Weidmüller Reihenklemmen überzeugen durch geringe Erwärmung

In der vorbeugenden Instandhaltung in elektrischen Anlagen der Industrie findet die Thermographie verstärkt Anwendung. Thermografie ist ein ideales Werkzeug, um sich schnell ein Bild der thermischen Situation in der Anlage zu machen. Auf einen Blick sind bei laufender Fertigung überhitzte Zonen zu sehen, die potenzielle Probleme, Reparaturen und Kosten verursachen können. Als führender Hersteller elektrischer Verbindungstechnik widmet sich Weidmüller schon längere Zeit dieser Problematik und bietet mit seinen international bewährten Kontaktsystemen Zugbügel, Zugfeder oder „PUSH IN“ einen absolut festen Sitz des geklemmten Leiters, so dass keine unzulässige Erwärmung auftritt.

Am Beispiel der Reiehnklemmen-Familien WDU (li) und PDU von Weidmüller sieht man sehr deutlich, dass die max. zulässige Temperatur an der Klemme gemäß (DIN) EN / IEC 60947-7-1 nicht überschritten wird. 

Mittels Thermografie sind bei laufender Fertigung auf einen Blick überhitzte Zonen zu sehen, die potenzielle Probleme, Reparaturen und Kosten verursachen können. Mögliche Ursachen sind: überlasteter, heiße Leiter und Kontakte oder heißgelaufene Lager oder Motorwellen – auch ein Wackelkontakt gehört dazu. Weidmüller Kontaktsysteme, wie das Zugbügel-, Zugfeder- oder „PUSH IN“ System, überzeugen durch absoluten festen Sitz des geklemmten Leiters. Die Klemmen sind auf den entsprechenden Nennstrom abgestimmt, so dass keine unzulässige Erwärmung auftritt. Gemäß der (DIN) EN / IEC 60947-7-1 darf sich eine vom elektrischen Strom durchflossene Klemmstelle um max. 45 Kelvin (45 °C), im ATEX-Bereich sogar nur um 40 K (40 °C) erhöhen. Reihenklemmen mit ihren schraub- und schraubenlosen Anschlusssystemen von Weidmüller unterbieten diesen Wert mit „kühlen“ 32 K (32 °C) deutlich. Die 32 K wurden als „Regelwert“ in umfangreichen Laborprüfungen ermittelt.

Weidmüllers Reihenklemmen überzeugen durch Wartungsfreiheit, deshalb bedarf es nach einer einmaligen, keiner periodischen Prüfung mehr. Eine erneute Prüfung erfolgt in der Regel nur noch in 20 bis 30 Jahren. Crimpwerkzeuge mit Zwangssperre garantieren einen hochwertigen Qualitätscrimp, der den Kontakt nicht erwärmt. Mit den Crimpwerkzeugen von Weidmüller kann der Anwender diesen Qualitätscrimp mit hoher Widerholgenauigkeit herstellen. Eine Erwärmung der Kontaktstelle ist somit ausgeschlossen. Das Projektierungstool „NetCalc®“ ermöglicht eine interaktive Projektierung und Berechnung von Spannungsfall, Stromauslastung, Kurzschlussströmen und einer Dimensionierung von Schutzorganen in AC- und DC-Netzwerken. Eine Projektierung mit „NetCalc®“, Reihenklemmen mit „kühlen“ 32 K (32 °C) und wartungsfreien Kontakten sowie hochwertige Qualitätscrimps verhindern überhitzte Zo¬nen und einen möglichen Ausfall der Anlage.

Thermografiemessungen an elektrischen Anlagen.
Thermografiemessungen eignen sich besonders für die vorbeugende Instandhaltung. Kaum ein Messverfahren gibt so schnell Aussagen zur Zustandsanalyse von elektrischen Anlagen in allen Spannungsebenen und das im laufenden Betrieb, ohne Berührung von spannungsführenden Teilen. Eine Thermografiemessung ist im Vergleich zu kostspieligen Stillstandzeiten deutlich günstiger. Mit Thermografie lassen sich Schwachstellen und Schäden erkennen, frühzeitig Ausfälle vermeiden und das bei laufender Fertigung. Zweck und Nutzen der Thermografie ist: Die Dokumentation von Anlagenzuständen und potenziellen Risiken, Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit und –zuverlässigkeit, Vermeidung von Folgeschäden sowie die Reduzierung der Brand- und Unfallgefahr. Die Thermografie macht Zustände sichtbar, die für das menschliche Auge unsichtbar bleiben würden. Thermografie ist vereinfacht gesagt, eine fotografische Aufnahme einer Oberfläche. Mit Hilfe dieser Aufnahme werden Oberflächentemperaturen von Gegenständen als Farbverlauf dargestellt. Diese Darstellung weist auf Schwachstellen in elektrischen Anlagen, bei Geräte und Maschinen hin.

Wie funktioniert Thermografie?
Thermogramme, so die korrekte Bezeichnung für Thermografie-, Infrarot- oder Wärmebilder, sind mehr als nur bunte Abbildungen. Sie enthalten vor allem präzise Temperaturinformationen. Denn jeder Körper mit einer Temperatur oberhalb des absoluten Nullpunkts (-273,15°C) sendet elektromagnetische Strahlungen aus. Thermokameras (Wärmebildkameras) nutzen einen Teil dieses elektromagnetischen Spektrums. Die Kameras messen die Intensität der Infrarotstrahlung und bestimmen daraus die Oberflächentemperatur. Bei dieser Messung wird jedem Bildpunkt einem Temperaturwert zugeordnet. Danach werden den Temperaturwerten so genannte Falschfarben zugeordnet. Die eigentlich unsichtbare Infrarotstrahlung wird mit frei wählbaren Farben sichtbar gemacht. Dafür stehen verschiedene Farbpaletten zur Verfügung. Oft ordnet man hohen Temperaturen grün-blaue Farbtöne entsprechend den Regenbogenfarben zu. Graustufige Darstellungen erinnern an Schwarzweiß-Negative, so genannte „Glühfarben“ stufen die Temperaturwerte in rot-gelbwerte entsprechend den Farbstufungen von glühenden Eisen ab. Mit dem Thermogramm ist es nun möglich, unzulässig hohe Erwärmungen, z. B. an einer elektrischen Verbindungsstelle in einem Schaltschrank oder an der Maschine zu erkennen.

Reihenklemmen nach IEC 60947-7-1
Reihenklemmen definiert die (DIN) EN / IEC 60947-7-1 als Betriebsmittel zum Anschließen oder Verbinden elektrischer Leitungen. Gemäß dieser Norm darf sich eine vom elektrischen Strom durchflossene Klemmstelle um max. 45 Kelvin (45 °C), im ATEX-Bereich sogar nur um 40 K (40 °C) erhöhen. Dabei handelt es sich um „jede“ Klemmstelle eines elektrischen Betriebsmittels, also auch um Klemmstellen bei Schütze, Relaiskopplern, Sicherungsautomaten, Netzgeräten, etc. Reihenklemmen gehören selbstverständlich dazu. Bei Reihenklemmen ist die Erwärmung der Klemmstelle vom Bemessungsquerschnitt, dem Nennstrom und vom Kontaktsystem abhängig. 

Weidmüller unterbietet bei seinen Reihenklemmen den erlaubten Normwert mit „kühlen“ 32 K (32 °C) deutlich. Die 32 K (32 °C) wurden als „Regelwert“ in umfangreichen Laborprüfungen ermittelt.

Der Bemessungsquerschnitt einer Reihenklemme ist der vom Hersteller angegebene Wert des anschließbaren Leiterquerschnitts, auf den sich bestimmte thermische, mechanische und elektrische Anforderungen beziehen. Der Bemessungsquerschnitt wird aus folgenden Normquerschnitten ausgewählt: 0,2 – 0,5 – 0,75 – 1,0 – 1,5 – 2,5 – 4,0 – 6,0 – 10 – 16 – 25 – 35 – 50 – 70 – 95 – 120 – 150 – 240 und 300 mm2.

Die Reihenklemmen von Weidmüller haben ein Bemessungsanschlussvermögen, das mindestens 2 Stufen kleiner ist als der Bemessungsquerschnitt. Die Leiter können ein-, mehr- oder feindrähtig sein, gegebenenfalls mit vorbehandelten Leiterenden, zum Beispiel aufgecrimpte Aderendhülsen. 

Der Nachweis des Bemessungsquerschnittes erfolgt mit den Lehren nach IEC 60947-1. Den Bemessungsquerschnitten sind Prüfströme – Nennströme –  nach (DIN) EN / IEC 60947-7-1 zugeordnet. Bei diesen Nennströmen erfolgt keine unzulässige Erwärmung der Reihenklemme.

Leiterquerschnitt in mm2 Nennstrom in A – Ampere
1,5 17,5
2,5 24
4,0 32
6,0 41
10 57
16 76
25 101
35 125
50 150
70 192
95 232
120 269
150 309
185 353
240 415
300 520

Die Qualität des Kontaktsystems ist mit Verantwortlich für die Erwärmung einer Klemmstelle. Nur bei einem absoluten festen Sitz des Leiters bleibt die Klemmstelle „kalt“ und im geforderten Temperaturnormwert. Ob Schraubanschluss oder schraubloser Anschluss, Weidmüller trennt in seinen Anschlusssystemen immer die mechanische und elektrische Funktion. Dieses Konstruktionsprinzip steht für einen dauerhaften Kontakt mit hohen Leiterausziehkräften bei optimaler Stromtragfähigkeit und somit für eine jederzeit funkti¬onssichere Verbindung. Der Übergangswiderstand ist gering ebenso die Erwärmung.

Bei den Schraubanschlüssen dominiert das Zugbügelsystem. Das wartungsfreie und vibrationssichere Zugbügel – Kontaktsystem bürgt für eine hohe Kontaktkraft und einen dauerhaft festen Sitz des Leiters.

Im Bereich der schraubenlosen Systeme bietet Weidmüller unter anderem die Zugfeder-, „PUSH IN“-Anschlusstechnik an.  Zugfederanschlüsse: Die Edelstahl-Zugfeder ist die schraubenlose Anschlussalternative für Querschnittsbereiche bis 35 mm2. Reihenklemmen mit Zugfederanschluss kommen überall dort zum Einsatz, wo eine schraubenlose Alternative mit schnellen Verdrahtungszeiten und vibrationssicheren Kontakten benötigt wird. Das „PUSH IN“ -Anschlusssystem beeindruckt durch einfaches und sicheres Handling sowie geringe Verdrahtungszeiten. Der abisolierte massive Leiter wird einfach bis zum Anschlag in die Klemmstelle gesteckt – fertig. Selbst feindrähtige Leiter mit aufgecrimpten Aderendhülsen lassen sich problemlos auf diese Weise anschließen. Alle Weidmüller Kontaktsysteme sind wartungsfrei. Bei den Weidmüller Reihenklemmen mit ihren hochwertigen Kontaktsystemen entfällt, nach einmaliger Prüfung, die periodische Prüfung. Diese Reihenklemmen müssen nur noch in 20-30 Jahren einmal geprüft werden.

Eine weitere Ursache für zu warme Klemmestellen sind korrodierte Leiter oder nicht fachgerecht aufgecrimte Aderendhülsen. Korrodierte Leiter sind unbedingt vor dem Anschließen zu Säubern, denn nur so bleibt der Übergangswiderstand im Normmaß. Nach dem Abisolieren kann ein Leitungsende mit Aderendhülsen vercrimpt werden. Crimpen bezeichnet das Erstellen einer homogenen, nicht lösbaren Verbindung zwischen Leiter und Verbindungselement, z.B. Aderendhülse. Die Verbindung wird ausschließlich durch hochwertige Präzisionswerkzeuge mit integrierter Zwangssperre erreicht. Diese Werkzeuge garantieren einen hochwertigen Qualitätscrimp, der den Kontakt und somit die Kontaktstelle nicht erwärmt. Mit den Crimpwerkzeugen von Weidmüller kann der Anwender diesen Qualitätscrimp mit hoher Widerholgenauigkeit herstellen. Crimpverbindungen, die mit Weidmüller Werkzeugen erstellt werden, entsprechen internationalen Normen und Vorschriften. Für den hohen Qualitätsstandard verbürgt sich Weidmüller schriftlich – mit einem Prüfzeugnis und einer Prüfplakette. Im Rahmen der "Werkzeug-Zertifizierung" erhält jedes Werkzeug ab Werk eine Identifikationsnummer, und eine genaue Dokumentation für den überwachten Prozess nach DIN ISO 9001.

Projektierungstool „NetCalc®“
Das Projektierungstool „NetCalc®“ ermöglicht eine interaktive Projektierung und Berechnung von Spannungsfall, Stromauslastung, Kurz¬schlussströmen sowie die Dimensionierung von Schutzorganen in AC- und DC-Netzwerken mit Linien- und Baumstrukturen. Darüber hinaus unterstützt die Software die Dokumentation der projektierten Niederspannungsanlagen und Kleinspannungsverteilungen in Form von Ausdrucken und der Bereitstellung von Datenfiles. Projektiert werden AC-Netzwerke mit symmetrischen und unsymmetrischen Lasten, sowie DC-Netzwerke. Die Verbindungsleitungen können von 0,14 … 25 mm2 bemessen werden. „NetCalc®“ optimiert den „Kupfereinsatz“ und ermittelt schon in der Projektierungsphase mögliche Schwachstellen.

Fazit: Die Thermographie spürt Schwachstellen bei laufender Produktion auf und erhöht so die Anlagenverfügbarkeit. Das ist gut. Besser ist es, gleich bei der Projektierung die richtigen elektrischen Betriebsmittel und ihre Kontaktsysteme auszuwählen und einzusetzen. Entsprechendes Präzisionswerkzeug gehört auch dazu. So treten einige Schwachstellen und Schäden erst gar nicht auf.

Weidmüller GmbH
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