Leiteranschlussklemmen Leitungen an einer Sammelschiene anschließen – auf die schnellere Art

Häufig müssen einzelne Drähte oder Leitungen an einer Sammelschiene aus Kupfer angeschlossen werden – ob für Schutzleiter, Neutralleiter oder für Spannungsabgriffe an den Hauptsammelschienen eines Elektroverteilers oder einer Steuerungsanlage. Eine neue Generation Leiteranschlussklemmen soll ein schnelleres Arbeiten ermöglichen und langfristig wartungsfrei sein.

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In den vergangenen Jahren hat sich die Zugfeder-Klemmentechnik in verschiedenen Bereichen etabliert. Beginnend bei der Verwendung in den Abzweigdosen der Installationstechnik, hat die Zugfederklemme bis in die Betriebsmittel von Schaltanlagen Einzug gehalten. In vielen Geräten ist mittlerweile als Alternative zur geschraubten Klemme eine Klemme mit einer Zugfeder oder der weiter entwickelten Push-in-Klemme mit Zugfedertechnik verfügbar.

Die wesentlichen Vorteile einer Push-in-Klemme sind schnell erklärt. Die Leiter lassen sich sehr einfach und schnell anschließen, die Klemme ist wartungsfrei und für eine Vielzahl von Leitertypen einsetzbar. Damit diese Vorteile nun auch in einem weiteren Bereich verwendet werden können, hat Rittal eine neue Generation Leiteranschlussklemmen entwickelt, welche diese Vorteile auch für den direkten Anschluss von Kabeln und Leitungen an einer Sammelschiene nutzbar macht. Die Push-in-Leiteranschlussklemmen sind in zwei Klemmbereichen mit 0,5 – 4 mm² und 1,5 – 16mm² und je Klemmbereich für 5 und 10 mm dicken Kupfer-Sammelschienen erhältlich.

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Optimierter Kontaktübergang

Einfach und schnell anschließbar bedeutet für die neue Klemme, dass diese auf die Sammelschiene aufgesteckt wird und das abisolierte Leiterende durch einfaches Einschieben in den Klemmraum mit der Sammelschiene verbunden wird. Schon beim Aufstecken sind die ersten Vorteile wirksam. Zum einen wird die Klemme durch einen separaten Federmechanismus auf der Sammelschiene an ihrer Position gehalten, zum anderen beseitigt diese Feder beim Aufsetzen Oxidschichten, die sich auf der Sammelschiene gebildet haben und optimiert somit die Leitfähigkeit der Verbindungsstelle zur Sammelschiene.

Verbessert wird dieser Kontaktübergang auch durch ein weiteres Merkmal der Klemme. Der integrierte Kontaktbalken, mit seinen definierten und hervorgehobenen Kontaktstellen, bewirkt einen optimalen Kontaktdruck an der Kontaktstelle. Gerade für eine stromführende Verbindung ist das Verhältnis von Kontaktkraft und Kontaktfläche sehr wichtig. Nicht immer bedeutet eine große Kontaktfläche auch den besseren Stromübergang für eine Verbindung. Wenn die Fläche zwar groß, aber die Kraft nicht ausreichend ist, können mikroskopisch kleine Verschmutzungen und Oxidschichten auf einer Sammelschiene nicht durchdrungen werden. Die Folge ist eine schlechte Verbindungsstelle. Dies kann die Push-in-Klemme nun verhindern, was zu einer verlustleistungsarmen Kontaktstelle führt.

Direktanschluss nahezu aller Kupfer-Leitertypen

Mit der zweiten Feder im Inneren der Klemme wird die Leiterklemmung realisiert. Dabei können massive und mehrdrähtige, ultraschall-verschweißte und feindrähtige Leiter mit Aderendhülsen einfach und schnell in den Klemmraum gegen den Federdruck eingesteckt werden. Auch Leitungen mit Twin-Aderendhülsen lassen sich in der Push-in Leiteranschlussklemme anschließen. Lediglich für feinstdrähtige Leiter oder Leiter ohne Aderendhülsen muss die Klemme mit einem Schraubendreher geöffnet werden, um den Leiter zu klemmen. Hierzu und auch zum Abklemmen eines Leiters, wird mit dem Schraubendreher der Pusher an der Klemme betätigt und der Klemmraum ist geöffnet. Aber auch das ist gegenüber einer Klemme mit Schraube immer noch deutlich schneller. Wer es einmal selbst gemacht hat, erkennt die Vorzüge im Handumdrehen.

Sehr häufig müssen einzelne Drähte oder Leitungen an einer Sammelschiene aus Kupfer angeschlossen werden. Bisher werden diese Anschlüsse häufig mit Schraubklemmen oder fest verschraubt realisiert. Eine neue Generation Leiteranschlussklemmen soll ein schnelleres Arbeiten ermöglichen und langfristig wartungsfrei sein.

Vielseitige Anwendungsfelder

Die Push-in-Leiteranschlussklemme eignet sich für viele Anwendungen. Die häufigste Verwendung findet sich beim Anschluss von Schutz- oder Neutralleiter an den dafür vorgesehenen Sammelschienen. Hierbei werden die Leiter von ankommenden oder abgehenden Kabeln und Leitungen, direkt auf die Sammelschienen für Neutral- oder Schutzleiter aufgelegt und angeklemmt.

Ein weiteres Verwendungsfeld sind kurzschlusssichere Spannungsabgriffe an den Kupferschienen eines Hauptsammelschienensystems. Hierfür erlaubt die IEC 61439 unter Abschn. 8.6.4, dass zum Anschluss eines Gerätes ein Leiter mit geringerem Querschnitt verwendet werden darf, wenn u.a. dieser Leiter nicht länger als 3 m ist und z.B. ein doppelt isoliertes Leitermaterial oder ein Isoliermaterial mit höherer Temperaturbeständigkeit verwendet wird. Weitere Möglichkeiten sind in Tabelle 4 der IEC 61439- 1 genannt. Um solch einen Leiter auf der Sammelschiene zu befestigen, ist bei der Push-in-Klemme der Einführungsdom so groß gewählt worden, dass auch Leiter mit doppelter Isolierung (z.B. NSGAFöu) anschließbar sind.

Auch der Aufbau von Stringverteilern oder Verteilerblöcken mit einer Vielzahl von Anschlussklemmen für abgehende Leitungen ist möglich. Anwendungen mit Stringverteilern finden sich häufig in der Photovoltaiktechnik, bei der mehrere Gleichstromerzeuger über DC-Sammelschienen miteinander verbunden und dann einem Wechselrichter zugeführt werden. Hierfür lässt sich ein System aus einpoligen Rittal Riline Sammelschienenhalter verwenden, die je eine Sammelschiene bis zu einem Querschnitt von 30 x 10 mm halten und auf der zahlreiche Klemmen anreihbar sind.

Verteilerblöcke werden oft für die Verteilung von DC- oder AC-Spannungen innerhalb von Schalt- oder Steuerungsanlagen verwendet. Da es hierbei eher um kleinere Ströme geht, lässt sich mit dem neuen 2-poligen Rittal-Sammelschienenhalter (Bild 2) ein kompakter Aufbau mittels Push-in-Leiteranschlussklemmen erreichen. Im Gegensatz zu anderen Verteilerblocksystemen besteht bei der Push-in-Leiteranschlussklemme die Möglichkeit, jede Klemme individuell zu beschriften. Damit lässt sich jede angeschlossene Leitung eindeutig einer Klemmstelle zuordnen und dies auch im Stromlaufplan sorgfältig dokumentieren.

Reduzierung der Wartungsaufwendungen für Schaltanlagen

Ein wesentlicher Kostenpunkt beim Betrieb einer Schaltanlage sind die Wartungskosten für durchzuführende Wiederholungsprüfungen und Inspektionen. Das Kontrollieren von allen Drehmomenten an Schraubverbindungen mit dem richtigen Nenn-Drehmoment ist in der Regel aufgrund der Vielzahl an Klemmen in einer Schaltanlage kaum möglich und vor allem nicht sinnvoll. Wird eine Schraube nach einer bestimmten Betriebszeit mit Nenn-Drehmoment nachgezogen, so wird sich die Schraube in der Regel immer etwas „nachziehen“ lassen. Das führt jedoch auf lange Sicht zu einer Überdehnung der Klemme oder zur Beschädigung des Leiters. Daher ist es beim Kontrollieren von Drehmomenten sinnvoll, mit einem verminderten Drehmoment zu prüfen, sofern es keine anderen Vorgaben des Geräteherstellers zur Wartung gibt. Damit kann aber eine gelockerte Verbindung identifiziert werden.

Noch einfacher ist es jedoch mit wartungsfreien Klemmverbindungen zu arbeiten, wie es die Push-in-Leiteranschlussklemme bietet. Bei dieser federbetätigten Klemmstelle wird immer ein konstanter Anpressdruck gewährleistet, wodurch z.B. Materialveränderungen aufgrund unterschiedlicher Temperaturen ausgeglichen werden, wie sie beim Wechsellastbetrieb auf eine Klemmstelle wirken. Auch Einflüsse aufgrund von Schwingungen werden durch die Federwirkung kompensiert.

Fehlerpotentiale deutlich reduzieren

Schaut man sich Störungen im Umfeld von Klemmverbindungen an, so kann man verschiedene Fehlerarten ermitteln. Häufig feststellbare Ursachen sind:

• Fehlerhafte Verpressung von Kabelschuhen,

• Fehlerhafte Drehmomente (zu hoch oder zu gering),

• Klemmstelle nicht für die Leiterart geeignet,

• Klemmenlockerung durch Vibration oder Wechsellasten

Die Push-in-Klemme kann mit ihren Eigenschaften nun diese Fehlerpotentiale reduzieren. Durch die Vielzahl der oben bereits genannten zusätzlichen Leiterarten ist die fälschliche Nutzung mit einer nicht geeigneten Leiterart schon minimiert. Die Federtechnik der Klemme eliminiert die notwendige Wartung der Drehmomente sowie das Anziehen mit einem falschen Drehmoment.

Damit der direkten Klemmung der Leiter kein Aufpressen eines Kabelschuhs erforderlich ist, wird auch dieses Fehlerpotential reduziert. Schon im Hinblick auf den langfristigen Betrieb einer Anlage sollte die Federzugtechnik den Vorzug vor der Schraubklemmtechnik erhalten, insofern dies natürlich von der Anwendung her möglich ist.

Fazit: Die neuen Push-in-Leiteranschlussklemmen lassen sich schnell und einfach montieren und dies für eine Vielzahl an Leitertypen. Sie ist jetzt in noch mehr Anwendungen einsetzbar und bietet durch ihre vielen Zulassungen eine weltweite Einsatzmöglichkeit. Die verwendete Federklemmentechnik senkt das Fehlerpotential bei der Installation im Vergleich zu herkömmlichen Leiteranschlussklemmen. Durch die Wartungsfreiheit steigert sie die Anlagenzuverlässigkeit und senkt die Kosten für spätere Wartungsarbeiten. Wer die neuen Push-in-Leiteranschlussklemmen einmal ausprobiert, wird schon bei der ersten Installation die Vorzüge und Zeitersparnis erkennen.

Hannover Messe, Rittal: Halle 11, Stand E06

* MBA, Dipl.-Ing. Michael Schell, Leiter Produktmanagement Enclosures & Power Distribution bei Rittal in Herborn

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