Die Hauptursache für den Zeitverlust beim Bau von Steuer- und Schaltschränken ist die Verkabelung von Schalt- und Automatisierungsgeräten. Dem Schaltschrankbauer stehen drei Anschlusstechniken zur Verfügung. Der Anschluss der meisten Steuergeräte erfolgt über Schraubklemmen. Viele Anwender sind an diese Methode gewöhnt – sie wissen, mit welcher Kraft und welchem Drehmoment sie die Klemme angezogen haben. Die anderen beiden Optionen sind Cage Clamp-Federklemmen und Push-in-Steckklemmen. Beides sorgt für Sicherheit und reduziert den Arbeitsaufwand. Heute konzentrieren wir uns auf diese letzte Option.
Lesen Sie weiter, um herauszufinden:
- welche Kontaktverbindungstechnologien es gibt,
- Was sind die Merkmale von jedem von ihnen?
- Was ist der Vorteil von Push-in-Steckern gegenüber anderen Lösungen?
Zeit ist Geld – diese alte Wahrheit gilt in vielen Lebensbereichen, und auch bei der Verkabelung eines Schaltschranks ist da keine Ausnahme. Die Wahl der richtigen Verbindungstechnik ist eine Möglichkeit, diesen Prozess zu optimieren. Dank Push-in-Steckklemmen ist die Geräteverdrahtung nicht nur schnell und einfach, sondern auch sicher. Derartige Klemmen gewährleisten eine effiziente Installation und bieten Vorteile in allen Phasen des Lebenszyklus von Schaltanlagen oder Automatisierungsgeräten.
Volle Wahlfreiheit
Schaltschrankbauer, Maschinen-, Schaltanlagen- und Schaltschrankbauer haben nun bei der Anschlusstechnik freie Wahl , denn Top-Hersteller wie Eaton bieten Komponenten mit unterschiedlichen Anschlusstechniken an. Internationale Zulassungen, Versorgungsspannung, Montagemöglichkeiten und sogar die Größe bzw. Abmessungen des Sockels – all diese Faktoren sind nun unabhängig von der Wahl der Anschlusstechnik.
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Vergleich der Benutzerfreundlichkeit verschiedener Stromanschlussoptionen
Allerdings gibt es bei der Installation, insbesondere hinsichtlich der Verkabelungskosten, je nach eingesetzter Endgerätetechnik Unterschiede. Schraubklemmen sind nach wie vor die am häufigsten verwendete Anschlusstechnik für Motorstarter. Ihre Verwendung erschwert jedoch den Verkabelungsprozess, da für jeden Klemmentyp und jede Klemmengröße das richtige Anzugsdrehmoment angewendet werden muss. Bei der Montage muss der Monteur daher jedes Mal das Drehmoment ändern oder ein anderes Werkzeug verwenden.
Cage-Clamp-Federklemmen erleichtern die Verkabelung erheblich, da zum Anschließen und Trennen von Drähten nur ein Werkzeug, normalerweise ein Standard-Schraubendreher, erforderlich ist . Allerdings ist die Montage solcher Klemmen nicht ohne Risiko – der Benutzer kann das Klemmenloch mit der Aufnahme des Arbeitswerkzeugs verwechseln oder das falsche Werkzeug verwenden, was zu irreversiblen Schäden an der Feder führen kann. Ein zu kleiner Schraubendreher öffnet die Verbindung nicht vollständig, sodass der angegebene Nennquerschnitt nicht möglich ist. Insbesondere bei flexiblen Kabeln, beispielsweise einem Kabel ohne Aderendhülsen, kann es zu Problemen mit dem Abreißen einzelner Adern kommen, was sich negativ auf die elektrischen Betriebsparameter auswirkt.
Einfache Installation durch Push-in-Technologie
Im Vergleich zu Cage-Clamp-Schraub- und Federklemmen sind Push-in-Steckklemmen die einzige Anschlusstechnik, die eine werkzeuglose Montage ermöglicht , allerdings unter der Voraussetzung, dass starre Kabel verwendet werden oder die Kabelenden z. B. mit Hülsen versehen sind . In solchen Fällen kann das Kabel ohne Werkzeug direkt in die Klemme eingeführt werden, sodass der Anschluss mit einer Hand möglich ist.
Um das Ausmaß der Effizienzgewinne während des Verkabelungsprozesses zu überprüfen, arbeitete Eaton mit HPS (Hanseatic Power Solutions) zusammen. HPS entwickelt und fertigt Schalttafeln und Steuerungssysteme für Industrie-, Bau-, Schiffs- und Offshore-Anwendungen. Der Testsatz bestand aus zehn Schützen, die jeweils mit Schraub-, Cage-Clamp- und Push-in-Anschlüssen ausgestattet waren. Jeder Schütztyp musste mit Crimpdrähten mit Querschnitten von 1 bis 2,5 mm² an insgesamt 100 Klemmstellen angeschlossen werden. In sechs Tests, die jeweils von einem anderen Mitarbeiter durchgeführt wurden, wurde die Zeit, die zum Anschließen der Kabel benötigt wurde, erfasst und gemittelt.
Ergebnis: Der Vergleich der Push-in-Technik mit Schraubverbindungen ergab eine Zeitersparnis von 50 % . Selbst im Vergleich zur Federklemme konnte HPS dank der Push-in-Technologie eine Zeitersparnis von 40 % feststellen.
Transport und Inbetriebnahme
Sobald der Schaltschrank verkabelt ist, muss er an den Kunden geliefert werden. Während des Transports sind die Komponenten Stößen und Vibrationen ausgesetzt. Gerade bei Schraubverbindungen wird oft empfohlen, die Verbindungen bei der Inbetriebnahme nachzuziehen, was erhebliche Kosten und Zeit verursacht. Mit Push-in-Steckklemmen wird die Inbetriebnahmezeit auf ein Minimum reduziert, da diese Art von Klemmen höhere Auszugskräfte aushalten als herkömmliche Federzugklemmen und gleichzeitig eine hohe Schock- und Vibrationsfestigkeit aufweisen.
Um dies zu bestätigen, hat I²PS, ein unabhängiges Prüflabor, einen Test durchgeführt, um zu sehen, wie sich verschiedene Verbindungstechnologien von Eaton unter dem Einfluss von Vibrationen verhalten. Das Ergebnis: Die konstante Federkraft der Push-in-Steckklemmen sorgt für dauerhaft sichere Verbindungen , weshalb sie auch die Vibrations- und Vibrationsfestigkeitskriterien gemäß IEC 61373/10.2011 erfüllen. Somit entfällt die Notwendigkeit, die Verbindungsschrauben nachträglich zu prüfen bzw. nachzuziehen.
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Wartungsfreie Verbindungen
Um einen sicheren Betrieb über viele Jahre hinweg zu gewährleisten, müssen Schaltgeräte und Automatisierungsanlagen regelmäßig gewartet werden . Zeit und Arbeitsaufwand hängen maßgeblich von der Art der verwendeten Anschlusstechnik ab. Schraubklemmen sollten regelmäßig nachgezogen werden, da die Klemmkraft aufgrund der Stromleitung im Kupferleiter mit der Zeit nachlässt. Schraubklemmen sollten häufiger überprüft werden, wenn sie Vibrationen ausgesetzt sind , die dazu führen können, dass sich die Verbindung löst, was wiederum den Übergangswiderstand und damit die Brandgefahr erhöht. Herkömmliche Feder- und Steckklemmen gelten hingegen als wartungsfrei.
Bewährte Zuverlässigkeit
Darüber hinaus beauftragte Eaton I²PS mit der Prüfung der Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindungen der Push-in-Steckklemmen. Dabei war das Steckklemmen-Steuergerät über mehrere Tage hinweg kontinuierlich Salznebel ausgesetzt. Die Ergebnisse zeigten, dass diese extrem korrosive Umgebung keine signifikanten Veränderungen im Kontaktwiderstand verursachte . Es wurde bestätigt, dass die Push-in-Steckklemmen eine zuverlässige, gasdichte elektrische Verbindung auch unter schwierigen Bedingungen ermöglichen.
Die I²PS-Anlage hat auch den Temperaturanstieg in den Push-in-Klemmen und Schraubklemmen gemessen. Die Prüfung erfolgte im Drehstrombetrieb bei gleichzeitiger Messung der Temperatur an den Hauptklemmen des Motorstarterschutzes. Es zeigte sich, dass der Temperaturanstieg bei Steckklemmen gleich hoch war wie bei Schraubklemmen , teilweise sogar geringer.
Der dritte Test bestätigte die hohe mechanische Sicherheit der Push-in-Technologie. Hierzu wurden die Auszugskräfte von Push-in-Federzwingen und konventionellen Federzwingen gemessen. Der Test wurde an einer 1,5 mm² Leitung mit Aderendhülse durchgeführt, die an zwei Schützklemmen angeschlossen wurde – eine mit Push-in-Technik und eine mit Federtechnik. Die Drähte wurden einer kontinuierlichen Kraftsteigerung ausgesetzt, bis sie aus der Klemme gezogen wurden. Während bei einer herkömmlichen Federzugklemme der Draht bereits mit 56 N aus der Klemme gezogen werden konnte, war dies bei der Push-In-Klemme nur mit 173 N möglich. Das liegt deutlich über den von der Norm geforderten 35 N, d.h dass Push-In-Klemmen eine außergewöhnlich hohe mechanische Sicherheit bieten. Der Unterschied zugunsten der Steckklemme liegt in der Konstruktion – bis zu einer gewissen Grenze steigt die Klemmkraft auf das Kabel proportional zur Kraft, die auf das Kabel ausgeübt wird.
Geeignet für den internationalen Einsatz
Die Push-in-Technologie ist weltweit für den Einsatz zugelassen. Wichtig ist jedoch, dass die Klemmen für den vorgesehenen Verwendungszweck zugelassen sind (insbesondere im Hinblick auf UL-Anwendungen), wozu auch die Einhaltung der Vorschriften hinsichtlich geeigneter AWG-Querschnitte (American Wire Gauge) gehört. Für bestimmte Anwendungen, wie zum Beispiel die Steuerung von Kompressoren, Aufzügen oder Heizungsanlagen, benötigen Schütze eine besondere Zulassung.
Sollen IEC-Leistungsschalter in UL-Anwendungen eingesetzt werden, benötigen sie eine UL-Typ-E-Zulassung. Dazu müssen die Geräte in der Regel über entsprechendes Zubehör, wie z. B. Leitbleche, verfügen, die die Einhaltung von Vorschriften gewährleisten, die den für die Zertifizierung erforderlichen entsprechenden Phasenabstand vorschreiben. Nur so kann ein zusätzlicher Kurzschlussschutz vermieden werden . Der Einsatz von UL-Typ-E-zugelassenen Geräten ist daher eine Grundvoraussetzung für europäische Hersteller, die weltweit einheitliche Schaltschrankdesigns anbieten möchten.
Einfacher Geräteaustausch
Ein Gerät erreicht die letzte Phase seines Lebenszyklus, wenn es defekt wird und ausgetauscht werden muss. Wenn es nötig wird, zeigen Steckklemmen auch ihre Vorteile gegenüber anderen Klemmenarten. Um das Kabel zu entfernen, öffnen Sie einfach die Klemmfeder durch Drücken (normalerweise durch Einführen eines normalen Schlitzschraubendrehers). Insgesamt werden durch den Einsatz von Push-in-Schaltanlagen die Ausfallzeiten für den Austausch beschädigter Geräte im Vergleich zu anderen Anschlussmöglichkeiten deutlich reduziert .
Steckklemmen erfreuen sich immer größerer Beliebtheit
Derzeit ist ein klarer Trend zum zunehmenden Einsatz der Plug-in-Technologie zu erkennen. Die Vorteile der Zeitersparnis, der werkzeuglosen Bedienung und der Kontaktzuverlässigkeit sind einfach zu groß, um sie zu ignorieren. Darüber hinaus werden in der Verkabelung zunehmend flexible Leitungen mit Klemmen eingesetzt, was ein zusätzlicher Vorteil von Push-in-Klemmen ist . Es wurde keine andere Seite der Medaille gefunden – die hier beschriebene Verbindungstechnologie hat zahlreiche Vorteile gegenüber anderen Lösungen und weist gleichzeitig keine Nachteile auf, die sie disqualifizieren oder gar eine Prüfung der Sinnhaftigkeit ihres Einsatzes erforderlich machen würden. Eaton prognostiziert daher, dass Push-In-Klemmen innerhalb weniger Jahre herkömmliche Federklemmen ersetzen und dabei den Schraubklemmen Marktanteile abnehmen werden.
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