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Stromschienensysteme,
die auch als Schienenverteilersysteme bezeichnet werden, dienen
zur Einspeisung und Verteilung elektrischer Energie. So werden beispielsweise
in Fabrikhallen und großen Gebäuden Verbraucher
an Stromschienen eines Stromschienensystems angeschlossen. Entsprechende
Stromschienensysteme, die üblicherweise aus einzelnen Stromschienen
mit einer typischen Länge von einigen Metern aufgebaut
sind, werden üblicherweise für Stromstärken
von etwa 100 bis 8000 A und Betriebsspannungen bis etwa 1000 V verwendet.
Neben den Stromschienen weist ein Stromschienensystem in der Regel
weitere Komponenten, wie beispielsweise Stromabgriffe oder ein Schutzgehäuse,
auf. Stromschienen selbst sind aus mindestens einem Stromleiter
aufgebaut. Sofern mittels der Stromschiene eine Betriebswechselspannung
zur Verfügung gestellt wird, etwa in Form eines Drehstroms,
so besteht eine entsprechende Stromschiene aus mehreren Stromleitern.
Im Falle eines Drehstromsystems kann es sich hierbei beispielsweise
um vier Stromleiter für die Phasen L1, L2 und L3 sowie
den Neutralleiter N handeln.
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Die
Erfindung betrifft einen rohrförmigen Stromleiter für
eine Stromschiene.
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Ein
solcher Stromleiter ist aus der veröffentlichten deutschen
Patentanmeldung
DE
32 11 845 A1 bekannt. Diese beschreibt eine Stromschiene,
die aus vier konzentrisch umeinander liegenden rohrförmigen
Stromleitern aufgebaut ist, wobei zwischen den einzelnen rohrförmigen
Stromleitern Rohre aus Isoliermaterial vorgesehen sind. Eine solche
Stromschiene mit koaxial angeordneten rohrförmigen Stromleitern
bietet den Vorteil einer geringen Stromverdrängung sowie
niedriger Energieübertragungsverluste. Darüber
hinaus ist das Magnetfeld im Wesentlichen auf den Querschnitt der
Stromschiene beschränkt.
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In
der Praxis weist eine aus entsprechenden rohrförmigen Stromleitern
aufgebaute Stromschiene in Koaxialbauweise jedoch den Nachteil auf,
dass Stromleiter unterschiedlichen Durchmessers sowie unterschiedlichen
Querschnitts erforderlich sind. So sind bereits für eine
einzige Stromschiene bei einem Drehstromsystem üblicherweise
zumindest vier rohrförmige Stromleiter mit unterschiedlichen
Durchmessern erforderlich. Darüber hinaus werden üblicherweise
auch für unterschiedliche Anwendungen bzw. Einsatzbereiche
Stromleiter mit unterschiedlichen Durchmessern und Querschnitten
benötigt bzw. von den jeweiligen Anwendern gewünscht.
Dies hat zur Folge, dass es zur Bereitstellung einer Stromschiene in
Koaxialbauweise in der Praxis erforderlich ist, eine Vielzahl an
verschiedenen rohrförmigen Stromleitern mit unterschiedlichsten
Durchmessern und Querschnitten herzustellen und im Lager vorrätig
zu halten. Dies führt zu erheblichen zusätzlichen
Aufwänden und Kosten, die eine wirtschaftliche Nutzung
von Stromschienen mit rohrförmigen Stromleitern erheblich
behindern bzw. nahezu ausschließen. So weisen die heutzutage üblicherweise
für Stromschienen verwendeten Stromleiter in der Regel
ein rechteckförmiges Profil auf.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen rohrförmigen
Stromleiter für eine Stromschiene anzugeben, dessen Durchmesser
und Querschnitt bei der Herstellung besonders einfach und flexibel
vorgegeben werden können.
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Diese
Aufgabe wird für einen rohrförmigen Stromleiter
für eine Stromschiene erfindungsgemäß dadurch
gelöst, dass er mehrere aus einem Leiterband durchgehend
gewickelte Lagen aufweist. Dadurch, dass eine Vielzahl von Lagen
des Leiterbandes zu dem Stromleiter gewickelt werden, erhält
dieser vorteilhafterweise die für Stromleiter für
Stromschienen übliche und erforderliche Starrheit, d. h.
der rohrförmige Stromleiter ist im Ergebnis im Wesentlichen
nicht flexibel, sondern als starres Rohr ausgeführt.
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Der
erfindungsgemäße rohrförmige Stromleiter
bietet den Vorteil, dass seine Herstellung besonders einfach und
flexibel und damit auch kostengünstig erfolgen kann. Dies
kann beispielsweise dadurch geschehen, dass das Leiterband aus dem
jeweils zu verwendenden Material, d. h. beispielsweise Aluminium
oder Kupfer, auf einen im Durchmesser verstellbaren Dorn aufgewickelt
wird. Durch den Wickelprozess auf den verstellbaren Dorn können
die Parameter Durchmesser und Querschnitt des rohrförmigen
Stromleiters individuell an die jeweiligen Anforderungen angepasst
werden. So kann der Innendurchmesser des Stromleiters beispielsweise
anhand der Größe eines zum Wickeln verwendeten Dorns
gewählt werden, während der Querschnitt sowie
damit verbunden der Außendurchmesser des Stromleiters durch
die Anzahl der Lagen bestimmt wird. Dies bietet den Vorteil, dass
aus einem Halbzeug, d. h. aus dem Leiterband, beispielsweise auf eine
individuelle Kundenanforderung hin, rohrförmige Stromleiter
mit dem jeweils gewünschten Querschnitt und Durchmesser
erzeugt werden können. Hierdurch wird der Lagerbedarf auf
ein Minimum reduziert, wobei sich zusätzlich auch die Kosten
für Logistik und Disposition reduzieren.
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Grundsätzlich
kann der erfindungsgemäße rohrförmige
Stromleiter aus einem Leiterband beliebiger Breite gewickelt sein.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromleiters
weist das Leiterband jedoch eine der Länge des Stromleiters
entsprechende Breite auf. Dies bedeutet, dass die gewickelten Lagen
durch entsprechendes Aufrollen des Leiterbandes gebildet werden.
Da Stromschienen in der Praxis typischerweise eine Länge
von einigen Metern aufweisen, bedeutet dies, dass auch das Leiterband
eine entsprechende Breite aufweist. Hierdurch wird der Herstellungsprozess
vereinfacht und die Homogenität des Stromleiters verbessert.
Darüber hinaus kann ein Stromleiter aus einem derartigen
Leiterband auch besonders einfach von einem zum Wickeln des Stromleiters
verwendeten Dorn entfernt bzw. abgezogen werden.
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In
einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen
Stromleiters sind die Lagen an den Enden des Stromleiters untereinander
elektrisch verbunden. Hierdurch wird vorteilhafterweise eine gleichmäßige
Stromverteilung über alle Lagen erreicht.
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Das
Verbinden der einzelnen Lagen des Stromleiters kann über
verschiedene, für sich bekannte Verbindungsverfahren für
Bleche bzw. Bänder geschehen. So können die Lagen
an den Enden des Stromleiters beispielsweise miteinander verschweißt
werden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Stromleiters sind die Lagen
an den Enden des Stromleiters mittels eines Kontaktrings untereinander
elektrisch verbunden. Dabei kann ein entsprechender Kontaktring
vorteilhafterweise mittels Reibschweißens mit den Lagen
des Stromleiters verbunden werden. Vorzugsweise ist der Kontaktring
hierbei als Teil eines zwei in Längsrichtung aufeinander
folgende Stromleiter verbindenden Klemmblocks ausgebildet.
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Die
Erfindung betrifft des Weiteren eine Stromschiene.
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Hinsichtlich
der Stromschiene liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine Stromschiene anzugeben, die aufgrund ihres Aufbaus besonders
einfach und flexibel herstellbar ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Stromschiene, die mehrere koaxial umeinander liegend angeordnete
und gegeneinander elektrisch isolierte erfindungsgemäße
Stromleiter beziehungsweise Stromleiter nach einer der zuvor beschriebenen
bevorzugten Weiterbildungen des erfindungsgemäßen
Stromleiters aufweist.
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Die
erfindungsgemäße Stromschiene bietet den Vorteil,
dass die für sie verwendeten rohrförmigen Stromleiter
aufgrund dessen, dass sie mehrere aus einem Leiterband durchgehend
gewickelte Lagen aufweisen, hinsichtlich ihres Durchmessers und Querschnitts
flexibel an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden können.
Eine kostenintensive Vorratshaltung von Stromleitern unterschiedlicher Durchmesser
und unterschiedlicher Querschnitte ist somit vorteilhafterweise
nicht erforderlich. Aus entsprechenden Stromleitern kann die erfindungsgemäße
Stromschiene auf einfache Art und Weise zusammengebaut werden. Hierzu
werden die rohrförmigen Stromleiter ineinander geschoben
und zwischen den jeweiligen Stromleitern eine elektrische Isolierung vorgesehen.
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Dei
der erfindungsgemäßen Stromschiene kann die elektrische
Isolierung der Stromleiter gegeneinander beispielsweise durch ein
Vergießen der Stromleiter oder durch entsprechende Zwischenrohre
aus einem isolierenden Material erfolgen. Besonders bevorzugt ist
die Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Stromschiene, dass sie zwischen den Stromleitern jeweils eine gewickelte
Isolierfolie aufweist. Dies bedeutet, dass sowohl die jeweiligen Stromleiter
als auch die zwischen ihnen lie gende Isolierfolie gewickelt sind.
Hierdurch wird es vorteilhafterweise ermöglicht, dass die
Herstellung der Stromschiene durch abwechselndes Wickeln eines Leiterbandes
sowie einer Isolierfolie erfolgen kann. Dabei bilden die gewickelten
Lagen aus dem Leiterband jeweils einen rohrförmigen Stromleiter
sowie die gewickelte Isolierfolie die zwischen den Stromleitern
angeordnete Isolierung. Hierdurch wird es vorteilhafterweise ermöglicht,
dass nicht nur Durchmesser und Querschnitt der rohrförmigen
Stromleiter sondern darüber hinaus auch die Stärke
der Isolierung auf einfache Art und Weise den jeweiligen Anforderungen
angepasst werden kann.
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Die
Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Herstellen
eines rohrförmigen Stromleiters für eine Stromschiene.
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Hinsichtlich
des Verfahrens liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren zum Herstellen eines rohrförmigen Stromleiters für
eine Stromschiene anzugeben, bei dem Durchmesser und Querschnitt
des Stromleiters bei der Herstellung besonders einfach und flexibel
vorgegeben werden können.
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Diese
Aufgabe wird für ein Verfahren zum Herstellen eines rohrförmigen
Stromleiters für eine Stromschiene erfindungsgemäß dadurch
gelöst, dass ein Leiterband zu mehreren Lagen des Stromleiters
gewickelt wird. Entsprechend den diesbezüglichen Ausführungen
im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Stromleiter
bietet dies den Vorteil, dass der Durchmesser sowie der Querschnitt
bzw. die Anzahl der Lagen des Stromleiters spezifisch für die
jeweiligen Anforderungen festgelegt werden können. Dabei
kann die Herstellung des Stromleiters gemäß den
vorgegebenen Parametern automatisch durch eine Wickelmaschine erfolgen.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird ein Leiterband mit einer der Länge des
Stromleiters entsprechenden Breite verwendet. Dies ist vorteilhaft,
da hierdurch einerseits die Herstellung des Stromleiters aus einem
Halbzeug in Form des Leiterbands vereinfacht wird. Darüber
hinaus wird hierdurch sichergestellt, dass der Leiter über
seine gesamte Länge homogen und gleichmäßig
aufgebaut ist.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird das Leiterband auf einen im Durchmesser verstellbaren Dorn
gewickelt. Hierbei handelt es sich um eine besonders einfache Methode,
um neben unterschiedlichen Querschnitten auch rohrförmige
Leiter unterschiedlicher Durchmesser auf flexible Art und Weise bereitstellen
zu können.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Hierzu zeigt
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1 in
einer schematischen Darstellung einen Schnitt eines Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen rohrförmigen Leiters
senkrecht zur Längsrichtung,
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2 eine
perspektivische Darstellung des Ausführungsbeispiels des
erfindungsgemäßen Leiters und
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3 in
einem Ausführungsbeispiel in einem Längsschnitt
das Ende des erfindungsgemäßen Leiters zusammen
mit einem Kontaktring.
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1 zeigt
in einer schematischen Darstellung einen Schnitt eines Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Leiters R senkrecht zur
Längsrichtung. Gezeigt ist ein rohrförmiger Stromleiter
R für eine Stromschiene, der eine Vielzahl aus einem Leiterband
durchgehend gewickelte Lagen L aufweist. Dabei sei in dem beschriebenen
Ausführungsbeispiel angenommen, dass das Leiterband eine
der Länge des Stromleiters R entsprechende Breite aufweist. Aufgrund
der Vielzahl der gewickelten Lagen L ist der Stromleiter R starr,
d. h. im Wesentlichen nicht flexibel.
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2 zeigt
eine perspektivische Darstellung des Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Leiters R. Hierbei ist erkennbar,
dass der Stromleiter R die Form eines Rohres aufweist. Ein einzelnes
entsprechendes Rohr kann beispielsweise eine Länge von
einigen, d. h. beispielsweise 3 oder 4, Metern aufweisen. Grundsätzlich
sind jedoch auch deutliche kleinere oder größere
Längen möglich.
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3 zeigt
in einem Ausführungsbeispiel in einem Längsschnitt
das Ende des erfindungsgemäßen Leiters R zusammen
mit einem Kontaktring K. Dabei wird mittels des Kontaktrings K einerseits
eine elektrische Verbindung der Lagen L untereinander hergestellt.
Darüber hinaus wird durch den Kontaktring K ein sicheres
Kontaktieren eines Klemmblockes gewährleistet, der zum
Verbinden mehrerer Stromleiter in Längsrichtung verwendet
werden kann.
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Eine
Stromschiene beispielsweise für ein Drehstromsystem kann
nun durch mehrere umeinander liegend angeordnete gegeneinander elektrisch isolierte
Stromleiter R der dargestellten Art gebildet werden. Eine entsprechende
koaxiale Anordnung der Stromleiter bietet insbesondere hinsichtlich
von Übertragungsverlusten sowie hinsichtlich der Stromverdrängung
und des sich einstellenden Magnetfelds im Vergleich zu üblichen
Stromschienen mit Stromleitern mit rechteckförmigen Profil
erhebliche Vorteile. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird es
vorteilhafterweise ermöglicht, eine entsprechende Stromschiene
mit Stromleitern unterschiedlichster Durchmesser und Querschnittsflächen
einfach, flexibel und kostengünstig bereitzustellen. Hierbei
ist das Herstellen der entsprechenden rohrförmigen Stromleiter
für die Stromschiene jeweils individuell bezogen auf die
jeweilige Kundenanforderung möglich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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