Was bedeutet eigentlich Komfort? Wer von Wohneinrichtungen oder Kfz-Ausstattungen spricht, hat ganz konkrete Vorstellungen: funktional, leicht verständlich, einfach zu bedienen – und eine gewisse haptische und ästhetische Qualität sollte auch nicht fehlen. Aber was bedeutet Komfort für die Hersteller und Installateure elektronischer Geräte wie Frequenzumrichter oder Stromversorgungen? Ein Blick auf die Anwendungsgebiete und auf das Arbeitsumfeld hilft bei der Suche nach einer Antwort.
Ein Gerätehersteller produziert unterschiedliche Serien von Antriebsreglern für den weltweiten Einsatz. Dabei beachtet er nicht nur international gültige Normen und Sicherheitsvorschriften wie die der International Electrotechnical Commission (IEC) oder der Underwriters Laboratories (UL). Er produziert seine Geräte auch mit Blick auf unterschiedliche Anwenderverhalten: Während beispielsweise US-amerikanische Anlagenbauer und Installateure den Schraubanschluss bevorzugen, setzen europäische Anwender seit Jahrzehnten auf Schnellanschlusstechnik – wie den Zugfeder- oder Push-in-Anschluss.
Dieser Unterschied basiert unter anderem auf geographischen und technikgeschichtlichen Eigenheiten der lokalen Industrien. Je nach Region werden Eigenschaften wie intuitive Bedienbarkeit, mechanischer Aufbau, Anschlusszeit, Materialqualität und Anschaffungskosten unterschiedlich gewichtet. Als Eigenschaften der Einzelkomponente „Anschlusstechnik“ beeinflussen diese Merkmale auch die Funktionalität des fertigen Geräts.
Leistungszentrum Anschlusstechnik
Wie flexibel das Gerät später eingesetzt werden kann, entscheidet sich damit schon beim Design-In der Anschlusstechnik. Hier sind die Hersteller von Leiterplattenklemmen und Steckverbindern gefordert, Anschlusslösungen für die unterschiedlichen Ansprüche und Anforderungen anzubieten. Dabei wird deutlich, dass es die eine universelle Lösung gar nicht geben kann. Als wortwörtliches Leistungszentrum muss sich die Anschlusstechnik permanent weiterentwickeln. Es gilt, auch in künftigen Einsatzgebieten hohe Ströme und Leistungen sicher übertragen zu können und trotzdem komfortabel bedienbar zu bleiben.
Gerade für anspruchsvolle Hochstrom-Applikationen wie Stromversorgungen, Frequenzumrichter oder Antriebsregler eignen sich aber nicht alle Anschlusstechniken. Neben der notwendigen Leitergröße schränken vor allem das Leiterplatten-Layout und das Geräte-Design die Wahl der Anschlusstechnik ein. Die erste Leiterplattenklemme mit Federanschluss hat Phoenix Contact bereits 1979 entwickelt – damit hatte das Unternehmen einen neuen Standard für komfortable Leiterplattenanschlüsse geschaffen. Seitdem sind neue Schnellanschlusstechniken wie der Pierce- oder Push-Lock-Anschluss hinzugekommen. Speziell für Anwendungen in der Leistungselektronik mit Strömen bis zu 309 A bietet der Hersteller heute Leiterplattenklemmen, -steckverbinder und Wanddurchführungen mit allen gängigen Anschlusstechniken – ob Schraub-, Feder-, Crimp- oder IDC-Anschluss (IDC, Insulation Displacement Connection, isolationsverdrängende Kontaktierung).
Kniehebelprinzip bringt neuen Komfort
Die neueste Entwicklung in diesem Bereich ist die Schnellanschlusstechnik T-LOX. Das Prinzip basiert auf dem Federanschluss. Es eignet sich konstruktionsbedingt aber auch für Leiterquerschnitte über 35 mm², für die es bisher keinen Geräteanschluss mit Schnellanschlusstechnik auf dem Markt gab. Die Bedienkräfte traditioneller Federkraftklemmen wären schlicht zu hoch, um noch als komfortabel zu gelten – denn je größer der anzuschließende Leiter, desto größer muss auch die Vorspannkraft der Feder sein. Hier setzt nun das Kniehebelprinzip an: Die Leiter werden einfach in die geöffnete Klemmstelle eingelegt, und der farblich abgesetzte Hebel wird ohne Kraftaufwand mittels Schraubendreher umgelegt. Vorteile gegenüber bisherigen Schraubanschlusslösungen: Der Hebelmechanismus erlaubt den freien Blick auf die Klemmstelle, lässt sich mit einem handelsüblichen Schraubendreher einfach bedienen und ermöglicht unabhängig vom Leiterquerschnitt auch bei starken mechanischen Einwirkungen langzeitstabile Kontakte. Dank der querschnittsabhängigen Kontaktkraft der integrierten Feder können Anwender selbst mehrdrähtige Leiter mit Querschnitten von bis zu 95 mm² sicher anschließen – und dies bis zu 70 Prozent schneller als mit dem herkömmlichen Schraubanschluss.
Augenmerk auf Anschlusssicherheit
Die neue Schnellanschlusstechnik ist bisher für robust aufgebaute Wanddurchführungsklemmen verfügbar, da zahlreiche Hersteller hier in der Vergangenheit das Augenmerk vor allem auf die Anschlusssicherheit gelegt haben. Vorzug der etablierten Anschlussart: Durchführungsklemmen bestehen aus einem Innen- und einem Außenteil, die durch die Gehäusewand werkzeuglos verrastet und durch optionale Schraub-, Nieten- oder Flanschverbindungen miteinander verbunden werden. So ist der Anschluss besonders sicher, da mechanische Kräfte am Leiter nicht auf die Leiterplatte übertragen werden. Durchführungsklemmen lassen zudem unterschiedliche Wandstärken zu. Die einteiligen Durchführungsklemmen mit T-LOX-Anschluss erweitern nun die Funktionalität dieser Verbindungsart und bringen hohen Bedienkomfort in die Leistungselektronik.
Geprüfte Sicherheit
Anschlusstechnik für Hochstrom-Applikationen muss aber nicht nur Komfort-Ansprüchen genügen, sondern auch in puncto Material- und Verarbeitungsqualität hohe Sicherheitsanforderungen erfüllen. Während Widerstandsmessungen oder Stehstoßspannungsprüfungen die elektrische Tauglichkeit des Bauteils nachweisen, spielt gerade bei den Schnellanschlusstechniken die mechanische Kontaktsicherheit eine wichtige Rolle im Entscheidungsprozess. Da mit der zu übertragenden elektrischen Leistung auch die Leiterquerschnitte und damit die potenziell auftretenden mechanischen Kräfte zunehmen, gelten für Leistungsanschlüsse besonders hohe Sicherheitsanforderungen. Abhängig vom Leiterquerschnitt müssen fachgerecht verdrahtete Anschlüsse nach DIN EN 60947-1 hohen Auszugskräften von mehreren hundert Newton standhalten. Normierte Flexions-Tests und Leiterauszugsprüfungen geben Geräteherstellern und Anwendern die Gewissheit, dass auch einfach zu bedienende Klemmen und Steckverbinder langzeitstabile Kontakte ermöglichen. Diese Tests hat auch T-LOX durchlaufen. Ergebnis: Der neu entwickelte Anschluss bietet eine programmierte Kontaktkraft von mehr als 800 N.
Zusammenfassung
Mit dem Trend zur Miniaturisierung leistungselektronischer Komponenten verändert sich das Anwendungsumfeld der Geräte nachhaltig. Für Frequenzumrichter, Antriebsregler und Co. steht weniger Bauraum zur Verfügung. Je kleiner aber die Geräte werden, desto kleiner und schlechter zugänglich werden auch die Leiteranschlüsse. Während für Leiterquerschnitte bis 35 mm² schon heute zahlreiche Anschlusstechniken flexible Lösungen ermöglichen, werden Schnellanschlüsse für große Leiterquerschnitte ab 35 mm² an Bedeutung gewinnen. Federkraftbasierte Anschlusstechniken reduzieren den Verdrahtungsaufwand enorm und verhindern dank programmierter Kontaktkraft zuverlässig, dass Klemmstellen durch ein zu hohes Anzugsdrehmoment ausfallen.
Funktional, leicht verständlich, einfach zu bedienen und eine hohe
ästhetische und haptische Qualität: Für Installateure zählt der Nutzen ihrer Arbeitsmittel. Je flexibler Gerätehersteller Anschlusstechniken in ihre Geräte einbauen können, desto besser werden sie international unterschiedlichen Ansprüchen gerecht.
