Hochstromklemmen stellen hohe Anforderungen an die Verbindung

Geht es um den Anschluss von elektrischen Leitungen mit hohem Querschnitt, gelten andere Gesetzmäßigkeiten als beim Verarbeiten von Steuerleitungen. Denn die Verluste an den Klemmen steigen...

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Geht es um den Anschluss von elektrischen Leitungen mit hohem Querschnitt, gelten andere Gesetzmäßigkeiten als beim Verarbeiten von Steuerleitungen. Denn die Verluste an den Klemmen steigen quadratisch mit dem Strom. Bei der Neuentwicklung von Hochstromklemmen eines französischen Herstellers hat man deshalb auch an eine hohe Auflagefläche der Ringkabelschuhe gedacht.Beim Anschließen großer Leiterquerschnitte gelten andere Gesetze, als bei der Verarbeitung von Steuerleitungen. Der Anwender hat wenig Spielraum beim Verdrahten, denn bislang als flexibel definierte Kabel verhalten sich starr. 300-mm2-Kabel haben Durchmesser von über 30 mm und ein laufender Meter wiegt fast 4,5 kg. Insbesondere stellen die hohen Stromstärken wesentlich höhere Anforderungen an die Verbindung. Die Verluste an den Klemmstellen steigen nicht linear, sondern quadratisch mit dem Strom. (P = I2 3 R). Klemmen für diese Einsatzfälle müssen also nicht nur elektrisch, sondern auch mechanisch sehr robust gebaut sein.Das französische Unternehmen konnte wichtige Erfahrungen aus den bislang bereits vorhandenen Serien in die Entwicklung der neuen Hochstromklemmen einfließen lassen. So standen im Pflichtenheft der Entwicklung folgende Anschlussarten:- Gewindebolzen auf Gewindebolzen.- Gewindebolzen auf Zugkäfig.Diese Kombinationen haben sich am Markt durchgesetzt.Besonderes Augenmerk wurde auf den Berührungsschutz IP20 nach IEC 529 gelegt, der in Deutschland von der VBG 4 gefordert wird. Die neuen Produkte lassen sich mit klappbaren Hauben ,,fingersicher" machen und selbst mit 2- oder 3-poligen Querverbindern lässt sich dieser Schutz aufrechterhalten. Die bereits erwähnten Schwierigkeiten mit den unhandlichen Kabeln wurden reduziert.Alle Klemmen lassen sich untereinander verbindenAlle Klemmen dieser Serie, egal ob nun 35 mm2 (125 A), 70 mm2 (192 A), 120 mm2 (269 A), 185 mm2 (353 A) oder 300 mm2 (520 A) Nennquerschnitt lassen sich untereinander mit einem Gewindestab verbinden. Dadurch werden Blöcke generiert, die ein Vielfaches an Torsions- und Zugbelastung aufnehmen können als lose Klemmen. Der Vorteil ist, dass sich ein solcher Block, durch den patentierten Tragschienenfuß, auch in einem Stück von der Tragschiene demontieren lässt.Die Haltehaken des Fußes sind durch die besondere Formgebung in der Lage, in der Position - geöffnet - zu verrasten. Dadurch kann die Blockeinheit Klemme für Klemme entriegelt werden und in einem Stück von der Hutschschiene (TS 35) demontiert werden. Darüber hinaus ist es auch möglich auf die Tragschiene vollkommen zu verzichten: Die Klemmenunterseiten sind mit Langlöchern versehen, die eine Schraubmontage zulassen.Die stromtragenden Elemente sind ein Beispiel Know-how orientierter Entwicklungsarbeit: Ausgehend von einem Ringkabelschuh (nach DIN 46234) wurde eine Stromschiene entworfen, die im Gesenkdrückverfahren entsteht. Der Rohling aus Kupferlegierung wird dabei unter hoher Temperatur spannungsrissfrei in die endgültige Form gedrückt. Dieses Verfahren ermöglicht eine kompromisslose Umsetzung aller technischen Vorgaben.Dadurch wird eine hohe Auflagefläche der Ringkabelschuhe geschaffen; der Übergangswiderstand bei den Kabelaufnahmen für die Zugkäfigversionen wird reduziert; die Oberfläche wird vergrößert und dadurch ein verbesserter Wärmetransport erreicht. Besonders der Wärmetransport und das Verhalten bei betriebsmäßiger Stromerwärmung stellen hohe Anforderungen.Der eingangs erwähnte physikalische Zusammenhang P = I2 3 R zeigt, dass die Wärme erzeugenden Verluste quadratisch mit dem Strom ansteigen. So verursacht ein 10facher Strom eine 100-fach höhere Verlustleistung!Positiver Temperaturbeiwert erhöht spezifischen WiderstandErschwerend kommt der positive Temperaturbeiwert der Metalle mit etwa 0,4%/K hinzu: Dieser führt bei betriebsbedingter Erwärmung zu einem erhöhten spezifischen Widerstand und damit ebenfalls zu erhöhter Erwärmung.Dieser physikalische Zusammenhang war somit eine große, nicht zu unterschätzende Herausforderung für die Entwicklungsabteilung. Ein Augenmerk sind die Übergangswiderstände, die über Temperaturstress, Alterung, Setzverhalten und Toleranzen klein bleiben müssen. Moderne Crimpwerkzeuge ermöglichen niedrige Übergangswiderstände von Kabel zu Ringkabelschuh. Gasdichte Verbindungen erzeugen große Kontaktflächen und ermöglichen neben sehr hoher mechanischer Festigkeit auch ein Abfließen der Temperatur über das Kabel.Der Widerstand zwischen Kabelschuh und Stromschiene wird durch die federnde Sperrkantscheiben konstant klein gehalten. Diese werden mit einem definierten Drehmoment vom Anwender vorgespannt. Dabei prägen diese sich in die angrenzenden Komponenten ein und bilden eine kraft- und formschlüssige Verbindung.Bolzen haben kleines ElastizitätsmodulDie verwendeten Bolzen haben ein kleines Elastizitätsmodul, um das Auffedern möglichst gering zu halten. Die so unterstützte Verbindung ist auch vibrationsbeständig. Die entstandenen Paarungen erfüllen alle Forderungen nach gleich bleibenden, kleinen Übergangswiderständen und optimiertem Wärmeverhalten.Die vorgestellten Klemmen weisen aber noch weitere Features auf: So werden VO-Kunststoffe (nach UL94) verwendet, die mit halogenfreien Brandlöschern ausgestattet sind.Zubehör wie Monitorabgänge, auf die handelsübliche 6,3 mm 3 0,8 mm Flachsteckzungen gesteckt werden können, erleichtern das Überwachen der Anlage und bieten einfache und praxisnahe Potenzialverteilungen. Natürlich sind auch Testbuchsen in die Hauben integriert, mit denen Überprüfungen unter IP20-Bedingungen möglich sind. Das Beschriftungszubehör lässt sich auf vier verschiedenen Stellen der Klemmen anbringen. Der Schaltanlagenbauer (Einspeisefelder bis 300 mm2) hat mit dieser Produktfamilie die Möglichkeit die Zuverlässigkeit, Montage und Servicefreundlichkeit seiner Anlage zu steigern.