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Ratgeber
In industriellen Bereichen sind zuverlässig funktionierende elektrische Steckverbindungen unentbehrlich. Auch unter schwierigen Umgebungsbedingungen müssen sie das problemlose Verbinden und Trennen von Leitungen ermöglichen. Erreicht wird dies einerseits durch eine weitgehende Normierung, andererseits durch besonders strapazierfähige Kontakte und Gehäusematerialien. In diesem Ratgeber stellen wir Ihnen die wichtigsten Typen und Bauarten von Industriesteckverbindern vor und geben Hinweise für die Beschaffung.
Industriell eingesetzte Steckverbinder finden sich bevorzugt in der Steuerungstechnik und der Anlagenüberwachung, in der Photovoltaik und der Elektronik ebenso wie bei der Energie- und Datenübertragung. In Bereichen also, in denen hohe Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer entscheidende Rollen spielen. Dazu gehört vielfach auch eine Stecker-Verriegelung. Sie verhindert durch mechanische Klemm- oder Drehvorrichtungen ein unbeabsichtigtes Lösen der Verbindung.
Elektrische Steckverbinder lassen sich in zwei grundlegende Kategorien unterteilen: Den Rundsteckverbindungen und den rechteckigen Bauarten:
Rundsteckverbinder besitzen in der Regel ein rohrförmiges Gehäuse aus Kunststoff oder Metall mit Steckern beziehungsweise Buchsen.
Rechteckige Verbinder sind häufig in einem robusten und im Vergleich zu den runden Typen deutlich größeren Metall- oder Kunststoffgehäuse untergebracht. Deshalb nennt man sie auch schwere Steckverbinder. Üblicherweise enthalten rechteckige Verbinder LED-Statusanzeigen und Sicherungen sowie andere elektronische Bauteile. Typische Vertreter dieser Bauart sind sogenannte Übergabebausteine. Sie enthalten sowohl Klemm- oder Schraubbefestigungen zum Festanschluss als auch jederzeit lösbare Anschlüsse. Die Kontaktleisten liegen sich in der Regel gegenüber und können auf der Steuerungsseite auch aus genormten Steckern oder Buchsen bestehen.
Vom Aufbau ähnlich sind Sensor/Aktorboxen, die sich optisch mit einer herkömmlichen Stromverteilerleiste vergleichen lassen. Ihre Buchsen dienen zur Verbindung von Sensoren und Aktoren, beispielsweise in der Prozessautomatisierung.
Modulare Steckverbinder wiederum sind dann erforderlich, wenn einige zu verwendenden Kontakte von Steckern oder Buchsen keiner gängigen Norm entsprechen und individuell festgelegt werden sollen. Sie sind oft auch als hybride Steckverbinder im Handel. Möglich ist damit die Vermischung vieler Steckverbindertypen, in der Regel durch ein Gehäuse mit Einsätzen. Diese Gehäuse ermöglichen auch die Vermischung elektrischer und nicht-elektrischer Schnittstellen, zum Beispiel pneumatische Leitungssteckverbinder und Glasfasersteckverbinder. Modulare Verbinder vereinfachen in der Regel die Montage, Reparatur und künftige Änderungen. Sie ermöglichen auch die Konstruktion zusammengesetzter Kabelbaugruppen und reduzieren so die Installationszeit von Geräten.
Die wichtigsten Auswahlkriterien betreffen die elektrischen Eigenschaften eines Verbinders hinsichtlich Betriebsspannung und Betriebsstrom. Hinzu kommen die Pinbelegung, die Art des Anschlusses, die Materialien, die Größe, der Kontaktwiderstand und die Isolierung. Manche Stecker im Netzstrombereich besitzen sogenannte voreilende Kontakte: Der Stift für den Schutzleiter ist länger als die Stifte für den Außen- und den Nulleiter. Damit ist sichergestellt, dass die Erdung der Leitung vor dem Kontakt mit dem Strom erfolgt.
Da es sich bei Steckverbindern um rein passive Komponenten handelt, sollten sie die Funktion eines Schaltkreises so wenig wie möglich beeinflussen. Deshalb kommt dem mechanischen Aspekt bei der Auswahl ebenfalls eine bedeutende Rolle zu. Eine unsichere Befestigung zum Beispiel kann erheblich zum Ausfallrisiko beitragen, insbesondere wenn die Verbinder extremen Stößen oder Vibrationen ausgesetzt sind. So verfügen denn auch einige Steckverbindergehäuse über Verriegelungsmechanismen. Sie verhindern ein versehentliches Trennen der Verbindung und bieten zudem eine bessere Abdichtung gegen Umwelteinflüsse. Die IP-Schutzart spielt hier eine wichtige Rolle. Bei IP68 beispielsweise umfasst der Schutz negative Einflüsse durch Staub und Druckwasser.
Eine der häufigsten Fehlerarten bei elektrischen Steckverbindern ist die dynamische Korrosion der Kontakte. Sie kann dazu führen, dass sich auf den Kontakten eine dünne Oberflächenschicht bildet, die den Widerstand erhöht und so zu Wärmestau und unterbrochenen Leitungen beiträgt. Das erneute Einsetzen kann zwar das Problem der Oberflächenkorrosion verringern, da bei jedem Steckzyklus eine mikroskopisch kleine Schicht von der Oberfläche des Kontakts abgekratzt wird; darunter leidet allerdings die Lebensdauer der Steckverbindung. Abhilfe bringen Kontakte mit einer speziellen Oberflächenvergütung oder spezifische Kontaktsprays beziehungsweise -fette. Außerdem spezifizieren viele Hersteller die zulässige Zahl an Steckzyklen.
Warum gibt es genormte und herstellerspezifische Steckverbinder?
Es wäre natürlich wünschenswert, dass ein Steckverbinder optisch leicht zu identifizieren und schnell zu montieren ist. In manchen Fällen allerdings wählt ein Gerätehersteller einen Steckverbinder speziell deshalb aus, weil er nicht mit den Steckverbindern anderer Hersteller kompatibel ist. Grund: Kein einziger Verbinder besitzt alle idealen Eigenschaften für jede Anwendung. Die Vielzahl der Typen ist das Ergebnis der unterschiedlichen, aber spezifischen Anforderungen. Zudem besitzt der Hersteller durch die eigene Spezifikation sozusagen die Kontrolle über alles, was angeschlossen werden kann.
Was ist das Besondere an Photovoltaiksteckern und -buchsen?
Verbinder aus dem PV-Bereich besitzen gegenüber sonstigen Industriesteckverbindern gleich mehre spezifische Eigenschaften. So sind sie besonders temperaturstabil, als unterste Umgebungstemperatur sind meist minus 40 Grad Celsius definiert, also oberste Temperatur 90 Grad Celsius. Außerdem sind sie wasserdicht gemäß IP67.
Was sind Backshells?
Backshells sind einen Art Schutzhülle und ein gängiges Zubehör für industrielle und hochzuverlässige Steckverbinder, insbesondere für Rundsteckverbinder. Backshells schützen den Steckverbinder beziehungsweise das Kabel vor Umwelteinflüssen oder mechanischer Beanspruchung oder schirmen es vor elektromagnetischen Störungen ab. Es gibt viele Arten von Backshells für unterschiedliche Zwecke, einschließlich verschiedener Größen, Formen, Materialien und Schutzniveaus. Backshells werden in der Regel mit einer Klemme oder einer geformten Manschette am Kabel befestigt und können mit einem Schraubgewinde für die Befestigung versehen sein.