Wenn Einzedrähte brechen - Der Biegeradius und die Schraubklemme

Eingesetzter Crimpkontakt: Clip ohne Isolationsfixierung als Fügehilfe für die Montage in eine Schraubklemme.

Grundsätzliches: Viele Vorgaben im Bereich der Kabelkonfektion und Crimptechnik sind Normativ nicht erfasst oder definiert. Diese Vorgaben leiten sich aus praktischen Tests ab, oder sind einfach das Ergebnis von Erfahrungen die sich, basierend auf Fehlern, im Laufe der Jahre gebildet haben. Das betrifft auch einen Teil der Einschätzung dieses Fehlerbildes sowie der Lösungsansätze!

In der Crimptechnik wird der flexible Litzenverbund im Bereich des Drahtcrimpes (1) zu einer massiven Einheit verpresst. Besonderes Augenmerk gilt hier dem Übergang (6) zwischen dem massiv verpressten Litzenverbund (Drahtcrimpbereich) und dem nicht verpressten, hochflexiblen Litzenverbund.

Dieser Übergang (6) muss fließend sein! Das wird über die Ausbildung eines Auslaufes (3) erreicht.

Dennoch ist dieser Bereich, bei mechanischer Belastung (Vibration, Abknicken der Leitung) die Schwachstelle in einer Crimpverbindung. Der Auslauf (3) muss in der richtigen Größe ausgeführt sein! Die Größe des Auslaufes (3) ist abhängig vom Nennquerschnitt der Leitung. Ist kein Auslauf vorhanden (8) oder ist der Auslauf zu groß angelegt (9 =Aufbrechen der Crimpflanken) erhöht sich die Gefahr, dass Einzeldrähte bei Belastung in diesem Bereich brechen.

Ein zusätzlicher Schutz des Übergangs (6) bildet die Isolationsfixierung (4). Hier wird ein Abknicken der Leitung direkt am Drahtcrimpbereich (1) verhindert.

Der eingesetzte Clip besteht nur aus einem Drahtcrimpbereich. Solche Crimpverbindungen dürfen nur dann eingesetzt werden, wenn sichergestellt ist, dass ein Abknicken der Leitungen direkt am Drahtcrimpbereich, durch konstruktive Maßnahmen im Gehäuse/Schaltschrank nicht möglich ist. Zusätzlich ist hier eine entsprechende Sorgfalt bei der Montage dieser Leitungen in die Schraubklemme unbedingt zu beachten!

Ein zusätzlicher Schutz des Übergangs (6) bildet die Isolationsfixierung (4). Hier wird ein Abknicken der Leitung direkt am Drahtcrimpbereich (1) verhindert.

Der eingesetzte Clip besteht nur aus einem Drahtcrimpbereich. Solche Crimpverbindungen dürfen nur dann eingesetzt werden, wenn sichergestellt ist, dass ein Abknicken der Leitungen direkt am Drahtcrimpbereich, durch konstruktive Maßnahmen im Gehäuse/Schaltschrank nicht möglich ist. Zusätzlich ist hier eine entsprechende Sorgfalt bei der Montage dieser Leitungen in die Schraubklemme unbedingt zu beachten!

Der Fehler: Bei der Montage wurde die Leitung direkt nach der Schraubklemme abgeknickt. Das führte zum Bruch von Einzeldrähten im Litzenverbund (Bild links).

Auch bei der Verlegung der Leitungsbündel im Schaltschrank muss darauf geachtet werden, dass die Einzelleitungen nicht direkt an der Schraubklemme, bzw. am Drahtcrimpbereich abgeknickt werden! Die Verlegung der Leitungsbündel muss zugfrei erfolgen!

Dass dieser Fehler durch die Herstellung der Crimpverbindung entstanden ist, kann ausgeschlossen werden. (Voraussetzung ist hier der bestimmungsgemäße Einsatz des Verarbeitungsequipments!)

Der Effekt beim Abknicken des Litzenverbundes direkt am Drahtcrimp soll nebenstehende Grafik verdeutlichen.

• (1) Crimpkontakt (massiv verpresster Litzenverbund)
• (2) Nicht verpresster, flexibler Litzenverbund

Wird der Litzenverbund direkt am Crimpkontakt (1) abgeknickt, werden die Einzeldrähte im oberen Bereich (3) auf Zug belastet und im unteren Bereich (4) gestaucht. Ist die Zugbelastung zu hoch reißen die Einzeldrähte (3) ab. Dabei erfolgt der Abriss an der schwächsten Stelle. Und das ist bei einer i.O. ausgeführten Crimpverbindung im Bereich des Auslaufes (A). Bei beschädigten Einzeldrähten durch den Abisoliervorgang würde der Abriss bei der Schnittkante der Isolation erfolgen. Das ist hier nicht der Fall, folglich wurde die Abisolierung der Leitung richtig durchgeführt.

Leitungsbezogen gibt es vom Hersteller einen vorgeschriebenen Biegeradius der eingehalten werden muss!

Dieses Fehlerbild ist im Bereich Schaltschrankbau keine Seltenheit. Sehr oft wirken beim Verlegen der Leitungsbündel in entsprechende Kabelkanäle hohe Kräfte auf die Steckergehäuse bzw. Schraubklemmen. Eine weitere Fehlerquelle ist hier das Ziehen der Steckergehäuse aus dem Gegenstecker (z.B. bei Wartungs- oder Reparaturarbeiten). Wird dabei nicht am Steckergehäuse, sondern am Leitungsbündel gezogen, wird immer der Litzenverbund im Bereich der Ausläufe der Crimpverbindungen belastet.

Gebrochene Einzeldrähte führen zu einer mehr oder weniger starken Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften (z.B. Übergangswiderstand). In wie weit das Einfluss auf die Funktionen hat, die durch die beschädigten Leitungen gesteuert bzw. gewährleistet werden muss hier entsprechend geprüft werden. Grundsätzlich dürfen Schaltschränke mit solchen Fehlerbildern nicht für den Einsatz freigegeben werden.

Lösungsansätze:

Entsprechende Sorgfalt bei der Montage ist hier wohl der kostengünstigste und einfachste Lösungsansatz.

Einsatz einer Fügehilfe (Clip) mit Isolationsfixierung. Diese Kontaktvariante entlastet den Drahtcrimpbereich und somit auch die „Sollbruchstelle“. Das ist die optimalste Lösung, wobei auch hier der Biegeradius eingehalten werden muss. Sind hier die Kräfte beim direkten Abknicken nach dem Crimpkontakt zu hoch, wird die Isolation aus den Isolationscrimpflanken gezogen.

Der Einsatz von Aderendhülsen mit Kunststoffkragen wäre eine weitere Kontaktvariante. Wichtig: Bei einer zu hohen Belastung durch abknicken der Leitung oder einer Zugbelastung (2) beim Verlegen der Leitungsbündel im Schaltschrank bricht dieser Kunststoffkragen „sehr schnell“! Auch bei dieser Crimpkontaktvariante muss ein Biegeradius (1) eingehalten werden.