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Leiterplattenanschluss-Klemmen Hohe Ströme und Spannungen schnell und sicher anschließen

Autor / Redakteur: Anke Steinkemper * / Kristin Rinortner

Ob verlötet oder mit innenliegenden Kabelschnittstellen – die aktuellen Hochstrom-Durchführungsklemmen aus Blomberg erschließen zahlreiche Applikationsmöglichkeiten.

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Wanddurchführungen: Hochstrom-Durchführungsklemmen erschließen zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten
Wanddurchführungen: Hochstrom-Durchführungsklemmen erschließen zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten
(Bild: Phoenix Contact)

Die regenerativen Energien – allen voran Photovoltaik (PV) und Windenergie – spielen nach wie vor eine zentrale Rolle, wenn es um effiziente Energiegewinnung geht. Im Vergleich zu den eher traditionellen Branchen – wie etwa Prozess- und Verfahrenstechnik, Maschinenbau, Wasser- und Abwasser oder Verkehrstechnik – haben die jungen Branchen wie PV und Wind zumeist erhöhte Qualitätsanforderungen. Für die PV – aber auch für die anderen Branchen – wurden neue Leiterplatten- und Durchführungsklemmen von Phoenix Contact konzipiert. Sie bringen die hohen Ströme und Spannungen schnell und sicher durch die Gehäusewand und auf die Leiterplatte.

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Die PV- und Windenergie-Anlagen und die dazugehörigen Peripherien müssen Temperaturschwankungen und Vibrationen standhalten, sowie für eine langzeitstabile Übertragung von Strom und Spannung sorgen. Dies gilt genauso für die Geräte-Leistungsanschlüsse, die als Schnittstellen für die Geräteverbindung sowie für die elektrische Funktion unentbehrlich sind.

Durchführungsklemme mit Schnellanschlusstechnik

Während sich die normativen Anforderungen in den Branchen angleichen, ist der Aufbau der Geräte – speziell beim Leistungsanschluss – doch recht unterschiedlich. Bei Wechselrichtern etwa ist die Hauptelektronik vom Anschlussbereich der Zuleitung durch separate Kammern getrennt und daher nicht zugänglich. Um beide Anschlusskammern zu verbinden, benötigt man eine Hochstrom-Durchführungsklemme. Sie muss sicher und leistungsstabil arbeiten. Die Durchführungsklemme PLW 16 ist eine nicht steckbare Durchführungsklemme, die mit ihrer Schnellanschlusstechnik diese Anforderungen erfüllt – zum Beispiel für den Einsatz am Wechselrichter (Bild 1).

So werden starre Leiter mit Querschnitten bis 16 mm² außen mittels sogenannter Push-Lock-Hebeltechnik angeschlossen. Der Schnellanschluss per Hebelbetätigung spart den Installateuren viel Zeit. Im Inneren des Geräts werden Leiter bis 6 mm² flexibel per Push-in-Direktstecktechnik angeschlossen. Leiter mit vorkonfektionierter Ader-Endhülse lassen sich mit wenig Kraftaufwand in den Kabeltrichter einführen. In der Fabrikfertigung ist dies ein großer Vorteil bei der Montage. Die interne Verdrahtung per Kabel erlaubt ein flexibleres Geräte-Design, da die Leiterplatte mit größeren Toleranzen im Gerät positioniert und ein gewisses Spiel über die Leitungen ausgeglichen wird.

Um die Durchführungsklemme PLW 16 im Gerät zu befestigen, existieren zwei Möglichkeiten: Bei der ersten Variante erfolgt die Klemmenbefestigung mithilfe eines sogenannten Klemmkeils – dabei wird das Konzept des schnellen und werkzeuglosen Leiteranschlusses fortgeführt. Der Klemmkeil wird per Hand von oben in die Verrastungsnuten der Klemme gesteckt.

Bei der zweiten Möglichkeit werden die zahlreichen unterschiedlichen Gerätewandstärken abgedeckt. Dabei erfolgt die Befestigung von außen mittels Schraube – zwei diagonal zueinander angebrachte M3-Schrauben reichen für eine stabile Befestigung in der Gerätewand aus.

Ein weiterer Blick in die Photovoltaik-Branche zeigt, dass die vor Fremdzugang gesicherte Einspeisung von Strom ins Hauptnetz immer wichtiger wird.

Sichere Plombierung für die AC-Einspeisung im Feld

Diese zumeist für die AC-Einspeiseseite geforderte Versiegelung der Klemme wird in manchen Ländern mittels Norm vorgeschrieben. Die Wanddurchführung PLW 16 erfüllt diese Sicherheitsanforderung bereits – denn sie besitzt einen Plombier-Kamm (Bild 2). Der orangefarbene Kamm wird als Standard an der Unterseite der Durchführungsklemme mit ausgeliefert. Nach dem Leiteranschluss durch Herunterdrücken der Hebel wird der Kamm über den Hebeln – um 180° gedreht – in die Verrastungsnuten eingeschoben. Danach wird der Plombier-Kamm mit Hilfe eines Plombier-Drahts mit einer maximalen Stärke von 1,4 mm an den rechts und links angebrachten Löchern eng mit der Klemme verbunden.

Um die Hebel zu betätigen, muss die Plombierung oder der Plombier-Kamm zerstört werden – somit dient die Plombe als optisches Signal für Missbrauch und Manipulation. Wie bei gewöhnlichen Hausstromzählern wird somit auch der Wechselrichter beim Einsatz der Klemme PLW 16 durch den Plombier-Kamm gesichert.

Ist für eine Applikation ein Geräteanschluss mit höherem Schutzgrad als IP20 gefordert – könnte die Durchführungsklemme PLW 16 mit ihrem optionalen Tüllengehäuse eine Wasserdichtigkeit von IP65/IP68 erreichen. Das Tüllengehäuse wurde nach den spezifischen Anforderungen der PV-Industrie ausgelegt – UV-Stabilität und Ammoniakbeständigkeit sind selbstverständlich. Die gut zugängliche Schraubbefestigung der Tülle ermöglicht auch eine Plombierung des Steckergehäuses – auch hier ist ein unbefugter Zugriff nachweisbar.

Spezielle Produkte für spezielle Applikationen

Neben der neuen Wanddurchführung mit ihrem Push-Lock-Hebel hat Phoenix Contact weitere Hochstrom-Wanddurchführungen auf den Markt gebracht. Wichtiges Kriterium bei der Auswahl des Leitungsanschlusses ist nach wie vor die Anschlusstechnik (Bild 3). Die altbekannte Anschlusstechnik per Schraube wurde durch die noch recht neue Serie UW (Universal screw through wall) nach gängigen Standards entwickelt.

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Damit können Querschnitte bis 25 mm² noch kompakter als vorher durch die Wand in das Gerät geführt werden – was besonders im Hinblick auf die Spannungsanforderung nach 600 V UL interessant ist. Die Serie RW (Ring-cable-lug through wall) eignet sich mit ihrem robusten Bolzenanschluss eher für Anwendungen mit großen Querschnitten bis 150 mm². Mit einer Stromübertragung von 309 A ist dies zurzeit die stärkste Wanddurchführung auf dem Markt.

Neu auf dem Markt ist auch die Reihe PW (Push-in through wall). Die kleine Variante bis 4 mm² wurde durch eine große Wanddurchführungsklemme (PWO 16) ergänzt.

Mit dem Markt der Gerätehersteller wächst auch die Nachfrage nach Schnellanschlusstechnik – hier bietet die Klemme mit ihrer Push-in-Schnellanschlusstechnik dem Installateur vor Ort eine Zeit sparende Verdrahtungsmöglichkeit. Ein Leiterabgang in einem Winkel von 45° spart Platz bei der Verdrahtung und macht die Klemmstelle besser zugänglich – Anschluss und Abgang der Leitung können in einer Richtung erfolgen.

Die Durchführungsklemme besteht aus Innen- und Außenteil – die Befestigung im Gerät erfolgt durch das einfache werkzeuglose Zusammenrasten beider Teile. Eine feine Verrastungsriefelung an beiden Teilen sorgt für einen festen Sitz im Gerät unabhängig von der Wandstärke. Außerdem kann die Klemme unterschiedlich am Gehäuse befestigt werden: mit Schraub-Befestigungs-Flanschen von außen, mit handelsüblichen Nieten von innen und mit selbstschneidenden Kreuz-Schlitz-Schrauben von innen.

Weil Geräte bei vielen Anwendungen innenseitig vergossen werden, gibt es die Wanddurchführung PWO 16 als Vergussvariante. So eignet sich die Klemme speziell für Gerätehersteller des Filter-, Wandler- und Drosselbaus sowie für den Batteriebau. Die hier übliche Forderung nach einer hohen Dichtigkeit erfüllt die Wanddurchführung auch beim Einsatz von Vergussmassen mit geringer Viskosität.

So wird auch ein in die Jahre gekommenes Geräte-Design durch eine moderne und kompakte Wanddurchführung funktional und optisch aufgewertet.

Steckbar durch die Wand

Die Anzahl der Bauelemente, die auf die Leiterplatte verlegt werden, erhöht sich stetig. Damit nimmt auch das Gewicht der Elektronik innerhalb von Industriegeräten zu, und die Leiterplatte muss unterstützt werden. Hier sind Wanddurchführungen sinnvoll, die fest im Gerätegehäuse fixiert werden – auf diese Weise wird die Leiterplatte entlastet. Außerdem sind gerade Peripherien, die im Schaltschrank verbaut werden, an ein vorgegebenes Platzverhältnis gebunden. Weil der Platz im Gerät nicht für die Leitungsverdrahtung reicht, werden steckbare Lösungen mit einer eingelöteten sogenannten Grundleiste und einem dazugehörigen Steckverbinder eingesetzt. Diese Grundleiste und damit die Leiterplatte kann platzsparend nah an der Gerätewand positioniert werden.

Von Vorteil ist, dass der zugehörige Steckverbinder vorkonfektioniert ausgeliefert werden kann. Angeschlossen wird vor Ort per Plug-and-Play-Verfahren. Die steckbaren Wanddurchführungen der Serien gibt es in drei Leistungskategorien: 41 A/6 mm²; 76 A/16 mm² und 125 A/35 mm².

Die beiden kleineren Leistungskategorien können entweder mit einer selbstschneidenden Schraube und einem dazugehörigen Kunststoffdübel bzw. mit einer werkzeuglosen Rastverriegelung in der Gerätewand fixiert werden. Diese passgenaue Einbindung der Wanddurchführung sorgt – ähnlich wie die im Gerät befestigte Wanddurchführung – für eine staubfreie Verbindung und Durchleitung der Leistung in die Geräte.

Es spielt keine Rolle, ob der Leiter von oben, orthogonal, schräg nach unten oder direkt von vorne in die Leistungsschnittstelle angeschlossen werden soll oder ob die Schraubklemmtechnik bzw. Federtechnik gewünscht ist. Auch vergossene Geräte oder solche mit Zugangsschutz lassen sich verbinden.

* Dipl.-Ing. Anke Steinkemper ist Produktmanagerin Leiterplattenanschluss Combicon power bei Phoenix Contact GmbH & Co. KG in Blomberg.

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