Dieser Blogartikel behandelt die technischen Merkmale von Federzug- und Push-in-Klemmen sowie die Vor- und Nachteile bezüglich Installationsgewohnheiten, Inbetriebnahme, Platzbedarf und Zulassung für den nordamerikanischen Markt. Im Anschluss wird die theoretische Betrachtung mit den Ergebnissen eines Praxistests verglichen, der die von der Push-in-Anschlusstechnik ermöglichte Zeitersparnis eindrucksvoll vor Augen führt.
Klemmen sind wieder lösbare Anschlüsse und Verbindungen, die elektrische Leiter untereinander oder mit anderen Betriebsmitteln dauerhaft mechanisch und elektrisch verbinden. Sie ermöglichen nicht nur eine schnelle, sondern auch eine einfache und sichere Verdrahtung von Schaltanlagen. Dabei bestimmt die Wahl der Klemmtechnik entscheidend die Effizienz der damit verbundenen Prozesse über den gesamten Lebenszyklus der Anlage. Die älteste Anschlusstechnik ist die Schraubklemme, wobei diese inzwischen verstärkt von der Federzugklemme und deren Weiterentwicklung, der Push-in-Technik, abgelöst wird.
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Bei Federzugklemmen, oft auch als Cage-Klemmen bezeichnet, wird der Leiter durch eine Feder in einem Halteprofil fixiert. Die Feder wird mit Hilfe eines Werkzeugs geöffnet, das in eine Betätigungsöffnung eingeführt werden muss. So können sowohl flexible Leiter mit oder ohne Aderendhülsen als auch eindrähtige Leiter angeschlossen werden. Die Feder sichert den erforderlichen Anpressdruck und verhindert ein Herausrutschen des Leiters. Im Gegensatz zur Schraubtechnik ist eine Fehlbedienung durch ein zu geringes oder zu hohes Anzugsmoment ausgeschlossen. Die Federzug-Verbindung nutzt das Prinzip der Selbsthemmung und ist so dauerhaft mechanisch und elektrisch sicher. Auch bei Vibrationen und Schocks lösen sich Federzugklemmen nicht von allein, und es ist keine regelmäßige Wartung erforderlich.
Eine Weiterentwicklung der Federzugklemme ist die Push-in-Technik, eine Steckklemme, bei der die Herstellung des elektrischen Kontakts und die Fixierung des Leiters ebenfalls mittels einer Feder erfolgt. Allerdings wird die Feder hier durch das Einschieben des Leiters selbst geöffnet: Starre oder mit Aderendhülse bestückte Leiter können so direkt und ohne Werkzeug angeschlossen werden. Zum Öffnen der Feder und zum Anschluss von flexiblen Leitern ohne Aderendhülse verfügen Push-in-Klemmen über einen Mechanismus, der mit Hilfe von gängigen Schraubendrehern bedient werden kann.
Die Push-in-Klemme bietet die gleichen Vorteile wie eine Federzugtechnik: Die Leiterklemmkraft ist unabhängig vom Anwender und eine Fehlbedienung ist somit ausgeschlossen. Wie bei der Federzugklemme erfolgen die Einführung des Leiters und die Betätigung von vorne, was ein kompaktes Gerätedesign ermöglicht und die Handhabung vereinfacht.
Federzugklemmen haben den Nachteil, dass sie nicht ohne Werkzeug bedienbar sind und man deshalb immer beide Hände zur Herstellung der Verbindung braucht. Das kostet Zeit und bei großen Querschnitten auch viel Kraft, da die Klemmen hier aufgehebelt werden müssen, was die Gefahr einer Beschädigung mit sich bringt. Wenn das falsche Werkzeug verwendet wird, zum Beispiel ein Kreuzschraubendreher, kann die Feder ebenfalls irreparabel beschädigt werden. Ein zu kleiner Schraubendreher hingegen öffnet den Anschluss nicht vollständig, so dass der angegebene Nennquerschnitt nicht aufgenommen werden kann.
Diese Probleme entfallen bei Push-in-Klemmen. Wie bei der Federzugklemme erfolgen die Einführung des Leiters und die Betätigung von vorne, was ein kompaktes Gerätedesign ermöglicht und die Handhabung vereinfacht. Alleinstellungsmerkmal der Push-in-Technologie ist allerdings, dass sie das direkte, werkzeuglose Stecken des Leiters ermöglicht. Eine Hand reicht aus, um den Leiter einzuführen und anzuschließen. Dadurch können Push-in-Klemmen auch von Anwendern mit geringeren technischen Kenntnissen sicher installiert werden.
Die Inbetriebnahme gestaltet sich ebenfalls sehr einfach. Da Push-in-Klemmen noch höheren Leiterausziehkräften standhalten als Federzugklemmen, sind sie äußerst stabil gegenüber Vibrations- und Schockbelastungen und müssen nicht nachgezogen werden.
Was den Platzbedarf angeht, so weisen zum Beispiel die Leistungsschütze und Motorstarter von Eaton keinen Unterschied zwischen den unterschiedlichen Anschlusstechnologien auf. Bis 32 A Nennstrom sind alle Motorschutzschalter gleich breit und weisen dieselben Abmessungen in der Grundfläche (Footprint) auf. Somit können Geräte mit Federzugklemmen problemlos durch Push-in-Geräte ausgetauscht werden, ohne dass Hutschiene oder Schaltschrank neu dimensioniert werden müssen.
Gleiches gilt für die Zulassung für den nordamerikanischen Markt, denn die Motorschutzschalter und Leistungsschütze von Eaton entsprechen grundsätzlich den Approbationen gemäß IEC und UL, unabhängig von der Anschlusstechnik. Ob der Anwender ein Gerät mit Schraub-, Federzug- oder Push-in-Klemmen wählt, hat also keinen Einfluss auf die weltweiten Einsatzmöglichkeiten.
Um den Produktivitäts- und Zeitvorteil der Push-in-Technologie unter realen Bedingungen zu überprüfen, hat Eaton gemeinsam mit dem Schalt- und Steuerungsanlagenbauer Hanseatic Power Solutions (kurz HPS) eine Versuchsreihe durchgeführt. Das Ergebnis bestätigte nicht nur die erwartete Zeitersparnis gegenüber Schraubanschlüssen, sondern ergab auch einen überraschend hohen Zeitvorteil von rund 40 % im Vergleich zu Federzugklemmen.
Die Erklärung dafür ist relativ einfach: Bei der Federzugklemme wird ein Schlitzschraubendreher benötigt, um den Anschluss zu öffnen. So muss der Anwender in der einen Hand stets den anzuschließenden Leiter halten und in der anderen das Werkzeug. Da bei der Push-in Technik kein Werkzeug benötigt wird, lassen sich ich in einer Hand gleich mehrere Leiter halten, die dann mit der anderen Hand nacheinander eingesteckt werden können.
Im Vergleich mit Federzuganschlüssen sind Push-in-Klemmen nicht nur einfacher zu handhaben, sondern bieten auch deutliche Zeit- und Kostenvorteile über den gesamten Lebenszyklus einer Anlage – daher amortisieren sich selbst eventuelle Mehrkosten für Geräte mit dieser Anschlusstechnik sehr schnell. Weitere Informationen zu diesem Thema sind im Eaton Whitepaper „Von Anfang bis Ende effizienter verdrahten“ sowie in unserem Blogbeitrag zu den Unterschieden zwischen Push-in- und Schraubklemmen zu finden.
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