Klemmenblöcke für sichere Verbindungen verstehen

Bestehend aus einem modularen Gehäuse und einem isolierten Körper werden Klemmenblöcke verwendet, um zwei oder mehr Drähte in elektrischen Systemen miteinander zu verbinden, die sichere Verbindungen benötigen. Klemmenblöcke, auch als Schraubklemmen, Klemmenverbinder oder Verbindungsklemmen bekannt, bieten Ingenieuren semipermanente Drahtverbindungen, die organisierte und vereinfachte Inspektions- oder Reparaturmöglichkeiten vor Ort bieten.

Obwohl es sich um eine in zahlreichen Anwendungen weit verbreitete Komponente handelt, ist es dennoch wichtig, ein grundlegendes Verständnis der gängigen Klemmenblocktypen und -spezifikationen zu haben, bevor eine endgültige Auswahl getroffen wird. In diesem Artikel werden Themen wie wichtige elektrische und mechanische Überlegungen, Sicherheitsbewertungen usw. ausführlicher behandelt, um Ingenieuren beim Auswahlprozess zu helfen.

Drei der am häufigsten in Designs verwendeten Klemmenblocktypen sind Leiterplattenmontage, Barrierestreifen und Durchführung. Bei Klemmenblöcken für die Leiterplattenmontage werden blanke Drähte in das Modul eingeführt, wo eine Klemme den Draht im Gehäuse sichert. Dieses Gehäuse wird dann auf eine Leiterplatte gelötet, weshalb sie üblicherweise als Wire-to-Board-Klemmenblöcke bezeichnet werden. Sie werden auch als Euro-Klemmenblöcke bezeichnet und sind in ein-, zwei- oder mehrreihigen Konfigurationen erhältlich.

Absperrstreifen werden häufig dort eingesetzt, wo Vibrationen eine Rolle spielen. Sie verfügen über einen Schraubanschluss, der entweder einen blanken Draht oder einen Draht aufnehmen kann, an dessen Ende ein Ring oder Flachstecker befestigt ist. Für eine sichere Verbindung wird der Draht einfach auf die Schraube gesteckt und im Gehäuse festgezogen. Barrierestreifen werden auch in mehreren Konfigurationen angeboten, darunter ein- oder zweireihig.

Schließlich enthalten Durchgangsklemmenblöcke, die für Draht-zu-Draht-Verbindungen verwendet werden, einen Eingangs- und einen Ausgangskontakt, bei denen zwei separate Drähte in gegenüberliegende Seiten des Gehäuses eingeführt werden, um die beiden Drähte miteinander zu verbinden. Durchführungsklemmenblöcke, ähnlich den Typen für die Leiterplattenmontage, sind in ein-, zwei- oder mehrreihigen Modulen erhältlich.

Obwohl ein Ingenieur bei der Implementierung eines Reihenklemmenblocks wahrscheinlich die gesamten Systemspannungs- und Stromanforderungen kennt, gibt es noch andere Faktoren, die während der Entwurfsphase beachtet werden müssen. Sie sind wie folgt:

Aktuelle Bewertung: Typischerweise ist die Strombemessung die wichtigste Spezifikation, die bei der Konstruktion von Klemmenblöcken berücksichtigt werden muss. Sie basiert auf drei Bereichen: der Leitfähigkeit der Klemmen, der Querschnittsfläche und dem entsprechenden Wärmeanstieg. Beim Betrieb mit einem zu hohen Strom kann es zu Überhitzung und Schäden an einer Klemmenleiste kommen, was erhebliche Sicherheitsbedenken darstellen kann. Im Allgemeinen wird empfohlen, einen Klemmenblock mit einem Nennstrom von mindestens 150 % des erwarteten Maximalstroms des Systems auszuwählen.

Spannungswert: Wie der Nennstrom muss auch die Nennspannung einer Klemmenleiste größer sein als die maximale Systemspannung und sollte auch eventuelle Spannungsspitzen im Endsystem berücksichtigen. Die Nennspannung wird teilweise durch die Spannungsfestigkeit und den Abstand des Klemmenblockgehäuses bestimmt.

Polanzahl: Die Polzahl wird verwendet, um die Anzahl der einzelnen Stromkreise anzugeben, die der Klemmenblock je nach Anwendungsbedarf aufnehmen kann. Klemmenblöcke bieten normalerweise Polzahlen von einpolig bis zu 24 Polen.

Tonhöhe: Der Abstand ist als Mittenabstand von Pol zu Pol definiert und wird in Werten wie 2,54 mm, 3,81 mm, 5,0 mm usw. dargestellt. Der Rasterabstand wird durch die Gesamtnennleistung des Klemmenblocks bestimmt, wobei Faktoren wie Kriechstrecke, Spannung/Strom und Luftstrecke berücksichtigt werden.

Drahtgröße/-typ: Um sicherzustellen, dass die Drähte physisch in das Klemmenblockgehäuse passen, sind in den Klemmenblöcken die Kabelgrößen oder -stärken angegeben, die das Modul aufnehmen kann. Diese werden in Nordamerika in der Einheit American Wire Gauge (AWG) angegeben. Jeder Klemmenblock kann im Allgemeinen einen flexiblen Bereich an Drahtgrößen aufnehmen, zum Beispiel 26–12 AWG. Darüber hinaus sollte je nach Modultyp auch die Art der verwendeten Leitung berücksichtigt werden. Einadrige Drähte werden typischerweise mit Klemmenblöcken im Push-in-Stil kombiniert, während Litzen- oder mehradrige Drähte ideal für Schraubklemmen sind.

Neben den elektrischen Spezifikationen gibt es mehrere mechanische Faktoren, die sich auf die Grundfläche, Ausrichtung und Zugänglichkeit der Anschlüsse einer Klemmenleiste innerhalb des Designs auswirken können. Diese mechanischen Spezifikationen können Folgendes umfassen:

Ausrichtung der Kabeleinführung : Die drei häufigsten Klemmenblockausrichtungen sind horizontal, vertikal und 45°. Horizontal und vertikal können auch als 90° bzw. 180° angegeben werden. Die Wahl einer bestimmten Ausrichtung hängt letztendlich von den allgemeinen Designanforderungen ab und davon, welche Option die beste Passform und Zugänglichkeit bietet.

Kabelsicherungsmethode: Wie bei der Ausrichtung gibt es drei Hauptarten der Kabelsicherungsmethoden für Anschlussklemmenblöcke: Schraubklemmen, Druckknöpfe oder Steckklemmen. Getreu ihrem Namen verwenden Schraubklemmen oder Schraubklemmenblöcke eine Schraube, die eine Klemme festzieht, um den Draht an Ort und Stelle zu sichern. Druckknöpfe funktionieren durch Öffnen einer Federklemme, wenn der Knopf gedrückt wird, sodass der Draht eingeführt und am Leiter festgeklemmt werden kann, sobald der Knopf losgelassen wird. Schließlich unterstützen Push-in-Klemmenblöcke das direkte Einführen von Drähten, ohne dass eine Schraube oder ein Knopf zum Öffnen der Anschlussstelle erforderlich ist.

Ineinandergreifend vs. einteilig: Klemmenblöcke können ineinandergreifend oder in Einzelteilen aufgebaut sein. Ineinandergreifende Anschlussklemmenblöcke sind in der Regel in 2- oder 3-poligen Versionen erhältlich, was Designern die Flexibilität bietet, unterschiedliche Polzahlen zu erzielen oder verschiedene Farben desselben Modultyps zu kombinieren, indem sie die Einheiten einfach wie Bausteine ​​zusammenstecken. Dagegen enthalten einteilige Module, wie der Name schon sagt, alle Pole in einem einzigen Gehäuse. Dies sorgt für etwas mehr Steifigkeit und Robustheit bei Designs mit höherem Strom oder höherer Temperatur.

Wire-to-Gehäuse-Methode: Wie in diesem Artikel zu sehen ist, sind die Drähte der gängigsten Klemmenleistensteckverbinder direkt in ihr Gehäuse eingeführt. Für Konstruktionen, bei denen es zu häufigem An- und Abklemmen des Hauptanschlusses kommt, sind jedoch steckbare Reihenklemmen eine Alternative. Bei steckbaren Anschlussklemmenblöcken werden Drähte in ein modulares Steckergehäuse eingeführt, das dann mit einem festen Buchsengehäuse auf der Leiterplatte verbunden wird. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, jedes Mal, wenn eine Trennung erforderlich ist, einzelne Drähte zu handhaben.

Die meisten Klemmenblöcke sind nach UL- und/oder IEC-Sicherheitsstandards zertifiziert und/oder konstruiert. Da jede Behörde einen anderen Standard verwendet, dem ein Klemmenblock entsprechen muss, finden Ingenieure in einem Datenblatt häufig beide Nennwerte mit unterschiedlichen Werten. Für Ingenieure ist es wichtig, die allgemeinen Sicherheitsanforderungen ihres Systems zu kennen, um einen Klemmenblock auszuwählen, der diese Anforderungen erfüllt.

Weitere Designüberlegungen können die farbliche Anpassung des Gehäuses oder der Tasten einer Klemmenleiste sein. Dies kann dabei helfen, zwischen verschiedenen Klemmenblockanschlüssen in komplexen Systemen zu unterscheiden, was die Diagnose von Anschlusspunkten im Feld erleichtert.

Wie gezeigt, gibt es Anschlussklemmenblöcke in allen Formen und Größen, um den Anforderungen einer Vielzahl komplexer elektrischer Systemverbindungen gerecht zu werden. Die Kenntnis wichtiger elektrischer und mechanischer Spezifikationen sowie verschiedener Modultypen kann es Ingenieuren ermöglichen, den richtigen Klemmenblock für die jeweilige Aufgabe zu finden. CUI Devices vereinfacht diesen Auswahlprozess mit einer Reihe von Klemmenblöcken in mehreren Farboptionen und Konfigurationen.

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