Bild 1: In vielen Schaltschrank-Komponenten werden Leiter mit Aderendhülsen angeschlossen. Mit der Push-in-Anschlusstechnik werden sie direkt und werkzeuglos verdrahtet. (Bild: Phoenix Contact)
Aderendhülsen sind eine Erfindung der sechziger Jahre. Damals ging es primär um den mechanischen Schutz des Kupferleiters in der Klemmverbindung. Häufig kontaktierte die Klemmschraube direkt auf dem Leiter – was zu Beschädigungen oder gar Drahtbruch führte. Hier bietet die Hülse einen mechanischen Schutz. Alternativ wurden die Litzenenden auch verlötet – allerdings zeigt Lötzinn unter Druck- und Temperatureinfluss ein starkes Fließverhalten. Dabei traten häufig Kontaktprobleme auf, was letztlich zum normativen Verbot dieser Methode führte.
Kurzgesagt: Alles Wichtige zu Aderendhülsen
Aderendhülsen dienen der prozesssicheren Leiterkonfektion, Verdrahtung und Weiterverarbeitung. Sie bieten in elektrotechnischen Anlagen in mechanischer wie auch in elektrischer Hinsicht viele Vorteile. Etwa eine erhöhte und langfristige Betriebs- und Kontaktsicherheit, sichere Verbindung, auch bei mehrfachem Umverdrahten, Reduzierung von Kabelbrüchen
Einfache Querschnittserkennung, erhöhte Vibrationssicherheit, dauerhaft geringe Übergangswiderstände, Schutz der Einzellitze, speziell auch bei Schraubklemmen sowie gleichbleibende Klemmung bei Schraubanschlüssen.
Ein gewissenhaft durchgeführter Verarbeitungsprozess ist neben der Materialgüte und hochwertigem Werkzeug Grundvoraussetzung für optimale und wirtschaftliche Arbeitsergebnisse. Unter diesen Voraussetzungen bieten Aderendhülsen – zum Beispiel in Kombination mit Push-in-Anschlusstechnik – ein hohes Maß an Effizienzsteigerung bei der Verdrahtung. Auch bei den heutigen innovativen Anschlusstechniken ist die Vorkonfektionierung der Litzenenden weit verbreitet. Denn nach wie vor bringt die Aderendhülse einige Vorteile mit sich. Außerdem bietet der Prozess der Leitervorbehandlung – Ablängen, Abisolieren, Vercrimpen – ein hohes Optimierungs- und Einsparpotenzial.
Was sagen die Normen für Aderendhülsen?
Ein flexibler Kupferleiter muss nicht mit einer Aderendhülse konfektioniert werden. Normativ unterliegen alle Schraub- und schraubenlosen Klemmverbindungen der EN 60999-1/VDE 0609. Darin ist eindeutig festgelegt, dass eine mechanische Leiterklemmstelle – unabhängig vom Klemmprinzip – herstellerseitig so ausgelegt sein muss, dass alle unvorbereiteten Leiterarten sicher angeschlossen werden können: starr-eindrahtige, starr-mehrdrahtige und flexible Leiter sind direkt ohne Vorbehandlung anschließbar. Die Norm bezieht sich dabei ausschließlich auf Kupferleiter.
Normativ existiert die Aderendhülse nur als Möglichkeit einer Leitervorbehandlung – sie stellt lediglich einen Verspleißschutz dar, der den Anschluss von flexiblen Leitern erleichtert. In einer Schraub- oder schraubenlosen Klemmverbindung gemäß EN60999-1 ist die Verwendung einer Aderendhülse weder vorgeschrieben noch ausgeschlossen. Hier haben Anwender die Qual der Wahl. Auch in der Reihenklemmen-Norm IEC 60947-7-1 wird ausgewiesen, dass ein Hersteller eine Leitervorbehandlung angeben muss, wenn sie für einen sicheren Leiteranschluss relevant ist. Bei Phoenix Contact sind alle Klemmstellen über die normativen Anforderungen hinaus für den Leiteranschluss aller Leiterarten – mit und ohne Aderendhülse – qualifiziert (Bild 2).
Was sind Aderendhülsen?
Aderendhülsen sind kleine Metallhülsen, die auf das Ende von Litzen oder massiven Drähten gecrimpt werden. Sie dienen zur Stabilisierung und zum Schutz des Drahtendes, um den Anschluss an eine Schraubklemme oder einen anderen Anschluss zu erleichtern. Aderendhülsen sind in verschiedenen Größen und Formen für unterschiedliche Drahtdurchmesser und Anwendungen erhältlich.
Wozu werden Aderendhülsen verwendet?
Aderendhülsen werden in der Elektrotechnik und Elektronik verwendet, um elektrische Verbindungen herzustellen und zu sichern. Sie können in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden, z. B. in Schaltschränken, Steuerungen, Schaltern, Klemmen, Elektromotoren, Leuchten und anderen elektrischen Geräten und Anlagen.
Wie werden Aderendhülsen montiert?
Um Aderendhülsen anzubringen, wird das Ende des Drahtes zunächst abisoliert und dann in die Hülse eingeführt. Anschließend wird die Hülse mit einer Crimpzange oder einem speziellen Crimpwerkzeug auf den Draht gecrimpt. Dabei wird die Hülse so zusammengedrückt, dass eine sichere und feste Verbindung mit dem Draht entsteht.
Vorteile der Aderendhülse
Neben dem Schutz vor Beschädigung bietet die Aderendhülse einen weiteren mechanischen Vorteil bei der Verdrahtung: Aufspleißen und Überbiegen einzelner Litzenenden werden vermieden. Gerade bei mehrfacher Umverdrahtung im Schaltschrank ist dies vorteilhaft – auch im Hinblick auf die Sicherheit. Die Hülse bündelt alle Einzellitzen, und durch den Crimp-Vorgang werden Leiter und Hülse dauerhaft und unlösbar verbunden.
In unübersichtlichen Einbausituationen werden Einzellitzen oft nicht sauber kontaktiert, wobei mitunter Luft- und Kriechstrecken verändert und sogar Überschläge ausgelöst werden können. Aderendhülsen mit Kunststoffkragen bieten zudem den Vorteil, dass die Leiterisolierung vollständig in den Hülsenkörper eintaucht und überlappt und damit einen Knickschutz bietet. Der farblich gestaltete Kunststoffkragen identifiziert dabei unterschiedliche Querschnittsbereiche.
Auch auf der elektrischen Seite punktet die Aderendhülse. Marktübliche Aderendhülsen bestehen aus hochleitenden Kupferwerkstoffen. Die Oberfläche ist meist mit einer Verzinnung als Korrosionsschutz versehen. Aus elektrotechnischer Sicht ist die kraft- und formschlüssig verpresste Aderendhülse eine Übergangsstelle im Stromfluss und daher besser zu vermeiden. Denn schließlich impliziert jede Übergangsstelle auch einen Übergangswiderstand.
Phoenix Contact hat die gängigen Leitervorbehandlungen hinsichtlich ihres elektrischen Spannungsfalls und Übergangswiderstandes beispielhaft beim Querschnitt 2,5 mm² untersucht und verglichen. Dabei wurde deutlich, dass auch ein vorkonfektionierter Leiter mit Aderendhülse leichte Vorteile mit sich bringt. Denn die Übergangswiderstände eines unbehandelten flexiblen Leiters liegen etwas höher als bei einem vorkonfektionierten Leiter mit Aderendhülse. (Bild 3).
Der Grund liegt darin, dass Kupfer oxidiert. Auf der metallisch blanken Oberfläche bildet sich schon kurz nach dem Produktionsprozess eine fest haftende und beständige Schutzschicht, die mit einer Stärke von zirka 2 bis 4 µm kaum sichtbar ist. Abhängig von der Luftfeuchtigkeit und der Temperatur sowie von den Stoffen in der Luft wächst diese Oxidschicht – und macht Kupfer über Jahrhunderte haltbar.
Was im Bauwesen optisch ansprechend und vorteilhaft erscheint, ist in der Elektrotechnik eher unerwünscht: auch der flexible Kupferleiter oxidiert. Jede Einzellitze bildet an der Oberfläche eine mikroskopisch dünne Oxidschicht aus, die extrem schlecht leitet und wie ein Isolator wirkt. Die Querwiderstände, die dabei von Litze zu Litze entstehen, beeinträchtigen den Gesamtübergangswiderstand des Leiters.
Bei der bestimmungsgemäßen Verpressung von Aderendhülsen werden die harten Oxidschichten mechanisch aufgebrochen und die Einzellitzen gasdicht gegeneinander verpresst (Bild 4). Auf diese Weise werden Querwiderstände minimiert. Die Crimp-Form – rechteckig, sechseckig, trapezförmig – spielt dabei kaum eine Rolle.
Welche Arten von Aderendhülsen gibt es?
Es gibt verschiedene Arten von Aderendhülsen, die für unterschiedliche Anwendungen und Drahtdurchmesser geeignet sind. Die gebräuchlichsten Typen sind unisolierte Aderendhülsen, isolierte Aderendhülsen und doppelt isolierte Aderendhülsen.
Unisolierte Aderendhülsen werden häufig in industriellen Anwendungen verwendet und haben keine zusätzliche Isolierung. Sie bestehen in der Regel aus Kupfer oder Messing und können mit verschiedenen Crimpwerkzeugen auf den Draht gecrimpt werden.
Isolierte Aderendhülsen sind mit einem Kunststoff- oder Keramikisolator umgeben, der die Hülse vor Beschädigung schützt und eine zusätzliche Isolierung darstellt. Diese Art von Aderendhülsen wird häufig für Anwendungen verwendet, bei denen eine höhere Isolierung erforderlich ist, z. B. in der Elektronik oder im Bereich der erneuerbaren Energien.
Doppelt isolierte Aderendhülsen haben zwei Schichten aus Kunststoff oder Keramik, die zusätzliche Isolierung und Schutz bieten. Diese Art von Aderendhülsen wird in Anwendungen verwendet, bei denen eine besonders hohe Isolierleistung erforderlich ist, z. B. in Hochspannungskabeln oder elektrischen Maschinen.
Alle Einflussgrößen aufeinander abgestimmt
Grundvoraussetzung dieser Analyse ist neben einer hohen Materialgüte der Einzelkomponenten auch das Zusammenspiel zwischen Leiter, Aderendhülse und Presswerkzeug. Eine dauerhaft zuverlässige elektrische Verbindung lässt sich nur erstellen, wenn alle Einflussgrößen aufeinander gut abgestimmt sind. Flachzangen oder Seitenschneider sind als Presswerkzeug ungeeignet.
Speziell bei schraubenlosen Verbindungen wie Federkraftklemmen spielt die Qualität der Leitervorbereitung eine wichtige Rolle. Eine Schraubverbindung wäre durchaus in der Lage, eine schlechte Crimp-Verbindung mit einem hohen Anzugsdrehmoment in der Klemmstelle punktuell nachzupressen. Dies wäre aber keine bestimmungsgemäße Verarbeitung, wenngleich sie auch elektrisch vermutlich ohne Folgen bliebe.
Integrierte Zwangssperre
Crimp-Werkzeuge von Phoenix Contact bieten eine integrierte Zwangssperre, die sicherstellt, dass der Crimp-Zyklus immer vollständig erfolgt. Weil erst entriegelt wird, wenn der erforderliche Pressdruck aufgebracht ist, sind Unterpressungen ausgeschlossen. Somit sind die geforderte Gasdichtheit und die Hülsenabzugskräfte nach DIN 46228 Teil 4 durchgängig erfüllt. Erzielt werden dauerhaft langzeitstabile Arbeitsergebnisse von hoher Qualität, und zwar unabhängig von der Kraft des Anwenders sowie von Durchmessertoleranz-Abweichungen von Hülse und Leiter (Bild 4).
Im Schaltschrankbau haben die Prozesskosten einen hohen Anteil an den Gesamtkosten, dabei werden heute die Kosten pro Verbindungspunkt ermittelt. Zur Prozessoptimierung und Effizienzsteigerung entscheiden sich viele Anwender daher für federnde Anschlusstechniken. Auch hier hat die Leitervorbehandlung einen hohen Einfluss auf die Prozesskette. Die Push-in-Technik von Phoenix Contact arbeitet nach dem Druckfederprinzip. Der starre oder vorkonfektionierte Leiter wird direkt und werkzeuglos gesteckt. So wird durchgängig und ohne Werkzeug vom Feld bis zur Steuerung komfortabel, schnell und ermüdungsfrei verdrahtet. Elektrische Installationen lassen sich damit einfach und kostengünstig ausführen.
Mobil und automatisiert – das Crimphandy
Der Trend zu mehr Flexibilität und Mobilität macht auch vor dem Werkzeugbereich nicht halt. Mit dem Crimphandy hat Phoenix Contact ein interessantes Werkzeug vorgestellt: Der abgelängte Leiter wird nur noch in das Crimphandy eingeführt, den Rest erledigt das Gerät selbst. In weniger als zwei Sekunden wird der Leiter abisoliert, mit einer Aderendhülse versehen und sicher gecrimpt. Die Funktionen im Einzelnen:
- mobiles Arbeiten durch kompaktes Design und Akkubetrieb
- ermüdungsfreies Arbeiten durch automatisierte Prozesse
- keine Crimp-Fehler durch automatische Querschnittsüberwachung
- hohe Qualität durch präzises quadratisches Crimpen
Gordon Busch
(neu)
