Veröffentlicht:
17. Juni 2008
Kategorie:
Fachartikel
Das Verbinden der Leiter untereinander, mit Verbrauchern und Betriebsmitteln oder mit Schaltgerätekombinationen erfolgt über verschiedene Klemmenarten. Es sind im Starkstrombereich die herkömmlichen Schraubklemmen, aber auch moderne Steckklemmen kommen zum Einsatz. Eines ist aber bei allen Anschlüssen und Verbindungen gemeinsam; erfolgen sie nicht fachgemäss, so bilden sie unerwünschte Fehlerquellen.
Elektrische Verbindungen
In NIN 5.2.6.1 sind die Anforderungen an alle Klemmstellen zusammengefasst:
Die Verbindung zwischen Leitern und Anschlussstellen an Betriebsmitteln müssen für die folgenden Anforderungen bemessen sein:
Jede nicht vorhandene Verbindungsstelle ist eine Störungsquelle weniger. Es braucht damit einen Grund, um Verbindungs- und Abzweigkasten einzusetzen. Einer davon ist, die notwendige Übersicht über die Installation sicherzustellen. Man geht davon aus, dass auch ohne Planunterlagen, ohne allzu grosse Mühe, ein Erkennen der Verbindungen und der Schaltungen möglich sein muss. Diese Übersichtlichkeit ist dann gegeben, wenn eine genügende Zahl von Abzweigkasten eingebaut wird und nicht allzu viele Verbindungen an den Betriebsmitteln selbst vorgenommen werden. Nur wenn der eingelassene Kasten grosszügig bemessen ist und somit genügend Platz für die Verdrahtung bietet, ist die Forderung erfüllt. Verbindungen mit fliegenden Klemmen, also ohne geeignete Abzweigkasten oder festmontierte Klemmen, sind Störungsquellen und bieten auch keinen Berührungsschutz.
- dauerhafte Stromübertragung
- angemessene mechanische Festigkeit
- ausreichenden mechanischen Schutz
- Werkstoff des Leiters und seiner Isolierung
- Anzahl und Form der Drähte, die den Leiter bilden
- Querschnitt des Leiters
- Anzahl Leiter, die miteinander zu verbinden sind
- Muffen für erdverlegte Kabel
- Mit Isoliermasse gefüllte und gekapselte Muffen
- Verbindungen zwischen der Anschlussleitung und dem Heizelement für Decken-, Fussboden und Rohrbegleitheizungen.
Jede nicht vorhandene Verbindungsstelle ist eine Störungsquelle weniger. Es braucht damit einen Grund, um Verbindungs- und Abzweigkasten einzusetzen. Einer davon ist, die notwendige Übersicht über die Installation sicherzustellen. Man geht davon aus, dass auch ohne Planunterlagen, ohne allzu grosse Mühe, ein Erkennen der Verbindungen und der Schaltungen möglich sein muss. Diese Übersichtlichkeit ist dann gegeben, wenn eine genügende Zahl von Abzweigkasten eingebaut wird und nicht allzu viele Verbindungen an den Betriebsmitteln selbst vorgenommen werden. Nur wenn der eingelassene Kasten grosszügig bemessen ist und somit genügend Platz für die Verdrahtung bietet, ist die Forderung erfüllt. Verbindungen mit fliegenden Klemmen, also ohne geeignete Abzweigkasten oder festmontierte Klemmen, sind Störungsquellen und bieten auch keinen Berührungsschutz.
Gut geklemmt ist die halbe Funktion
Neben der richtigen Auswahl der notwendigen Abzweig- oder Verbindungskasten hat die richtige Verklemmung absolute Priorität. Über die sicherheitstechnischen Anforderungen an die Klemmen gibt EN 60999 an: Klemmen müssen so konstruiert und gebaut sein, dass sie bei bestimmungsgemässem Gebrauch betriebssicher und ohne Gefahr für den Anwender oder die Umgebung sind.
a) falsche Leiter in der Klemme Eine sichere Verbindung entsteht nur dann, wenn die richtigen Leiter eingeführt sind. Da Klemmen meistens kleine Betriebsmittel sind, hat es für Aufschriften zur Leiterdimension und Leiterart nur beschränkt Platz. Darum nennt der Hersteller in seinen Technischen Unterlagen und auch auf den Verpackungen die Leiter, die sich mit der Klemme einwandfrei verbinden lassen (Bild 4). Wird dies nicht eingehalten und werden z.B. mehrdrähtige, flexible Leiter ohne Behandlung (Aderendhülse, crimpen) in Klemmen für starre Leiter verklemmt, so ergibt sich logischerweise ein schlechter Kontakt. Durch Crimpen des Leiters kann der richtige Kontakt gut hergestellt werden (Bild 5). Für die Bezeichnungen der Leiterarten gelten die internationalen Kurzbezeichnungen: r (rigid) = starr
sol (solid) = eindrähtig
s (standed) = mehrdrähtig
f (flexible) = flexibel
b) Leiter mit unterschiedlichen Dimensionen in der gleichen Klemme
Zwar hält die Klemme auch Leiter mit kleineren Querschnitten als nur die vorgesehenen. Wenn aber die Differenz zu gross wird, liegt der volle Kontaktdruck nur am grossen Leiter an. Der kleine Leiter wird zwar gehalten, er hat aber nur einen schlechten Kontakt und kann leicht herausgezogen werden (Bild 6). Gemischte Verbindungen sind nur zulässig, wenn es der Hersteller ausdrücklich zulässt.
Der Leiter muss einen korrekten, geraden Schnitt aufweisen. Leiterseile und Litzenleiter sind hier besonders gut zu behandeln. Alle zur Weiterverarbeitung bereiten Leiter müssen frei von Abisolierresten sein. Es dürfen keine einzelnen Leiterteile (Litzen) vorstehen und der Leiter darf auch nicht gequetscht sein. Dies wird mit dem richtigen Schneidwerkzeug (Kabelschere) erreicht. Das Abquetschen mit zu kleinen Schneidern führt zu einer Deformation der Leiters und dann zu einer schlechten Kontaktstelle.
Neben der richtigen Auswahl der notwendigen Abzweig- oder Verbindungskasten hat die richtige Verklemmung absolute Priorität. Über die sicherheitstechnischen Anforderungen an die Klemmen gibt EN 60999 an: Klemmen müssen so konstruiert und gebaut sein, dass sie bei bestimmungsgemässem Gebrauch betriebssicher und ohne Gefahr für den Anwender oder die Umgebung sind.
- Klemmstellen müssen so beschaffen sein, dass sie den bei bestimmungsgemässem Gebrauch zu erwartenden mechanischen, elektrischen, thermischen und korrosiven Beanspruchungen standhalten.
- Klemmstellen müssen so beschaffen sein, dass Leiter nicht fehlerhaft einzuführen sind, unzulässig beschädigt werden und nicht ausweichen können.
- Klemmstellen müssen so konstruiert sein, dass sie den Leiter zuverlässig und zwischen Metallflächen klemmen. Heute entwickeln verschiedene Hersteller montagefreundliche und einfach zu verarbeitende Klemmen. Doch müssen die handwerklichen Grundregeln eingehalten werden. Einige Fehler kommen leider immer wieder vor. Das Vermeiden von solchen Fehlern führt zu sicheren Anschlüssen.
a) falsche Leiter in der Klemme Eine sichere Verbindung entsteht nur dann, wenn die richtigen Leiter eingeführt sind. Da Klemmen meistens kleine Betriebsmittel sind, hat es für Aufschriften zur Leiterdimension und Leiterart nur beschränkt Platz. Darum nennt der Hersteller in seinen Technischen Unterlagen und auch auf den Verpackungen die Leiter, die sich mit der Klemme einwandfrei verbinden lassen (Bild 4). Wird dies nicht eingehalten und werden z.B. mehrdrähtige, flexible Leiter ohne Behandlung (Aderendhülse, crimpen) in Klemmen für starre Leiter verklemmt, so ergibt sich logischerweise ein schlechter Kontakt. Durch Crimpen des Leiters kann der richtige Kontakt gut hergestellt werden (Bild 5). Für die Bezeichnungen der Leiterarten gelten die internationalen Kurzbezeichnungen: r (rigid) = starr
sol (solid) = eindrähtig
s (standed) = mehrdrähtig
f (flexible) = flexibel
b) Leiter mit unterschiedlichen Dimensionen in der gleichen Klemme
Zwar hält die Klemme auch Leiter mit kleineren Querschnitten als nur die vorgesehenen. Wenn aber die Differenz zu gross wird, liegt der volle Kontaktdruck nur am grossen Leiter an. Der kleine Leiter wird zwar gehalten, er hat aber nur einen schlechten Kontakt und kann leicht herausgezogen werden (Bild 6). Gemischte Verbindungen sind nur zulässig, wenn es der Hersteller ausdrücklich zulässt.
Der Leiter muss einen korrekten, geraden Schnitt aufweisen. Leiterseile und Litzenleiter sind hier besonders gut zu behandeln. Alle zur Weiterverarbeitung bereiten Leiter müssen frei von Abisolierresten sein. Es dürfen keine einzelnen Leiterteile (Litzen) vorstehen und der Leiter darf auch nicht gequetscht sein. Dies wird mit dem richtigen Schneidwerkzeug (Kabelschere) erreicht. Das Abquetschen mit zu kleinen Schneidern führt zu einer Deformation der Leiters und dann zu einer schlechten Kontaktstelle.
Crimpungen (Pressungen) sind so auszuführen, dass der blanke Leiter über die ganze Presslänge reicht. Bei grossen Querschnitten ist wegen der zu erwartenden Längenänderungen der Presshülse genügend Isolation zu entfernen. Der für den Leiterquerschnitt nötige Pressdruck muss mit der Presszange aufgebracht werden. Der Leiter wird dabei zu einer kompakten Verbindung verformt. Wird nicht richtig gepresst, so sind Mängel am Anschluss zu erwarten:
Der Leiter muss die Klemme in voller Länge ausfüllen. Ist diese Länge nicht sichtbar, sind die Abisolierlängen angegeben. Das ist bei jeder Steckklemme der Fall. Wenn zuviel abisoliert wird, fehlt der Berührungsschutz und die Luft- und Kriechstrecke wird überbrückt. Wenn zuwenig abisoliert wird, ist der sichere Kontakt nicht gewährleistet.
e) angeschlossene Leiter werden nachträglich bewegt
Mechanische Beanspruchungen und vor allem das Bewegen eines angeschlossenen Leiters führen dazu, dass der Leiter in der Klemme eine Lageänderung erfährt. Dies kann die Kontaktkraft reduzieren. Als Folge wird die Verbindung gelockert, was wiederum den Übergangswiderstand und damit die Verlustleistung der Anschlussstelle erhöht. Die daraus entstehende Temperaturerhöhung zerstört die Isolation des Leiters. Anfällig dafür sind hauptsächlich Schraubklemmen. Darum müssen die Leiter vor dem Anschluss fertig ausgeformt werden. Nachträgliches Herummanipulieren am fertigen Anschluss schadet. Darum wird auch die Zugentlastung der angeschlossenen Leitung gefordert.
Jede Klemmenart hat ihre Eigenheiten
Schraubklemmen:
Ein über Jahrzehnte bewährtes Verbindungsmittel tritt als Verbindungselement bei kleinen Leitern immer mehr in den Hintergrund. Steckklemmen erobern den Markt. Der Kontakt bei Schraubklemmen ist eng mit dem Verhalten und der Sorgfalt des Anwenders verbunden. Die Annahme, dass nur durch sehr starkes Anziehen eine gute Verbindung entsteht, stimmt nicht ganz. Ein zu hohes Drehmoment nimmt der Klemme die Federeigenschaft und kann den Leiter schwächen. Die Grösse der Schraube und der Schraubenzieherführung helfen mit, dass nur eine bestimmte Schraubenziehergrösse eingesetzt werden kann und damit die Überbeanspruchung begrenzt wird. Zu kleine Schraubenzieher bringen zu wenig Drehmoment auf, der Kontaktdruck ist dann ungenügend. Beim Anziehen mit dem Elektroschrauber und auch beim Verklemmen von grossen Leitern ist der Anzug mit dem richtigen Drehmoment unerlässlich.
Steckklemmen Steck- oder Federzugklemmen haben nicht nur wegen der rationellen Montage Vorteile. Mit Stecklemmen sind die Verbindungen sehr schnell hergestellt, sie verlangt aber eine korrekte Montage auch im Schnellverfahren. Der Kontaktdruck auf den Leiter ist dafür nicht vom Verarbeiter abhängig. Die konstante Federkraft fängt automatisch die Veränderungen des Leiters auf und verhindert, bei richtigem Einsatz, schlechte Kontakte. Vibrationen können zum Lockern von Klemmschrauben führen, Steckklemmen sind hier unempfindlich.
Steckklemmen für massive Leiter sind in Abzweigkasten, an Schalter und Steckdosen und auch an Leuchten anzutreffen. In einfachen Steckklemmen (Bild 9) lassen sich die massiven, abisolierten Leiter direkt einführen. Dabei wird die Feder angehoben. Im Gegensatz dazu ist bei Federzugklemmen (Bild 10) die Klemme zu entlasten. Dafür können auch mehrdrähtige Leiter ohne Vorbehandlung eingeführt werden.
Schneidklemmen
Schneidklemmanschlüsse trennen die Isolation der Leiter auf und stellen damit die Verbindung mit dem metallenen Leitermaterial her. Der Leiter wird, ohne Abisolieren, in den Kontakt gedrückt. Durch das Einpressen wird eine stabile Kontaktstelle erreicht. Auch hier sind die Instruktionen bezüglich Leiterarten und Dimensionen einzuhalten.
Rico De Boni
- Zu kleiner Pressdruck führt zu Zwischenräumen zwischen den blanken Kupferleitern. Das begünstigt die Oxydation.
- Dies hat einen vergrösserten Übergangswiderstand zur Folge.
- Bei einer Leistungsübertragung führt der erhöhte Widerstand zu unerwünschter Erwärmung des Anschlusses.
Der Leiter muss die Klemme in voller Länge ausfüllen. Ist diese Länge nicht sichtbar, sind die Abisolierlängen angegeben. Das ist bei jeder Steckklemme der Fall. Wenn zuviel abisoliert wird, fehlt der Berührungsschutz und die Luft- und Kriechstrecke wird überbrückt. Wenn zuwenig abisoliert wird, ist der sichere Kontakt nicht gewährleistet.
e) angeschlossene Leiter werden nachträglich bewegt
Mechanische Beanspruchungen und vor allem das Bewegen eines angeschlossenen Leiters führen dazu, dass der Leiter in der Klemme eine Lageänderung erfährt. Dies kann die Kontaktkraft reduzieren. Als Folge wird die Verbindung gelockert, was wiederum den Übergangswiderstand und damit die Verlustleistung der Anschlussstelle erhöht. Die daraus entstehende Temperaturerhöhung zerstört die Isolation des Leiters. Anfällig dafür sind hauptsächlich Schraubklemmen. Darum müssen die Leiter vor dem Anschluss fertig ausgeformt werden. Nachträgliches Herummanipulieren am fertigen Anschluss schadet. Darum wird auch die Zugentlastung der angeschlossenen Leitung gefordert.
Jede Klemmenart hat ihre Eigenheiten
Schraubklemmen:
Ein über Jahrzehnte bewährtes Verbindungsmittel tritt als Verbindungselement bei kleinen Leitern immer mehr in den Hintergrund. Steckklemmen erobern den Markt. Der Kontakt bei Schraubklemmen ist eng mit dem Verhalten und der Sorgfalt des Anwenders verbunden. Die Annahme, dass nur durch sehr starkes Anziehen eine gute Verbindung entsteht, stimmt nicht ganz. Ein zu hohes Drehmoment nimmt der Klemme die Federeigenschaft und kann den Leiter schwächen. Die Grösse der Schraube und der Schraubenzieherführung helfen mit, dass nur eine bestimmte Schraubenziehergrösse eingesetzt werden kann und damit die Überbeanspruchung begrenzt wird. Zu kleine Schraubenzieher bringen zu wenig Drehmoment auf, der Kontaktdruck ist dann ungenügend. Beim Anziehen mit dem Elektroschrauber und auch beim Verklemmen von grossen Leitern ist der Anzug mit dem richtigen Drehmoment unerlässlich.
Steckklemmen Steck- oder Federzugklemmen haben nicht nur wegen der rationellen Montage Vorteile. Mit Stecklemmen sind die Verbindungen sehr schnell hergestellt, sie verlangt aber eine korrekte Montage auch im Schnellverfahren. Der Kontaktdruck auf den Leiter ist dafür nicht vom Verarbeiter abhängig. Die konstante Federkraft fängt automatisch die Veränderungen des Leiters auf und verhindert, bei richtigem Einsatz, schlechte Kontakte. Vibrationen können zum Lockern von Klemmschrauben führen, Steckklemmen sind hier unempfindlich.
Steckklemmen für massive Leiter sind in Abzweigkasten, an Schalter und Steckdosen und auch an Leuchten anzutreffen. In einfachen Steckklemmen (Bild 9) lassen sich die massiven, abisolierten Leiter direkt einführen. Dabei wird die Feder angehoben. Im Gegensatz dazu ist bei Federzugklemmen (Bild 10) die Klemme zu entlasten. Dafür können auch mehrdrähtige Leiter ohne Vorbehandlung eingeführt werden.
Schneidklemmen
Schneidklemmanschlüsse trennen die Isolation der Leiter auf und stellen damit die Verbindung mit dem metallenen Leitermaterial her. Der Leiter wird, ohne Abisolieren, in den Kontakt gedrückt. Durch das Einpressen wird eine stabile Kontaktstelle erreicht. Auch hier sind die Instruktionen bezüglich Leiterarten und Dimensionen einzuhalten.
Rico De Boni