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Ratgeber
Im elektrischen Anlagenbau spielen Ordnung und Übersichtlichkeit eine entscheidende Rolle. Verhindern lässt sich Chaos im Schaltschrank durch Sammelschienen mit aufgesetzten Reihenklemmen.
Wie diese aufgebaut sind und funktionieren, darüber informieren wir Sie in diesem Ratgeber ebenso wie über typische Auswahlkriterien für die Beschaffung.
Reihenklemme ist eine pauschale Definition für modulare, isolierte Blöcke, die in elektrischen Verbindungen verwendet werden, um zwei oder mehr elektrische Drähte miteinander zu verbinden.
In ihrer einfachsten Form sind Reihenklemmen ein langer Streifen einzelner Klemmen, die nebeneinander auf einer Tragschiene – zum Beispiel einer Hutschiene – befestigt sind.
Solche Klemmleisten sind das einfachste Mittel, um elektrische Drähte zu verbinden, entweder mit dem Stromnetz, einer Erdung, mit Schutzschaltern oder mit Komponenten komplexer SPS-Systeme, mit Sensoren und Aktoren beispielsweise.
Die elektrische Klemmvorrichtung innerhalb einer Reihenklemme besteht in der Regel aus einer gegossenen Kupferlegierung mit einem Ausdehnungskoeffizienten, der auf die vorgesehene Verdrahtung abgestimmt ist.
Dieser Ausdehnungskoeffizient ist wichtig, um ein Lösen der Verbindung aufgrund unterschiedlicher Ausdehnungsraten zu verhindern. Er trägt auch dazu bei, Korrosion zu verringern, die durch die elektrolytische Wirkung zweier unterschiedlicher Metalle in der Verdrahtung verursacht werden könnte.
Reihenklemmen eignen sich am besten für semi-permanente und permanente Verbindungen zur Übertragung von Signalen und Strom. Die meisten Reihenklemmen sind so konstruiert, dass sie eine zuverlässige Befestigung und ein einfaches Lösen der Drähte ermöglichen, zum Beispiel für Inspektionen, Reparaturen und den Austausch von Kabeln und angeschlossenen Komponenten.
Im Gegensatz zu anderen Steckverbindern wie DIN-Kabelstecker, Stiftleisten, D-Sub-Stecker und industrielle Buchsenleisten, stellt eine einzelne Klemmenleiste in der Regel nur eine meist einpolige Drahtverbindung zu dem betreffenden Schaltkreis her. Allerdings gibt es auch mehrpolige Reihenklemmen, mit denen bei Bedarf mehrere Drähte an Schaltungen anschließbar sind.
Klemmenblöcke lassen sich nach der Art der Verbindungen klassifizieren, darunter sowohl Typen mit Schraubanschluss als auch schraubenlose, mit Federklemmverbindungen oder mit Push-in-Technik.
Einzel-Durchführungsklemmen
Einzel-Durchführungsklemmen sind der einfachste Produkttyp, der üblicherweise für Draht-zu-Draht-Verbindungen verwendet wird. Diese Durchgangsklemmen verfügen nur über einen Eingangskontakt und einen Ausgangskontakt auf der gegenüberliegenden Seite der Klemmenleiste. Ein bestimmter Draht geht in die Klemme hinein, ein anderer Draht geht aus der Klemme heraus, beide sind innerhalb des Klemmengehäuses miteinander verbunden.
Doppelstock-Klemmenblöcke
Die Doppelstockklemmen besitzt zwei aufsteigende Ebenen von Kontakten und kann eine Brücke zwischen den Ebenen verwenden, um sie zu verbinden und die Flexibilität der Schaltung zu erhöhen. Diese Art der Klemmenleiste vereinfacht die Verdrahtung und spart Platz bei der Installation.
Dreistöckige Klemmenblöcke
Die Dreistockklemme ist im Grunde derselbe wie ein Doppelstock-Typ, aber mit einer zusätzlichen Ebene von Kontakten, die obenauf gestapelt sind. Sie können auf die gleiche Weise überbrückt werden wie Doppelstockklemmen.
Bei der Auswahl von Reihenklemmen sind die Stromstärken von größter Bedeutung. Ein zu hoher Strom kann zu Überhitzung und Ausfall der Klemme führen. Die Spannung ist in der Regel weniger wichtig, aber dennoch ein relevanter Parameter für Klemmenleisten: Eine zu hohe Spannung ist oft die Ursache für einen dielektrischen Durchschlag und für Leckstrom zwischen benachbarten Klemmen.
Marktübliche Reihenklemmen sind für Querschnitte von unter 1 Quadratmillimeter bis etwa 200 Quadratmillimeter und Nennströme von einigen Milliampere bis über 500 Ampere ausgelegt. Die meisten Klemmen sind für Ströme von 16 oder 25 Ampere und Querschnitte von 1,5 oder 2,5 Quadratmillimeter im Einsatz.
Die Buchsen der Anschlussklemmen müssen groß genug sein, um die Kabeldurchmesser der Anlage aufzunehmen. Der Kabeltyp bestimmt zum Teil, welche Klemmenarten am besten geeignet sind: Ein einadriges Kabel ist in der Regel steif genug, um den Federmechanismus in den Steckverbindern zur Seite zu drücken, während Litzen mit Aderendhülsen und Schraubklemmen befestigt werden.
Klemmenleisten mit Schraubklemmen verwenden Schrauben, um Kabel und Drähte zu befestigen. Bei diesen Klemmen, die in der Regel für mittlere Spannungen und Ströme ausgelegt sind, muss der Techniker bei der Montage die Drähte in die offenen Buchsen einführen und dann mit einem Schraubendreher eine kleine Platte auf den Draht schrauben, um ihn zu fixieren.
Klemmen mit Push-In- oder Push-Fit-Kontakten besitzen einen federbelasteten Mechanismus, der in der Wurzel jeder Buchse eingebettet ist. Beim Einführen des Drahts beißt sich die Feder in das Kabel und klemmt es durch eine mechanische Keilwirkung gegen die Innenwand der Buchse. Diese Konstruktionen enthalten Drücker, sogenannte Auslösestößel, die den federbelasteten Mechanismus vorübergehend zurückhalten, wenn die in die Klemmenleiste geladenen Drähte aus irgendeinem Grund entfernt werden müssen. In einigen Fällen sind diese Drücker hell gefärbt – zur leichteren Identifizierung und damit Techniker schnell erkennen können, wo sie mit dem Schraubendreher Druck ausüben müssen.
Die Push-in-Technik wird immer häufiger bei Klemmenblöcken auf N-Sammelschienen verwendet, da sie Probleme mit dem Überdrehen von Schrauben vermeiden und die Verdrahtung von Klemmenblöcken oft bescheleunigen. Eng verwandt mit den Push-in-Kontakten sind sogenannte IDC-Klemmen. Sie wurden zuerst in der Telekommunikationsbranche verwendet. Größter Vorteil: Die Isolierung des Drahtes muss vor dem Einstecken nicht entfernt werden. Zwei scharfe Klingen im Inneren der Klemme durchtrennen die Isolierung und stellen den Kontakt mit dem Draht her. Als dieser Klemmentyp zum ersten Mal eingeführt wurde, war er eher für Massivdraht als für Litzendraht geeignet, inzwischen gibt es aber Anbieter, die IDCs für beide Arten von Drähten herstellen.