Reihenklemmen - Grundlagen

Als gut bekannte Komponente in der Werkzeugkiste für die Elektronikentwicklung werden Anschlussklemmen seit vielen Jahren verwendet, um semipermanente, sichere Drahtverbindungen in einer Reihe von Anwendungen bereitzustellen. Anschlussklemmen, die auch als Reihenklemmen, Klemmleisten oder Schraubklemmen bezeichnet werden, bestehen aus einem modularen Gehäuse und einem isolierten Körper, der zwei oder mehr Drähte miteinander verbindet. Dank des semipermanenten Charakters ihrer Verbindungen tragen Reihenklemmen dazu bei, den Inspektions- und Reparaturprozess vor Ort zu vereinfachen. Obwohl es sich um eine relativ einfache Komponente handelt, ist es dennoch von Vorteil, vor der Auswahl über Grundkenntnisse zu Reihenklemmen und ihren Spezifikationen zu verfügen. In diesem Artikel werden Themen wie gängige Typen von Reihenklemmen, wichtige elektrische und mechanische Überlegungen und weitere Einzelheiten erörtert, um den Auswahlprozess zu unterstützen.

Allgemeine Konfigurationen

Reihenklemmen zur Platinenmontage, mit Barrieren oder Durchführungen sind drei der am häufigsten verwendeten Typen. Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über die drei verschiedenen Typen, einschließlich ihrer Grundprinzipien, Montagearten und Konfigurationen.

Wichtige elektrische Spezifikationen

Mit der Vorstellung der gängigen Klemmentypen kommen wir nun zu einer Reihe wichtiger elektrischer Spezifikationen, die in der Entwurfsphase berücksichtigt werden müssen. Dazu gehören:

Nennstrom: Im Allgemeinen ist die wichtigste Spezifikation, die bei Reihenklemmen zu beachten ist, die Strombelastbarkeit. Diese baut auf drei Bereichen auf: der Leitfähigkeit der Anschlüsse, der Querschnittsfläche und dem entsprechenden Temperaturanstieg. Bei der Auswahl einer Reihenklemme wird empfohlen, dass das Modul einen Nennstrom von mindestens 150% des erwarteten Maximalstroms des Systems standhalten kann. Wenn eine Reihenklemme nicht richtig bemessen ist und mit einem zu hohen Strom betrieben wird, können Überhitzung und Beschädigung der Reihenklemme zu kritischen Situationen führen.

Nennspannung: Die Nennspannung einer Reihenklemme wird teilweise durch das Rastermaß und die dielektrische Festigkeit ihres Gehäuses beeinflusst. Ebenso wie der Nennstrom muss die Nennspannung einer Reihenklemme größer als die maximale Systemspannung sein, wobei auch Spannungsstöße berücksichtigt werden müssen, die die Verbindungen beschädigen könnten.

Anzahl Pole: Die Polzahl ist die gebräuchliche Methode, um die Anzahl der einzelnen Verbindungen anzugeben, die in einer Reihenklemme untergebracht sind. Diese Spezifikation reicht im Allgemeinen von einem einzelnen Pol bis zu 24 Polen.

Rastermaß: Definiert als der Mittenabstand von benachbarten Polen, wird das Rastermaß durch die Gesamtnennleistung der Klemme bestimmt, wenn Faktoren wie Kriechstrom, Spannung/Strom und Luftstrecke einbezogen werden. Einige Beispiele für gängige Rastermaße sind 2,54 mm, 3,81 mm, 5,0 mm.

Drahtgröße/-typ: Diese Werte werden bei Reihenklemmen in Einheiten des amerikanischen Drahtquerschnitts (AWG) in Nordamerika angegeben und geben die Größe oder den Querschnitt des Drahtes an, den das Modul aufnehmen kann, um sicherzustellen, dass die Drähte physisch in das Gehäuse passen. Glücklicherweise bieten die meisten Klemmen eine gewisse Toleranz und können eine Reihe von Drahtgrößen wie 18 bis 4 oder 24 bis 12 AWG aufnehmen. Zusätzlich zum Drahtdurchmesser sollte der Drahttyp je nach ausgewähltem Modultyp berücksichtigt werden. Litzendraht oder mehradrige Drähte sind ideal für Schraubklemmen, während einadrige Drähte häufig mit Steckklemmen gepaart werden.

Wichtige mechanische Spezifikationen

Als nächstes stehen mechanische Spezifikationen auf der Liste, die sich auf den Footprint einer Klemme, die Ausrichtung und die Zugänglichkeit ihrer Anschlüsse innerhalb einer Konstruktion beziehen. Wichtige mechanische Faktoren sind unter anderem:

Draht-Eintrittsorientierung: Horizontal (90°), vertikal (180°) und 45° sind die drei gebräuchlichsten Klemmenausrichtungen. Die Auswahl hängt vom Layout eines Entwurfs ab und davon, welche Ausrichtung die beste Zugänglichkeit zur Verbindung schafft.

Abbildung 1: Typische Ausrichtungen von Reihenklemmen (Bildquelle: Same Sky)

Draht-Sicherungsmethode: Ähnlich wie bei den Ausrichtungen gibt es drei gebräuchliche Draht-Sicherungsmethoden für Reihenklemmen: Schraubanschluss, Taste oder Steckanschluss. Schraubklemmen oder Schraubklemmenblöcke enthalten eine Schraube, die beim Festziehen eine Klemme schließt, um den Draht gegen den Leiter zu pressen. Tastermodelle funktionieren einfach durch Drücken einer Taste, die eine Klemme öffnet, um das Einführen des Drahtes zu ermöglichen, und die Klemme auf den Draht zu pressen, sobald die Taste losgelassen wird. Bei Reihenklemmen mit Steckanschlüssen können Drähte direkt in das Gehäuse eingeführt werden, wodurch eine Verbindung ohne Schrauben oder Tasten zum Öffnen einer Klemme hergestellt wird.

Abbildung 2: Typische Methoden zur Drahtsicherung (Bildquelle: Same Sky)

Ineinandergreifend vs. Einteilig: Reihenklemmen können in ineinandergreifenden oder einteiligen Gehäusen ausgeführt werden. In der Regel in 2- oder 3-poliger Ausführung erhältlich, bieten ineinandergreifende Klemmen die Möglichkeit, schnell unterschiedliche Polzahlen zu erreichen oder verschiedene Farben desselben Modultyps miteinander zu verbinden. Hutschienen-Klemmenblöcke funktionieren auf ähnliche Weise, indem einzelne Einheiten auf einer Metallschiene zusammengeschoben werden. Diese werden dann mit einer kompatiblen Endkappe versehen, um das Gehäuse an den äußersten Einheiten zu schützen, sobald die gewünschte Konfiguration und Anzahl der Pole erreicht ist. Einteilige Klemmen enthalten alle Pole in einem einzigen Modul, was ihnen je nach Konstruktionsanforderungen mehr Steifigkeit und Robustheit verleiht.

Abbildung 3: Ineinandergreifende und einteilige Reihenklemmen (Bildquelle: Same Sky)

Draht-zu-Gehäuse-Methode: Wenn häufiges Verbinden und Trennen des Hauptanschlusses erforderlich ist, sind steckbare Reihenklemmen eine gute Option. Bei dieser Option werden Drähte in einen modularen Stecker gesteckt, der mit einer festen Buchse auf der Leiterplatte verbunden wird, so dass die Verbindung leicht getrennt werden kann, ohne dass einzelne Drähte gehandhabt werden müssen.

Abbildung 4: Stecker und Buchse einer steckbaren Reihenklemme (Bildquelle: Same Sky)

Sicherheitseinstufungen und weitere Überlegungen

UL und IEC sind die wichtigsten Sicherheitsbehörden, die für die Zertifizierung von Reihenklemmen zuständig sind. Beim Betrachten des Datenblattes einer Reihenklemme werden UL- und/oder IEC-Sicherheitsnormen aufgelistet, meist mit unterschiedlichen Werten. Das liegt daran, dass jede Behörde einen anderen Standard für die Prüfung verwendet, so dass es wichtig ist, ihre allgemeinen Systemsicherheitsanforderungen zu kennen, um eine Reihenklemme auszuwählen, die den Anforderungen entspricht.

Die farbliche Anpassung des Gehäuses oder der Tasten einer Reihenklemme kann von Vorteil sein, auch wenn dies bei vielen Entwürfen vielleicht nur ein nachträglicher Gedanke ist. Durch die Wahl einzigartiger Farben für Klemmenblöcke können die Verbindung von Anschlusspunkten in komplexen Systemen erleichtert und Fehlverbindungen vermieden werden.

Und schließlich sind Klemmen mit höheren Temperaturbewertungen eine Option in Umgebungen oder Anwendungen, in denen extreme Temperaturen auftreten können.

Fazit

Mit dem Verständnis der elektrischen und mechanischen Schlüsselspezifikationen sowie der verschiedenen Modultypen können die Anforderungen einer Vielzahl von elektrischen Systemverbindungen erfüllt werden. Die Produktlinie der Reihenklemmen von Same Sky bietet eine Reihe von Farboptionen und Konfigurationen, um den Auswahlprozess zu vereinfachen.