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Anschlusstechnik

Steckverbinder mit neuem Erdungskonzept ausgestattet

| Autor/ Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Roberto Gilardoni / Sandra Häuslein

Phoenix Contact hat die neue Steckverbinder-Baureihe Heavycon Compact zum Anschluss von Motoren und Frequenzumrichtern mit einem neuen Erdungskonzept ausgestattet. Wir zeigen, was dahintersteckt.

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Bei der Verteilung von elektrischer Energie in Fertigungsanlagen werden leistungsstarke Steckverbinder benötigt, zum Beispiel die neuen Steckverbinder der Baureihe Heavycon Compact von Phoenix Contact.
Bei der Verteilung von elektrischer Energie in Fertigungsanlagen werden leistungsstarke Steckverbinder benötigt, zum Beispiel die neuen Steckverbinder der Baureihe Heavycon Compact von Phoenix Contact.
(Bild: Phoenix Contact)

Alles eine Frage der Form: Bei der Energieverteilung in Fertigungs- und Förderanlagen müssen die Steckverbinder eine kompakte Gehäusebauform aufweisen – hier kommen Rechteck- und Rundsteckverbinder zum Einsatz. Dabei spielt der Berührschutz für den Anwender eine bedeutende Rolle. Für mehr Sicherheit sorgt nun Phoenix Contact mit der Baureihe Heavycon Compact mit neuem Erdungskonzept.

Steckverbinder für den Motoranschluss

Für eine steckbare Leistungsschnittstelle zum Anschluss von Motoren und Frequenzumrichtern gibt es zahlreiche Lösungsansätze. Je nach erforderlicher Polzahl und gewünschtem Leitungsquerschnitt kommen rechteckige Industriesteckverbinder im kleinen Format D7 oder im Format der weit verbreiteten B-Serie zum Einsatz.

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Eingesetzt werden auch Rundsteckverbinder wie M12 Power, M17 und M23. Selbst für die Verwendung von modularen Kontakteinsätzen stehen platzsparende Gehäuselösungen für einzelne Module zur Verfügung – zum Beispiel das Gehäuse Heavycon Evo-M1 von Phoenix Contact. Bei letzteren ist durch den schwenkbaren Kabelabgang die Anpassung der Abgangsrichtung vor Ort möglich.

Eine weit verbreitete Lösung für solche Anwendungen wurde aber speziell für die dezentrale Ansteuerung in der Automatisierung entwickelt. In anderen Anwendungsfeldern, etwa im Schaltschrankbau für Energieanlagen oder im Maschinenbau, ist diese Bauform weitgehend unbekannt: die Rede ist von der rechteckigen Industriesteckverbinder-Bauform „Compact“.

Vom quadratischen zum rechteckigen Steckgesicht

Vorbild bei der Entwicklung der Bauform Compact waren die quadratischen Industriestecker der Bauform D7 – charakterisiert durch die Dichtung auf dem Kontakteinsatz. Aufgrund von Nutzeranforderungen hinsichtlich Leitungsquerschnitt und Polzahl wurde das quadratische Steckgesicht zu einem rechteckigen erweitert. Die zuerst entwickelten Kontakteinsätze wurden durch Crimpanschlusstechnik bestückt und steckten in Gehäusen aus Kunststoff. Geschirmte Metallgehäuse für störungsempfindliche Anwendungen sowie Kontakteinsätze mit alternativen Anschlusstechniken wurden erst später entwickelt.

Aufgrund dieser Entstehungsgeschichte unterliegt die Compact-Bauform bis heute einigen technischen Besonderheiten, die zu Einschränkungen in der Anwendung und zusätzlichen Aufwänden in der Konfektionierung führen: Der Schutzleiter in der Mitte des Steckgesichts hat bei den marktüblichen Lösungen keinen Kontakt zum Gehäuse, was bei der Verwendung von Metallgehäusen besondere Maßnahmen erfordert.

Innengehäuse aus Kunststoff

Damit der Berührschutz auch im Fehlerfall ausreicht, verfügen die marktüblichen metallischen Compact-Gehäuse über zusätzliche Innengehäuse aus Kunststoff. Damit wird eine doppelte Isolierung erreicht, ein elektrischer Kontakt zwischen dem leitfähigen Gehäuse und einer beschädigten Leitung soll so vermieden werden.

Obwohl diese Maßnahme alle Mindestanforderungen zum Berührschutz gemäß VDE 0100 erfüllt, stellt sie doch eine Einschränkung dar. Der Verkabelungsraum ist stark reduziert, die Konfektionierung wird schwieriger und zeitaufwändiger. Gerade in einer elektromagnetisch stark belasteten Umgebung, die den Einsatz von metallischen Steckverbindergehäusen erfordert, wäre eine automatische Anbindung des Schutzleiterkontaktes an das Gehäuse wünschenswert.

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Neuartige Schutzleiteranbindung

Das neue Steckverbinderprogramm Heavycon Compact von Phoenix Contact führt den Schutzleiter aus der Mitte des Kontakteinsatzes an das Gehäuse. Diese im Markt einzigartige PE-Anbindung verbessert die sichere und zuverlässige Übertragung von Signalen und Leistung. Beschädigte oder abgerissene Leiter, die die Gehäusewand oder die metallische Kabelverschraubung berühren, werden über ihren Fehlerstrom detektiert und im Störungsfall schnell lokalisiert.

Elektromagnetisch eingestreute Störungen auf dem Gehäuse oder dem Schirmgeflecht werden über das Gehäuse, das mit dem Schutzleiter verbunden ist, abgeführt. Der Vorteil bei diesem Konzept: Bei den neuen Gehäusen Heavycon Compact von Phoenix Contact kann auf das Innengehäuse verzichtet werden, wodurch sich der Verkabelungsraum vergrößert.

Push-in-Anschlusstechnik integriert

Zu den technischen Weiterentwicklungen zählt auch die moderne Anschlusstechnik. Während bei anderen Herstellern die Crimpanschlusstechnik überwiegt oder oftmals auch ausschließlich angeboten wird, konnte Phoenix Contact die stark nachgefragte und mittlerweile universell verfügbare Push-in-Anschlusstechnik auch in den Kontakteinsätzen von Heavycon Compact integrieren. Dadurch wird die Handhabung einfacher und die Anschlusszeit erheblich kürzer. Der vibrationssichere Anschluss starrer oder flexibler Leiter mit Aderendhülse erfolgt durch einfaches, direktes Stecken. Auch für ein erneutes Lösen eines bereits angeschlossenen Leiters wird bei der Push-in-Anschlusstechnik kein Spezialwerkzeug benötigt. Dies spart im Servicefall Zeit und vermeidet Handhabungsfehler.

Trotz der verbesserten PE-Anbindung an das metallische Gehäuse ist das Steckgesicht der Kontakteinsätze im neuen Steckverbinderprogramm Heavycon Compact kompatibel zum Marktstandard. So gestaltet sich der Umstieg auf die Steckverbinder mit ihrer neuartigen PE-Anbindung und weit verbreiteten Push-in-Anschlusstechnik pro­blemlos.

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Marktanforderungen und etablierte Bauformen

An dezentralen Antrieben, Frequenzumrichtern und damit angebundenen Motoren haben sich zwei Steckgesichter durchgesetzt, die in einer kompakten rechteckigen Gehäusebauform montiert werden. Für eine reine Leistungsübertragung gibt es einen 8-poligen Stecker mit einem Anschlussquerschnitt von mindestens 2,5 mm², 16 A und einem zusätzlichen PE-Kontakt. Eine weitere Variante ist das hybride Steckgesicht Q4/2 mit vier Leistungskontakten mit 40 A, einem Anschlussquerschnitt von 4 mm² oder 6 mm² mit zusätzlichem PE-Kontakt sowie zwei weiteren Steuerkontakten mit 10 A und einem kleineren Anschlussvermögen.

Merkmale der Compact-Bauform zusammengefasst

Die Bauform Compact weist ein schlankes Anbaugehäuse mit innenliegenden Montageschrauben und einem schwenkbaren Verriegelungsbügel auf, der auf zentralen Nocken des Tüllengehäuses verrastet. Eine Dichtung, die Bestandteil des Stift-Kontakteinsatzes ist, schützt vor dem Eindringen von Staub und Wasser. Dieses Dichtprinzip findet sich auch in der Gehäuseserie D7 wieder, die der Bauform Compact in ihrer Entwicklung vorausgegangen war.

Die Steckverbinder sind kompatibel zu den Gehäusen und Kontakteinsätzen der im Markt etablierten Anbieter. Zudem sind sie einfach zu handhaben und ermöglichen den Anschluss von möglichst großen Leiterquerschnitten auf engem Bauraum.

Kontakteinsätze direkt am Isolierkörper kodieren

Kontakteinsätze der Baureihe Heavycon Compact lassen sich erstmalig direkt am Isolierkörper kodieren - und sorgen so für mehr Sicherheit beim Betreiben von Anlagen mit mehreren Steckern. Gleiche, nebeneinander befindliche Steckverbinder werden durch Aufbringen von kostengünstigen Kodierungen aus Kunststoffprofilen vor Fehlstecken geschützt. Andere Kontakteinsätze am Markt verfügen nicht über eine vergleichbare Möglichkeit der Kodierung – auch nicht mit den üblichen Kodiermethoden wie Bolzen oder Buchsen an den Montageschrauben.

Je nachdem, ob eine Schirmanbindung aus Gründen der elektroma­gnetischen Störanfälligkeit erforderlich ist oder nicht, bietet Heavycon Compact Gehäuse aus Metall oder hochwertigem Industriekunststoff. Die metallischen Gehäuse besitzen eine leitfähige unbeschichtete Oberfläche sowie leitfähige Dichtungen. Zur Anbindung der Kabelverschraubung dient ein Gewinde, das direkt in die Gehäusewand geschnitten ist. Passend zum verwendeten Kabel steht ein umfangreiches Programm an EMV-Kabelverschraubungen zur Auswahl.

Für Anwendungen, die weniger störanfällig sind, gibt es zudem Gehäuse aus robustem Kunststoff mit integrierter Kabelverschraubung. Die Gehäuse sind im selben zeitgemäßen schwarzen Design ausgeführt wie die bereits im Markt etablierten Kunststoffgehäuse aus dem Steckverbinderprogramm Heavycon complete.

Gute Dichteigenschaften bis hin zu Schutzart IP66

Die neuen Gehäuse besitzen zudem gute Dichteigenschaften bis hin zur Schutzart IP66. Im Vergleich zum Metallgehäuse ist die Kunststoffvariante nicht nur leichter, sondern auch vom Material her kostengünstiger.

Wer aufgrund entsprechender Spezifikation oder einer geforderten Kompatibilität zu bestehenden Anlagenteilen an die Compact-Bauform gebunden ist, muss nicht auf die weiterentwickelte Technologie moderner Industriesteckverbinder verzichten. Mit Heavycon Compact von Phoenix Contact stehen Push-in-Anschlusstechnik, Kodierfunktion sowie ein innovatives PE-Konzept nun auch in dieser Bauform zur Verfügung.

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* Roberto Gilardoni leitet das Produktmanagement für Industriesteckverbinder bei der Phoenix Contact GmbH & Co. KG in Blomberg

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