig. 4 ist eine Reihenklemme dargestellt, bei der ein Kontaktelement 8 des Überspannungsschutzorganes 2 mit einem Kontaktfuß 30 elektrisch verbunden ist. Der Kontaktfuß 30 er­ füllt üblicherweise sowohl die mechanische Funktion der Fest­ klemmung der Reihenklemme auf der Tragschiene 3 wie auch die einer elektrischen Verbindung mit der Tragschiene 3, die in diesem Anwendungsfall als die das Erdpotential führende Sam­ melschiene dient. Wie die Fig. 4 zeigt, besitzt der Kontakt­ fuß 30 eine im Winkel von 90 Grad zur Oberseite des Reihen­ klemmengehäuses hochstehende Kontaktlasche 32, die in einfa­ cher Weise von einem der Kontaktelemente 8 des Überspannungs­ schutzorganes 2 seitlich berührt wird. Das andere Kontaktele­ ment 8 berührt seitlich einen im Winkel von auch hier an den Kontaktstellen je ein Federelement 6 zur Bereitstellung der Kontaktkraft angeordnet.

Claims (5)

1. Reihenklemmenanordnung, bestehend aus zwei oder mehr Reihenklemmen mit eingesetzten Überspannungsschutzorga­ nen und einer querverlaufenden Sammelschiene, wobei eine elektrische Verbindung der Kontaktelemente des Überspannungs­ schutzorganes einerseits mit der Stromschiene der jeweiligen Reihenklemme und andererseits mit der Sammelschiene besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zur elektrischen Verbindung der Kontaktelemente (8) des Überspannungsschutzorganes (2) direkt kontaktierende Federelemente (6) vorgesehen sind.

2. Reihenklemmenanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Federelemente (6) im Bereich der Strom- und Sammelschienen separat im Isolierstoffgehäuse der Reihen­ klemmen angeordnet sind.

3. Reihenklemmenanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Federelemente (6) einen U-formigen Grundkörper (20) mit zwei sich gegenüberliegenden, einseitig verlängerten Federschenkeln (21, 22) aufweisen, die an ihrem dem Grundkörper (20) abgewandten freien Enden konvex zueinan­ der gewölbt sind.

4. Reihenklemmenanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Tragschiene (3) die das Erdungspotential führende Sammelschiene bildet, darauf ein Kontaktfuß (30) festgelegt ist und ein Kontaktelement (8) mittels eines Federelementes (6) den Kontaktfuß (30) direkt kontaktiert.

5. Reihenklemmenanordnung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (6) zur direkten Kontaktierung von Überspan­ nungsschutzorgan (2) und Sammelschiene (5) in der Anschluß­ ebene der Reihenklemme (1) angeordnet ist.