Bild 1: Die M12-Power-Verteilerbox zur Energieverteilung in Gleichstrom-Anwendungen kann aufwendige Verteilerkästen oder größer aufbauende Steckverbindersysteme ersetzen.

Bild 1: Die M12-Power-Verteilerbox zur Energieverteilung in Gleichstrom-Anwendungen kann aufwendige Verteilerkästen oder größer aufbauende Steckverbindersysteme ersetzen.Phoenix Contact

Um eine dezentrale Energieverteilung an einer Maschine oder Anlage zu ermöglichen, kommen in den meisten Fällen Verteilerkästen mit Reihenklemmen zum Einsatz. Das ist nicht nur aufwendig, es kostet dem Konstrukteur zudem wertvollen Platz beim Maschinen-Layout. Hier erlaubt die neue M12-Power-Verteilerbox (Bild 1) erhebliche Verbesserungen zur Verteilung von Gleichstrom bis zu 12 A.

Technische und normative Anforderungen an die Leistungsübertragung im M12-Design

Neben den klassischen Anforderungen an einen M12-Steckverbinder (etwa die Schutzart IP65) wurde bei den M12-Steckverbindern zur Leistungsübertragung großer Wert auf die Verstecksicherheit sowie auf die Einhaltung der Luft- und Kriechstrecken gelegt. Das ist notwendig, um die erhöhten Ströme von bis zu 12 A sicher über diesen kompakten Steckverbinder zu übertragen. So wurde erstmalig auch an einem M12-Steckverbinder eine Funktionserde integriert. Damit ist nun ein sicherer Übergang vom PE-Kontakt über eine spezielle Feder auf die metallisch leitenden Teile – in diesem Fall das Rändel – kein Problem. Diese und weitere Anforderungen sind in der Norm IEC 61076-2-111 zusammengefasst – der geltenden Norm für die M12-Leistungsübertragung.

Eckdaten

Für die Dezentralisierung der Energieverteilung mit Gleichstrom  hat Phoenix Contact eine Energieverteilungsbox für DC-Anwendungen bis 12 A auf der Basis des Steckverbinder-Designs M12 entwickelt. Die Vorteile dieser standardisierten Schnittstelle liegen hauptsächlich darin, dass sich aufwendige Verteilerkästen oder größer aufbauende Steckverbindersysteme ersetzen lassen und dass Verdrahtungsfehler durch Plug and Play vermieden werden. Für diese dezentrale Energieverteilung umfasst das Programm des Herstellers konfektionierte M12-Leitungen, frei konfektionierbare Steckverbinder mit Schraubanschluss, einen Y-Verteiler sowie die beschriebene Verteilerbox.

In dieser Norm sind die bereits im Markt vertretenen Codierungen S und T eingebunden. Die vierpolige S-Codierung ist für AC-Applikationen von 630 V und 12 A konzipiert – wie zum Beispiel zum Leistungsanschluss eines Drehstrommotors. Die vierpolige T-Codierung ist für DC-Anwendungen im Niederspannungsbereich bis 63 V und 12 A gedacht. Damit ist zum Beispiel die Stromversorgung von dezentralen I/O-Modulen möglich.

Neue Codierungen für M12 in den neuen Normenentwurf aufgenommen

Bild 2: Phoenix Contact hat bisher fünf unterschiedliche Codierungen für M12-Power-Steckverbinder entwickelt und in die Norm IEC 61076-2-111 eingebracht.

Bild 2: Phoenix Contact hat bisher fünf unterschiedliche Codierungen für M12-Power-Steckverbinder entwickelt und in die Norm IEC 61076-2-111 eingebracht.Phoenix Contact

In einem neuen Normenentwurf der IEC 61076-2-111 wurden vor kurzem die von Phoenix Contact neu entwickelten Codierungen K, L und M aufgenommen (Bild 2). Diese wurden wie bereits die T- und S-Codierung nach den sicherheitsrelevanten Aspekten der IEC sowie nach den Anforderungen der UL 2237 entwickelt. Mit den neuen Codierungen lassen sich fünf- und sechspolige Verbraucher bis 800 V und 16 A betreiben. Auch diese Codierungen werden von den gängigen Herstellern für M12-Steckverbinder angeboten und in Applikationen „eindesignt“. Die Strom- und Spannungswerte dieser Steckverbinder liegen alle oberhalb der normativen Anforderungen.

Somit wird sich auch für diese neuen Codierungen in den nächsten Jahren ein Marktstandard einstellen. Seit Anfang 2015 hat Phoenix Contact für die konfektionierten S- und T-codierten M12-Power-Leitungen sowie für die Geräteanschluss-Komponenten die Zulassung nach der UL 2237 und nach CSA C22.2 No. 182.3 (Canadian Standards Association) erhalten. Damit lassen sich nun auch Maschinen und Anlagen für den Export nach Nordamerika ausrüsten.

Vorteil der dezentralisierten Energieverteilung: Eine Hauptenergieleitung zur Verteilerbox

Bild 3: Die M12-Energieverteilerbox verfügt über eine C-Kodierung und ist für DC-Applikationen konzipiert.

Bild 3: Die M12-Energieverteilerbox verfügt über eine C-Kodierung und ist für DC-Applikationen konzipiert.Phoenix Contact

Neu im Produktprogramm des Herstellers ist die Energieverteilungsbox für DC-Anwendungen (Bild 3). Die Box besitzt vier T-codierte Ports, über die jeweils zweimal 9,25 A oder aber einmal 10 A und einmal 5 A an die Endverbraucher übertragen werden können. Die acht Strompfade sind jeweils separat mit 10 A abgesichert. Die Energiezufuhr des Verteilers erfolgt über Standardleitungen sowie über ein steckbares Tüllengehäuse, das Kontakteinsätze und separate Crimp-Kontakte besitzt. Optional verfügt die Box auch über eine Diagnosefunktion, die über eine zwölfpolige M12-Steckverbinderleitung mit der Steuerung im Schaltschrank verbunden werden kann. Somit kann der jeweilige Status der einzelnen Strompfade der Verteilerbox über die Eingänge der Steuerung abgefragt werden.

Bild 4: Dezentrale DC-Energieverteilung: Mit der neuen Verteilerbox steht ein vollständiges Produktprogramm zur Energieverteilung auf der Basis des Steckverbindersystems M12 zur Verfügung.

Bild 4: Dezentrale DC-Energieverteilung: Mit der neuen Verteilerbox steht ein vollständiges Produktprogramm zur Energieverteilung auf der Basis des Steckverbindersystems M12 zur Verfügung.Phoenix Contact

Mit dieser Lösung lässt sich zum ersten Mal überhaupt eine dezentrale Energieverteilung auf Basis des M12-Systems umsetzen (Bild 4). Ein großer Vorteil der Dezentralisierung ist der Einsatz von nur einer Hauptenergieleitung zur Verteilerbox. Von dieser Position aus kann dann mit reduzierten Leitungsquerschnitten zu den einzelnen I/O-Modulen weiter verdrahtet werden. Ein weiteres AC-Anwendungsbeispiel sind Servo- oder Asynchron-Motoren: hier kann der Leistungsanschluss nun bequem über den Steckverbinder M12-Power mit S-Codierung erfolgen (Bild 5).

Durch den kompakten Aufbau der Verteilerbox und der Steckverbinder bieten sich Maschinenkonstrukteuren zahlreiche neue Möglichkeiten. Aufwendige und mit hohen Kosten verbundene Verteilerkästen, die Reihenklemmen und zusätzliche Sicherungsautomaten zur Querschnittsverjüngung beinhalten, können durch das M12-Power-Verteilungssystem vollständig ersetzt werden. Auch die früher schon und auch heute noch gerne eingesetzten Steckverbinder vom Typ 7/8-Zoll oder M17 kann das System M12-Power ablösen. Und wie bei allen Steckverbindern aus dem M12-Produktprogramm von Phoenix Contact vermeidet das Plug-and-play-System auch hier Verdrahtungsfehler sowie die daraus resultierenden aufwendigen Fehlersuchen.

M12-Steckverbinder – umspritzt oder frei konfektionierbar

M12-Steckverbinder gibt es in frei konfektionierbaren Ausführungen sowie in umspritzten, die nicht wiederanschließbar sind. Diese werden zumeist in Maschinen bei zuvor bekannten Leitungslängen eingesetzt und erlauben eine kleinere Bauform. Geräte mit M12-Anschlüssen für diesen Einsatzzweck nutzen diese Eigenschaft und benötigen weniger Platz zwischen den Anschlüssen – die Bauform wird im Sinne der Miniaturisierung kompakter.

Frei konfektionierbare Ausführungen hingegen erfordern einen größeren Bauraum in der Anschlusszone und damit letztlich auch mehr Fläche an den Geräten. Je nach Einsatzzweck kann der Anschluss nun optimal gestaltet werden. Umspritzte Ausführungen können mit einem Durchmesser von 16 oder 18 mm so platzsparend wie andere M12-Codierungen gestaltet werden. Dagegen sind alle frei konfektionierbaren Power-Ausführungen für einen maximalen Durchmesser von 23 mm ausgelegt, während andere Codierungen hier einen maximalen Durchmesser von 20 mm definieren.