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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.

Eckdaten

Aderendhülsen bieten in elektrotechnischen Anlagen in mechanischer wie auch in elektrischer Hinsicht viele Vorteile. 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 von Phoenix Contact – 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?

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).

Vorteile der Aderendhülse

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Bild 1: In vielen Schaltschrank-Komponenten werden Leiter mit Aderendhülsen angeschlossen. Mit der Push-in-Anschlusstechnik werden sie direkt und werkzeuglos verdrahtet. Phoenix Contact

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.

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Bild 2: Die Reihenklemmen aus dem Produktprogramm Clipline complete sind für alle gängigen Leiterarten qualifiziert und freigegeben. Phoenix Contact

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.

Auf der nächsten Seite geht es um Testergebnisse

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Bild 3: Die Analyse zeigt beim 2,5-mm²-Kupferleiter, dass ein ordnungsgemäß vorkonfektionierter Leiter auch beim elektrischen Spannungsfall und beim Übergangswiderstand Vorteile bietet und deutlich unter dem Normwert liegt. Phoenix Contact

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.

Alle Einflussgrößen aufeinander abgestimmt

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Bild 4: Ordnungsgemäße Crimp-Verbindung: der Schliff zeigt einen Kraft- und Formschluss bei maximaler Packungsdichte – die Crimp-Werkzeuge besitzen eine bedienerunabhängige Zwangsführung, durch die hohen Presskräfte werden die Litzen plastisch und ohne Lufteinschlüsse verformt. Phoenix Contact

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
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Bild 5: Der abgelängte Leiter wird nur noch in das Crimphandy eingeführt, den Rest erledigt das Gerät selbst. Phoenix Contact

Gordon Busch

Produktmarketing Industrielle Verbindungstechnik, Phoenix Contact, Blomberg

(neu)

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