Auf einen Blick

In industriellen Anwendungen werden Peripherie-Geräte, wie etwa Motoren, außerhalb des Schaltschrankes häufig mit mehreren elektrischen Anschlüssen verbunden – für Power, Signale und Daten. Damit Installation und Wartung einfacher werden, bieten sich Hybrid-Steckverbinder an. Die neuen Hybrid-Steckverbinder M23 von Phoenix Contact übertragen Leistung, Signale und Daten gleichzeitig und schaffen damit eine neue Qualität in der industriellen Verkabelung (siehe auch Bild 1/rechts Motoranschluss).

Die Zahl der unterschiedlichen Industriesteckverbinder zum Anschließen von elektrischen Geräten lässt sich wohl kaum bemessen – sie liegt vermutlich im sechsstelligen Bereich. So viel­fältig wie die Steckverbinder selbst sind auch die industriellen Anwendungen der Geräte. Ob nun elektronisch etwas bewegt, gesteuert oder geregelt wird, oder ob Energie gewonnen, umge­wandelt oder verbraucht wird, die Peripherien stellen branchenspezifische Anforderungen, die mit dem Automatisierungsgrad wachsen.

Schaltschrank soll kleiner werden

Bild 1: Geräteanschluss für Leistung, Signale und Daten – bei den hohen Bemessungsspannungen müssen alle Schnittstellen zuverlässig arbeiten.

Bild 1: Geräteanschluss für Leistung, Signale und Daten – bei den hohen Bemessungsspannungen müssen alle Schnittstellen zuverlässig arbeiten.Phoenix Contact

Das Nervenzentrum der Geräte ist immer die Leiterplatte. Dabei spielt der Leiterplatten­anschluss eine wichtige Rolle, von extrem kleinen Anschlusssystemen für Signale und Daten bei anspruchsvollen Steuerungsaufgaben bis hin zu leistungsstarken Geräteanschlüssen in der Antriebstechnik.

Weil auch in der Antriebstechnik Leistung und Funktionalität zunehmen, und weil die immer komplexeren Maschinen und Anlagen dabei stets kleiner werden sollen, fordern die Anlagen- und Sondermaschinenhersteller eine Reduzierung des benötigten Schaltschrankvolumens. Dabei müssen auch die neuen Gerätegenerationen kompakter und leistungsfähiger werden. Die Geräteanschluss­technik muss höhere Ströme übertragen und zugleich hohe Spannungsabstände mit minimalem Platzbedarf umsetzen. Damit folgt sie auch dem Trend zur Miniaturisierung.

Die Printklemme SPT 5 von Phoenix Contact – SPT steht für Spring Print Terminal – ermöglicht hier eine innovative Anschlusstechnik mit hohen Leistungskennwerten auf kleinstem Raum. Denn bereits im Raster 7,5 mm besitzt die Klemme die Zulassungen nach UL (600 V) und IEC (1000 V). Damit eignet sie sich nicht nur für den europä­ischen, sondern auch für den US-amerikanischen Markt. Die Schraubprintklemme erreicht die gleichen Spannungswerte ohne Einschränkung sogar schon im Raster 6,35 mm.

Vielfalt in allen Gerätelagen

Bild 2: Die bauraumoptimierten SPT-Leiterplattenklemmen vereinfachen den Geräteanschluss bis 76 A durch unterschiedliche Anschlussrichtungen.

Bild 2: Die bauraumoptimierten SPT-Leiterplattenklemmen vereinfachen den Geräteanschluss bis 76 A durch unterschiedliche Anschlussrichtungen.Phoenix Contact

Anders als bei steckbaren Verbindungslösungen erlaubt die direkt einlötbare Leiterplattenklemme Ausführungen mit unterschiedlichen Anschluss­richtungen (Bild 2). Für besonders flach bauende Geräte bietet sich der horizontale Kabelanschluss parallel zur Leiterplatte an. Eine schräg ausgeführte Printklemme bietet sich dagegen an, wenn das Gerät einen Deckel hat, der geöffnet werden muss, um den Leiter auf der Platte zu kontaktieren. Bei diesen Printklemmen, die in Push-in-, Push-lock- oder Zugfedertechnik ausgeführt sind und einen Querschnittsbereich von 6 und 16 mm² bedienen, steht der Kabel­trichter in einem Winkel von 30 oder 45 Grad zur Leiterplatte. Der Leiter wird elegant in die Klemmstelle eingeführt, der Verkabelungsraum kann klein und dennoch gut zugänglich ausgelegt werden.

Die automatisierte Fabrikverdrahtung, etwa innerhalb von Geräten, profitiert dagegen vom vertikalen Leiterplattenanschluss, bei dem der Leiter von oben in die Klemme eingeführt wird. Auch diese Anschlussrichtung ist bei den Leiter­plattenklemmen SPT 5 und SPT 16 möglich.

Farbe für mehr Verdrahtungskomfort

Bei einigen Anwendungen spielt die Bauhöhe des Leiterplattenanschlusses eine wichtige Rolle. Mit der „nackten“ Printklemme PTSPL 6 bietet Phoenix Contact eine zuverlässige Alternative zum direk­ten Einlöten von Aderlitzen in die Leiterplatten. Da diese Klemme keinen Isolierkörper aus Kunst­stoff besitzt, hat sie eine 50 Prozent geringere Bauhöhe im Vergleich zu anderen Printklemmen ihrer Leistungsklasse. Außerdem eignet sie sich für die Temperatur­anforderungen beim Through-Hole-Reflow-Löten (THR), das immer wichtiger wird. Aufgrund der Gurtverpackung, dem sogenann­ten Tape on Reel, wird die neue Federkraftprintklemme automa­tisiert auf die Leiterplatte bestückt. Sie fügt sich reibungslos in den Fertigungsprozess von Leistungselektronikleiterplatten ein.

Bild 3: Durch eine farbliche Kennzeichnung der einzelnen Anschlusspole sind Verdrahtungsfehler nahezu ausgeschlossen.

Bild 3: Durch eine farbliche Kennzeichnung der einzelnen Anschlusspole sind Verdrahtungsfehler nahezu ausgeschlossen.Phoenix Contact

Um den Verdrahtungskomfort noch zu erhöhen und Fehler bei der Verdrahtung der Geräte zu vermeiden, gibt es Leiterplattenprintklemmen mit farblicher Kodierung von Pol zu Pol für eine eindeutige Leiterzuordnung. Der konstruktive Vorteil von Printklemmen liegt darin, dass durch anreihbare einpolige Anschlüsse für jeden Anschlusspol eine andere Klemmengehäusefarbe gewählt werden kann (Bild 3). Häufige Farben in der Leistungselektronik sind schwarz, grau, blau und das für Phoenix-Contact-Komponenten typi­sche grün. Diese Farbzusammenstellung bewirkt die Zuordnung von Neutralleitern, die oft in blau ausgelegt sind, und Phase-Leitungen, die zumeist eine schwarze Leitungsisolierung besitzen. In anderen Einsatzbereichen mit Gleichstromanschlüssen, wie etwa in der Photovoltaik, haben Geräte wie Wechselrichter blaue Klemmen für die DC-minus-Leitung und rote Klemmen für die DC-plus-Leitung, sodass hier intuitiv richtig gearbeitet werden kann.

Steckbare Verbindungssysteme mit vielfältigen Vorteilen

Neben dem anwenderspezifischen Verdrahtungs­komfort soll sich bei Industriegeräten auch das Service-Konzept verbessern. Die steckbaren Verbindungslösungen von Phoenix Contact sorgen dafür, dass ein Gerät nach einem Ausfall schnell und ohne Installationsaufwand ausgetauscht werden kann. Eine multifunktionale Steckverbindung bietet sich an, wenn an einem Gerät Verbindungen zur Leiterplatte, zwischen zwei Leitern oder zwischen Leiterplatten erforderlich sind, etwa bei der Einspeisung zur Stromversorgung oder beim Motorabgang. Jede dieser Verbindungen benötigt eine fingerberührsichere Buchsenseite. Für diese Anforderungen gibt es invertierte Kontaktsysteme. Bei den Leistungssteckverbindern aus der Produktreihe Combicon sorgt eine integrierte Stahlüberfeder für einen langzeitstabilen Kontakt auch im rauen industriellen Umfeld. Der zusätzliche Druck der Stahlüberfeder auf den Kontakt vermeidet hier Kontaktkorrosion.

Neben den elektrischen Anforderungen sind auch die mechanischen nicht zu unterschätzen. Eine Steckverbindung muss auch bei großen Leiter­querschnitten oder bei Applikationen mit hohen Vibrationen mechanisch sicher verriegeln. Für diese Applikationen gibt es Steckverbindervarianten mit seitlichen Verriegelungssystemen: Im 6 mm²-Bereich wurde das platzsparende Click-&-Lock-Sicherheitssystem nach den erhöhten Vibra­tionsanforderungen der Bahnnorm geprüft. In Kombination mit dem Push-in-Federkraftanschluss ermöglicht das Click-&-Lock-Prinzip ein vollständig werkzeuglos bedienbares Anschlusssystem. Für weniger platzkritische Geräte­einheiten kann zur Befestigung des Steckerteils mit der Grundleiste auch der klassische Schraubflansch genutzt werden.

Anforderungen an die Anschlusstechnik

Bild 4: Leiterplatten sind das Nervenzentrum elektrischer Geräte – mit zunehmendem Automatisierungsgrad bei der Geräteherstellung muss die Anschlusstechnik schnell und zuverlässig sein.

Bild 4: Leiterplatten sind das Nervenzentrum elektrischer Geräte – mit zunehmendem Automatisierungsgrad bei der Geräteherstellung muss die Anschlusstechnik schnell und zuverlässig sein.Phoenix Contact

Fehlerfreier Leiteranschluss, ergonomische Bedienung, elektrische Langzeitstabilität bei minimiertem Bauraum – diese Anforderungen stellen die Hersteller industrieller Geräte heute an die Anschlusstechnik. Dazu bietet Phoenix Contact eine breite Palette an Leiterplattenprint­klemmen, Steckverbindern und Durchführungs­klemmen. Damit werden die Geräte nicht nur bequem angeschlossen, durch die Farbkodierung werden zudem Fehler beim Anschluss vermieden. Auch zahlreiche applikationsspezifische Anforderungen an den Leiterplattenanschluss erfüllen die Hochleistungskomponenten. Dem Gerätehersteller bietet das Produktprogramm zuverlässige Schnittstellen zur Kontaktierung des Nervenzentrums Leiterplatte (Bild 4).

Infokasten

Ein besonderes Merkmal der neuen Hybridsteckverbinderserie M23 ist ein Cat5-Element, mit dem nahezu alle gängigen Bussysteme sowie kundenspezifische Datenschnittstellen verkabelt werden. Für zahlreiche Anwendungen stehen zusätzlich vier Signalkontakte mit 1 mm zur Verfügung. Über vier berührungssichere 2-mm-Power-Kontakte wird beim Einsatz von 630 VAC und 850 VDC ein Strom von 30 A sicher übertragen. Bei Anwendungen, die keine geschirmte Datenschnittstelle erfordern, kann das Datenelement durch ein 4-poliges ungeschirmtes Signalelement ersetzt werden. Damit steht, bei ansonsten gleichen Leistungsmerkmalen der Power-Kontakte, ein Steckverbinder mit acht 1-mm-Signalkontakten zur Verfügung.