Typen und Gestaltungskriterien für Klemmenblöcke

Vielfältige Arten von Klemmblöcken verfügbar, um den Anforderungen der Anwendungen gerecht zu werden

In der Industrieautomatisierung und anderen Anwendungen benötigen viele Geräte stabile und sichere Verdrahtungssysteme, bei denen Klemmenblöcke eingesetzt werden können, um Drähte effizient zu verbinden und die allgemeine Systemsicherheit zu verbessern. Klemmenblöcke bestehen aus modularen Gehäusen und einem isolierten Körper, der zwei oder mehr Drähte sicher miteinander verbindet. Sie sind auch bekannt als Anschlussklemmen, Verbindungsklemmen oder Schraubklemmen und werden häufig in Anwendungen eingesetzt, die sichere Verbindungen innerhalb elektrischer Systeme erfordern. Sie sind ideal für Designs, die sichere, gut organisierte, halbdauerhafte Drahtverbindungen benötigen und sich leicht für Wartungsprüfungen oder Reparaturen austauschen lassen.

Die Arten von Klemmblöcken sind recht vielfältig und können je nach den Anforderungen der Anwendung ausgewählt werden. Verschiedene Typen von Klemmblöcken können in Designs verwendet werden, einschließlich Leiterplattenmontage, Barrierenleisten, Durchgangs-/DIN-Schiene und andere.

PCB-Montage-Klemmenblöcke, oft als Eurostyle- oder Draht-zu-Leiterplatten-Klemmenblöcke bezeichnet, funktionieren, indem blanke Drähte in das Modul eingeführt, die Drähte im Gehäuse mit Klemmen gesichert und das Gehäuse anschließend auf eine Leiterplatte mit üblichen Footprints gelötet wird. PCB-Montage-Klemmenblöcke können als Einzel-, Doppel- oder Mehrfachmodule erhältlich sein.

Barrier-Streifen hingegen verfügen über ein Schraubklemmen-Terminal, bei dem Ring- oder Gabelklemmen an den Drähten befestigt werden, die dann auf die Schraube aufgesteckt und in das Gehäuse festgezogen werden. Barrier-Streifen werden typischerweise in Umgebungen verwendet, bei denen Vibrationen eine Rolle spielen. Zusätzlich gibt es einen weiteren Typ, den Durchgangs-/DIN-Schienen-Klemmenblock, der verwendet wird, um zwei Drähte für Draht-zu-Draht-Verbindungen miteinander zu verbinden. Dieser Typ von Klemmenblock hat einen Eingangskontakt und einen Ausgangskontakt, wobei die beiden unterschiedlichen Drähte in die gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses eingeführt werden. Ähnlich den Versionen zur Leiterplattenmontage können diese Module ebenfalls in Einzel-, Doppel- oder Mehrfachkonfigurationen erhältlich sein. Der Durchgangsstil ist am häufigsten in DIN-Schienenmontagekonfigurationen zu finden. DIN-Schienen-Klemmenblöcke werden typischerweise als Durchgangstyp für Draht-zu-Draht-Verbindungen oder als Erdungstyp angeboten, die optisch dem Durchgangsstil ähneln, jedoch anstatt eingehende Drähte zu verbinden, diese an die DIN-Schiene oder das Panel erden.

Wichtige elektrische Überlegungen für Klemmenblöcke

Beim Entwerfen eines Systems, das Klemmenleisten verwenden wird, ist es wichtig, die gesamten Spannungs- und Stromanforderungen des Systems sowie andere Faktoren wie die Polanzahl, den Abstand und die Drahtgröße/-art zu verstehen.

Erstens ist der Stromwert typischerweise der wichtigste Parameter, den man bei der Konstruktion mit Reihenklemmen berücksichtigen sollte. Der Stromwert basiert auf Faktoren wie der Leitfähigkeit der Klemme, dem Querschnitt und dem entsprechenden Temperaturanstieg. Wenn mit zu hohen Strömen gearbeitet wird, kann die Reihenklemme überhitzen und beschädigt werden, was zu erheblichen Sicherheitsproblemen führen kann. Eine bewährte Praxis ist die Verwendung einer Reihenklemme mit einem Nennstrom von mindestens 150 % des erwarteten maximalen Stroms des Systems.

Die Spannungsnennwerte hängen hingegen von der Durchschlagsfestigkeit und dem Rastermaß des Gehäuses des Klemmenblocks ab. Die maximale Systemspannung muss unter dem Spannungsnennwert liegen, und jegliche Spannungsspitzen im System sollten ebenfalls berücksichtigt werden, wenn Klemmenblöcke ausgewählt werden. Darüber hinaus kann die Anzahl der einzelnen Stromkreise innerhalb des Klemmenblocks, bekannt als Polzahl, je nach spezifischer Anwendung von nur einem Pol bis zu 24 Polen oder mehr reichen.

Das Rastermaß des Anschlussblocks wird als der Abstand von Mittelpunkt zu Mittelpunkt von einem Pol zum nächsten definiert. Das Rastermaß des Steckverbinders wird in der Regel durch die Gesamtnennwerte des Anschlussblocks bestimmt, wobei Faktoren wie Spannung/Strom, Kriechstrecke und Luftstrecke berücksichtigt werden. Häufige industrielle Rastermaße umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt, 2,54 mm, 3,81 mm, 5,0 mm und 7,62 mm.

Die minimale und maximale Drahtgröße, die eine Klemmenleiste akzeptieren kann, ist eine entsprechende Funktion der Spannungs-/Strombewertung. Neben der Sicherstellung, dass der verwendete Draht physisch in die Klemmenleiste passt, sollte auch die Art des Drahtes berücksichtigt werden. Litzen- oder mehradrige Drähte werden üblicherweise mit Schraubklemmen verwendet, während massive Drähte häufig bei Klemmenleisten mit Einstecktechnik zum Einsatz kommen. In Nordamerika werden Drahtgrößen in American Wire Gauge (AWG) angegeben, aber die Drahtgröße kann auch in mm2 spezifiziert werden.

Wichtige mechanische Überlegungen für Reihenklemmen

Zusätzlich zu den elektrischen Faktoren müssen bei der Gestaltung von Reihenklemmen auch mechanische Beschränkungen und Einschränkungen berücksichtigt werden. Wichtige Merkmale, die beachtet werden sollten, umfassen mechanische Einschränkungen am Gehäuse, die die Gesamtabmessungen, Ausrichtung und Zugänglichkeit der Verbindungen beeinflussen könnten. Mechanische Variationen im Gehäuse können die Orientierung des Kabeleinlasses, Methoden zur Sicherung der Kabel, Modultypen und Methoden der Kabel-Gehäuse-Verbindung beinhalten, unter anderem.

Es gibt drei gängige Draht-Einführungsorientierungen für Klemmenblöcke: horizontal, vertikal und 45°. Horizontal und vertikal werden auch als 90° bzw. 180° bezeichnet. Die Drahtorientierung kann normalerweise durch physische Einschränkungen im Gesamtdesign bestimmt werden, was dabei hilft, zu entscheiden, welche Option praktikabler ist.

Die Methode, Drähte innerhalb des Gehäuses der Klemmenleiste zu sichern, wird im Allgemeinen durch drei Haupttypen erreicht: Schraubklemmen, Druckknopfklemmen und Einsteckklemmen. Schraubklemmen, oder Schraubklemmenleisten, sichern den Draht gegen den Leiter in der Klemmenleiste, indem eine Schraube angezogen wird, die eine Klemme schließt. Zudem verwenden Druckknopfklemmen eine Federklemme, um den Draht gegen den Leiter zu sichern; durch Drücken des Knopfes wird die Federklemme geöffnet, und durch Loslassen des Knopfes klemmt die Feder den Draht fest. Einsteckklemmen, ähnlich wie Druckknopfklemmen mit Federklemmen, ermöglichen es, den Draht direkt in das Gehäuse zu drücken, ohne einen Knopf betätigen zu müssen, um die Feder zu öffnen.

Klemmleistenmodule können entweder als verriegelbare Komponenten oder in Einzelgehäusen konstruiert werden. Verriegelbare Klemmleistenmodule werden typischerweise in 2-poligen und 3-poligen Versionen hergestellt. Mit diesen beiden Größen können Entwickler die Module zusammenstecken, um die benötigte Polanzahl zu erreichen. DIN-Schienen-Klemmleisten funktionieren auf ähnliche Weise, wobei einzelne Einheiten auf einer Metallschiene zusammengeschoben werden. Sobald die gewünschte Konfiguration und Polanzahl erreicht ist, wird eine kompatible Endkappe verwendet, um die Einrichtung abzuschließen und das Gehäuse der äußersten Einheit zu schützen.

Einpolige Reihenklemmen werden mit allen Polen in einem einzigen Gehäuse konstruiert. Dies sind typische Merkmale von steckbaren Gehäusen, bei denen Konfigurationen mit mehreren Teilen nicht möglich sind. Weitere Einsatzbereiche umfassen Hochstrom- oder Hochtemperaturversionen, bei denen ein einzelnes Gehäuse mehr Robustheit bietet.

Während die meisten Klemmanschlussstecker es ermöglichen, Drähte direkt in das Gehäuse einzuführen, gibt es einige Varianten, die auf steckbare Paarungen zurückgreifen, die miteinander verbunden werden können. Diese steckbaren Klemmblöcke erlauben weiterhin das Einführen von Drähten in das Gehäuse, bieten jedoch den zusätzlichen Vorteil eines modularen Gehäuses, das direkt in ein fest installiertes Gehäuse auf der Leiterplatte (PCB) eingesteckt werden kann. Sie sind ideal für Designs, die ein häufiges Trennen der Hauptverbindung erfordern, ohne dass alle einzelnen Drähte abgesteckt werden müssen.

Die Sicherheitsbewertung von Klemmblöcken und andere Designüberlegungen

Sicherheitsbewertungen sind entscheidend bei der Spezifikation von Klemmenblöcken. Klemmenblöcke sind typischerweise gemäß UL- und/oder IEC-Sicherheitsstandards zertifiziert und/oder entwickelt und bestehen aus Materialien, die die Entflammbarkeitsklasse UL94V-0 erfüllen. Sowohl UL- als auch IEC-Bewertungen können auf Datenblättern unterschiedlich erscheinen, da jede Organisation unterschiedliche Standards verwendet und die Klemmenblöcke deren jeweiligen Anforderungen entsprechen müssen. Bei der Auswahl von Klemmenblöcken ist es wichtig, die Sicherheitsanforderungen des gesamten Systems zu verstehen und sicherzustellen, dass die Bewertungen der Klemmenblöcke diese Anforderungen erfüllen.

Um den Nutzern die Montage oder Wartung zu erleichtern, können Gehäusefarben oder spezielle Markierungen angepasst werden, um die verschiedenen Anschlussklemmen besser voneinander zu unterscheiden. Dies ist besonders in komplexen Systemen mit mehreren Kabeln und Stromkreisen in einem zentralisierten Standort hilfreich. Außerdem sollte bei der Auswahl der Anschlussklemmen die Betriebstemperatur des Endsystems berücksichtigt werden, um festzustellen, ob Anschlussklemmen mit Hochtemperatur-Einstufung erforderlich sind.

Same Sky ist ein führender Anbieter von Anschlussklemmen und bietet steckbare, schraubenlose, Schraubklemmen sowie DIN-Schienen-Konfigurationen mit bis zu 24 Polen, verschiedenen Farboptionen und Drahtquerschnitten von 28 bis 4 AWG. Die Anschlussklemmen von Same Sky verfügen zudem über verschiedene UL- und IEC-Strom- und Spannungswerte sowie einen Betriebstemperaturbereich von -40 bis 105°C. Darüber hinaus bietet Same Sky Hochtemperatur-Anschlussklemmen mit einer Temperaturbeständigkeit von bis zu 130°C an.

Fazit

Während bei der Gestaltung eines gesamten Systems viele Faktoren berücksichtigt werden müssen, sind Klemmenblöcke die beste Lösung für die Verbindung komplexer elektrischer Systeme. Das Verständnis der Eigenschaften und Funktionen unterschiedlicher Arten von Klemmenblöcken ist entscheidend für die richtige Auswahl. Die Wahl des passenden Klemmenblocks beeinflusst nicht nur die Stabilität und Sicherheit des elektrischen Systems, sondern betrifft auch die Wartungsfreundlichkeit und die langfristige Lebensdauer des Systems. Durch Berücksichtigung spezifischer Anwendungsanforderungen, Betriebsumgebungen, Materialauswahl und Installationskomfort können Designer den geeignetsten Klemmenblock auswählen und dadurch die Gesamtleistung und Zuverlässigkeit des Systems steigern. Die Klemmenblöcke von Same Sky bieten verschiedene Farboptionen und Konfigurationen, die eine breite Palette von Möglichkeiten bieten, um Ihre Designherausforderungen zu meistern.