28 E L E KT R O M E C H A N I K HOCHSTROMKONTAKTE www.polyscope.ch Ko ntakttechnologie für Hochstromapplikationen Wenns auf zuverlässige und sichere Verbindungen ankommt Aufgrund steigender Komplexität elektrischer Anlagen wird dem Energiemanagement ein immer höherer Stellenwert eingeräumt. Neue Anlagen werden häufiger modular aufgebaut, um im Servicefall die Fehlersuche und die Instandsetzung zu beschleunigen. Der modulare Aufbau hilft somit, Stillstands- und Instandsetzungszeiten zu minimieren und letztendlich Geld zu sparen. Die RadsokHochstromkontakte bieten eine hyperbolische Kontakttechnologie auf Grundlage der StanzBiegetechnik Dieser Aspekt stellt allerdings auch grosse Herausforderungen an die Verbindungstechnik. Während im Bereich < 80 A eine Vielzahl von Steckverbindungssystemen existieren, sucht man im Hochstrombereich häufig vergeblich nach geeigneten Steckverbindern. Die Gründe hierfür liegen auf der Hand. Hochstromsteckverbinder müssen nicht nur sicher kontaktieren, sondern auch geringe Übergangs- und Übergabewiderstände aufweisen, um die thermische Verlustleistung so gering wie möglich zu halten. Die Berührfläche zweier Kontakte ist aus Bauraum- und Kostengründen in der Regel immer geringer als der elektrisch wirksame Leiterquerschnitt der angeschlossenen Leitung. Dies führt zwangsläufig dazu, dass der Widerstand der Kontakte höher ist als der Widerstand eines entsprechenden Leitungsabschnitts. Somit kommt es zu einer Erwärmung der Kontakte, der sogenannten thermischen Verlustleistung. Für diese Verlustleistung gilt im Wesentlichen folgender Zusammenhang: PV = IB2 a RV = IB2 a (RÜ + RA) PV IB RV RÜ = = = = Verlustleistung Bemessungsstrom Verlustwiderstand Übergabewiderstand (abhängig von der nutzbaren Kontaktfläche) RA = Anschluss-Übergangswiderstand (abhängig von der Anschlusstechnik) Der Bemessungsstrom geht also quadratisch in die Verlustleistung ein. Eine Stromverdoppelung führt zu einer vierfach höheren Verlustleistung, die als Wärme direkt über den Kontakt (Konvektion) und über die angeschlossenen Leiter (Konduktion) abgegeben wird. Die Verlustleistung hängt von der Kontaktgeometrie und den verwendeten Kontaktund Beschichtungsmaterialien ab. Um die Verlustleistung dennoch gering zu halten, ist neben einem geeigneten Leitungsanschluss vor allem der Übergabewiderstand der Kontaktfläche so gering wie möglich zu halten. Dieser lässt sich neben der Auswahl geeigneter Kontakt- und Beschichtungsmaterialien vor allem über die Kontaktgeometrie beeinflussen. Gefragt sind hohe Kontaktüberdeckung und gute Leitfähigkeit Ein guter Hochstromsteckverbinder muss eine möglichst hohe Kontaktüberdeckung und eine gute Leitfähigkeit besitzen. Bei vielen herkömmlichen Hochstrom-Kontaktsystemen beträgt die Kontaktüberdeckung zwischen Stift- und Buchsenkontakt bauartbedingt nur zirka 15 Prozent. Um diesen Nachteil auszugleichen, müssen die Kontaktabmessungen vergrössert werden, was zwangsläufig zu steigenden Kosten führt. Die Kontaktüberdeckung lässt sich durch den Einsatz hyperbolischer Kontakte erhöhen, hierbei steigt die Stromtragfähigkeit bzw. der benötigte Bauraum sinkt. Leider ist die Her- quick|mate für Anwendungen im Aussenbereich, z.B. Fotovoltaik-Anlagen Polyscope 1-2/09 HOCHSTROMKONTAKTE E L E KT R O M E C H A N I K stellung dieser Kontakte, die häufig als Drahtfederkontakt ausgeführt sind, kostenintensiv. So bieten diese Verbindungssysteme zwar einen technischen, aber keinen preislichen Vorteil. Technische Besonderheit stellt hyperbolische Grid dar Die Radsok-Hochstromkontakte von Amphenol-Tuchel Electronics bieten eine hyperbolische Kontakttechnologie auf Grundlage der Stanz-Biege-Technik. Die technische Besonderheit stellt das aus einer CuBe-Legierung gestanzte hyperbolische Grid dar. Hierbei greift der Hersteller wegen seiner hervorragenden elektrischen Eigenschaften als Basis auf Kupfer zurück. Da die Lamelle nach dem Stanzen durch definiertes Verdrehen in eine hyperbolische Form gebracht wird, muss sie im Anschluss federnde Eigenschaften aufweisen. Um ein Optimum aus mechanischen und elektrischen Eigenschaften zu erreichen, ist dem Kupfer ein geringer Beryllium-Anteil beigesetzt. Um die Leitfähigkeit, die chemische Beständigkeit und die Abriebbeständigkeit zu erhöhen, ist die Oberfläche der Lamelle versilbert ausgeführt. Vorteile sind hohe Steckzyklen und Vibrationsbeständigkeit Das Ergebnis der Materialeigenschaften und des innovativen Fertigungsprozesses ist ein Kontaktsystem mit einer Kontaktüberdeckung von bis zu 65 Prozent. Diese ermöglicht einen sehr geringen Übergabewiderstand und minimiert somit die thermische Verlustleistung. Somit kann man mit sehr kompakten Kontaktabmessungen hohe Ströme übertragen. Da die Herstellung von Radsok-Kontakten vollautomatisch erfolgt, ergibt sich ein sehr gutes Preis/Leistungs-Verhältnis bei höchster Prozess- und Betriebssicherheit. Weitere Vorteile sind die hohen Steckzyklen, die hohe Vibrationsbeständigkeit auf Grund der hyperboliden Form, die geringen Steckund Ziehkräfte sowie der konstruktive Selbstreinigungseffekt beim Stecken. In der Praxis schon mehrfach bewährt Das UV-beständige Push-Pull-Stecksystem quick|mate für Fotovoltaik- und andere Verfügbare Produktserien Folgende Kontaktgrössen sind derzeit standardmässig verfügbar: ■ 3,6 mm (bis max. 115 A) ■ 6 mm (bis max. 155 A) ■ 8 mm (bis max. 240 A) ■ 10 mm (bis max. 455 A) Polyscope 1-2/09 board|mate zur Stromversorgung auf Leiterplatten Radsok-Crimpkontakte mit integrierter Verriegelung Gleichstromanwendungen eignet sich für schnelles Stecken und Ziehen. Durch die hohe Dichtigkeit (IP 67) ist diese Serie bestens zu Anwendungen im Aussenbereich geeignet. Der verpolungssichere, zweipolige Steckverbinder verfügt auch über ein optionales Verriegelungssystem, welches ein ungewolltes Lösen der Steckverbindung verhindert. Des Weiteren ist diese Serie im ungesteckten Zustand berührsicher ausgeführt. Derzeit sind mehrere Leitungsvarianten mit umspritzten Steckverbindern verfügbar, eine frei konfektionierbare Version wird folgen. Die board|mate-Einpressmodule eignen sich für Hochstromkontaktierungen auf Leiterplatten. Die häufig verwendeten Schraubverbindungen können durch diese Module steckbar ersetzt werden. Dadurch ist eine schnelle und prozesssichere Handhabung gewährleistet. Durch Verwendung von verschiedenen Stift/Radsok-Kombinationen lässt sich ausserdem eine Verpolungssicherheit erreichen. Des Weiteren sind Kunststoffgehäuse mit integrierter Verrastung verfügbar. Somit ist Berührschutz und eine Sicherung gegen versehentliches Lösen gewährleistet. Radsok-Crimpkontakte in gerader und gewinkelter Ausführung eignen sich beispielsweise zum Einsatz in DC-Applikationen und als kabelseitige Ergänzung zu der board|mateSerie. Schraubverbindungen lassen sich mit Radsok-Kontakten ersetzen Ein weiteres Highlight der Radsok-Familie sind die Crimpkontakte in gewinkelter Ausführung mit integrierter Verrastung. Diese eignen sich für alle Applikationen, bei denen hohe Steckzyklen in Verbindung mit einer Verrastung gefordert sind. Mit dieser Technologie können Anwender 6-, 8- und 10-mmRadsok-Kontakte direkt auf bereits vorhandene M6-, M8- oder M10-Gewinde stecken. Dabei verlieren die Kontakte nur wenige Prozent ihrer ursprünglichen Stromtragfähigkeit und es sind Ziehkräfte im Bereich bis 60 N zulässig. So lassen sich beispielsweise Schraubverbindungen 1 zu 1 mit diesen Kontakten ersetzen, ohne bereits vorhandene Gewinde durch entsprechende Stiftkontakte auszutauschen. Die Vorteile für den Anwender liegen auf der Hand: ■ geringe Montage- und Demontagezeiten ■ keine Drehmomentangabe und -schlüssel erforderlich ■ vibrationsresistent – kein Lösen der Kontaktierung möglich « Infoservice Novitronic AG Thurgauerstrasse 74, 8050 Zürich Tel. 044 306 91 91, Fax 044 306 91 81 [email protected], www.novitronic.ch 29
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