Steckverbinder

Steckverbinder sind Betriebsmittel, die bei bestimmungsgemäßer Verwendung, das bedeutet unter elektrischer Spannung (oder fachsprachlich unter Last), NICHT gesteckt oder getrennt werden dürfen. Beim Stecken oder Trennen eines Steckverbinders unter Last entstehen Funken und kurzfristig hohe Temperaturen, die zur Zerstörung der Kontaktoberfläche und somit zum Totalausfall des Steckverbinders führen können.

Steckverbinder dürfen nur stromlos und spannungsfrei gesteckt oder getrennt werden.

Der Verschmutzungsgrad ist ein Zahlenwert und gibt an, für welche Umgebung der Steckverbinder entwickelt und geprüft wurde. Der Verschmutzungsgrad 3 ist für industrielle Umgebung typisch, während Verschmutzungsgrad 2 für Haushalte typisch ist.

Verschmutzungsgrade und ihre Bedeutung

Verschmutzungsgrad 1

• Es tritt keine oder nur trockene, nicht leitfähige Verschmutzung auf. Die Verschmutzung hat keinen Einfluss auf die Eigenschaften des Steckverbinders. 
• Offene, ungeschützte Isolierungen in klimatisierten oder sauberen, trockenen Räumen.

Verschmutzungsgrad 2

• Es tritt nur nicht leitfähige Verschmutzung auf. Gelegentlich muss jedoch mit vorübergehender Leitfähigkeit durch Betauung gerechnet werden.
• Offene, ungeschützte Isolierungen in Wohn-, Verkaufs- und sonstigen geschäftlichen Raumen, feinmechanische Werkstätten, Laboratorien, Prüffelder, medizinisch genutzte Räume.

Verschmutzungsgrad 3

• Es tritt leitfähige Verschmutzung auf oder trockene, nicht leitfähige Verschmutzung, die leitfähig wird, da Betauung zu erwarten ist.
• Offene, ungeschützte Isolierungen in Räumen von industriellen, gewerblichen und landwirtschaftlichen Betrieben, ungeheizten Lagerräumen, Werkstätten, Kesselhäusern.

Verschmutzungsgrad 4

• Die Verunreinigung führt zu einer beständigen Leitfähigkeit, hervorgerufen durch leitfähigen Staub, Regen oder Schnee.
• Offene, ungeschützte Isolierungen in maritimen Anwendungen oder im Bergbau

EPIC® Steckverbinder sind im Allgemeinen für den Verschmutzungsgrad 3 ausgelegt und haben daher hohe Sicherheitsreserven, selbst wenn der Steckverbinder im Inneren feucht oder verschmutzt sein sollte. Die hohe Zuverlässigkeit von EPIC® resultiert aus qualitativ hochwertigen Materialien und Know-how in der Fertigung.

Die Bemessungsspannung ist die Spannung, nach der Steckverbinder bemessen werden. Sie gibt an, bei welcher Spannung ein Steckverbinder dauerhaft und ohne Beeinträchtigung seiner Leistung betrieben werden darf. 

Abhängigkeiten:

• Die Bemessungsspannung ist abhängig vom definierten Verschmutzungsgrad. Wurde ein Steckverbinder für einen Verschmutzungsgrad 1 geprüft, ist die in den Technischen Daten genannte Bemessungsspannung deutlich höher, als wenn er für Verschmutzungsgrad 2 geprüft wurde. 
• Die Bemessungsspannung ist abhängig von der Isolationsfähigkeit der verwendeten Werkstoffe und der Kriechstrecke (der Distanz zwischen Kontakten auf einer Oberfläche).
• Die Bemessungsspannung ist abhängig der Luftstrecke (der Distanz zwischen Kontakten durch die Luft). 
• Die Bemessungsspannung ist abhängig vom Polbild, das heißt, von der Anzahl an Kontakten. Je mehr Kontakte in einem Steckverbinder verbaut sind, umso niedriger fällt die Bemessungsspannung aus.

Der Bemessungsstrom ist die vom Hersteller ermittelte, maximale Stromstärke, die dauerhaft ohne Unterbrechungen durch alle Kontakte des Steckverbinders fließen darf, ohne dass dessen obere Grenztemperatur überschritten wird. Der Bemessungsstrom wird bei einer Umgebungstemperatur von 40 C angegeben. Er wird für den größten Leiterquerschnitt ermittelt, der an den Steckverbinder angeschlossen werden kann.

Der Bemessungsstrom ist abhängig von der Größe der Kontakte im Steckverbinder. Mit steigendem Kontaktdurchmesser steigt auch die Stromstärke.

Kontaktschichten aus hochedlen Werkstoffen sind unerlässlich, um auf Dauer eine sichere elektrische Verbindung zu gewährleisten. Die Kontakte werden meist durch galvanische Prozesse beschichtet. Um eine dauerhafte Beschichtung zu erreichen, werden an den Grundwerkstoff und dessen Kontaktschichten folgende Anforderungen gestellt: Zur Oberflächenbeschichtung werden bei LAPP vorwiegend Silber (Ag) und Gold (Au) eingesetzt. 

Silber besitzt die höchste elektrische Leitfähigkeit aller Metalle. Die Passivierung der Silberoberfläche verzögert die Ausbildung einer Oxidschicht und verringert die Steck- und Ziehkräfte. Durch Schwefel bzw. schwefelhaltige Stoffe in der Umgebungsluft bildet sich eine bräunliche bis schwarze Oxidschicht aus Silbersulfid (Ag2S). Diese Schicht lässt sich jedoch während des Steckvorgangs aufbrechen bzw. wird bei hohen Strömen durchbrochen, sodass die erforderliche elektrische Leitfähigkeit gegeben bleibt. 

Gold ist das beständigste Edelmetall. Die Oxid- und Sulfidbildung kann vernachlässigt werden. Goldkontakte zeichnen sich durch geringe Steck- und Ziehkräfte aus. Sie werden hauptsächlich bei der Übertragung von Signalen mit geringen Strom- und Spannungswerten verwendet. 

EPIC® Produkte verwenden ausschließlich hochwertige Edelmetalllegierungen für die Beschichtung der Kontakte.

Bei der Auswahl eines Steckverbindereinsatzes muss derjenige Einsatz gewählt werden, der mindestens die für die Steckverbindung erforderliche Anzahl an Kontakten aufnehmen kann. In der Anwendung werden auch Steckverbindereinsätze gewählt, die mehr Kontakte enthalten. So kann bei Erweiterungen in der Anwendung oft das gleiche Steckverbindersystem weiterverwendet werden.

Jedes Mal, wenn ein Steckverbinder gesteckt oder getrennt wird, stellt dies einen Steckzyklus dar.  Wird ein Steckverbinder einer zu hohen Anzahl an Steckzyklen ausgesetzt, so hat dieses Verhalten negative Auswirkungen auf den Durchgangswiderstand und ebenso auf die Beschichtung des Kontaktbereichs. Bei der Bestimmung der maximalen Anzahl der Steckzyklen wird geprüft, nach wie vielen Steck- und Trennversuchen sich der Durchgangswiderstand unzulässig erhöht. Dieser darf nicht um mehr als 50 % ansteigen bzw. maximal 5 mOhm betragen.

Aufgrund hochpräziser Fertigung der Kontakte und Auswahl der Kontaktmaterialien ist die Lebensdauer der EPIC® Steckverbinder sehr hoch.

Die elektromagnetische Verträglichkeit, kurz EMV, ist die Fähigkeit einer elektrischen Einrichtung, in ihrer elektromagnetischen Umgebung zufriedenstellend zu funktionieren, ohne die Umgebung, zu der auch andere Einrichtungen gehören, unzulässig zu beeinflussen oder durch sie beeinflusst zu werden (DIN/VDE 0870, Teil1). 

Im industriellen Bereich liegen die Störfrequenzen normalerweise im Frequenzbereich von unter 100 kHz. In diesem Frequenzbereich kommt es vor allem auf eine niederohmige, großflächige, 360°- Abschirmung an. 

Steckverbinder die vor elektromagnetischen Störungen geschützt sind haben Gehäuse mit einer metallischen, leitenden Oberfläche, eine gute elektrische Verbindung zum Gegenstück und sind mit einer Kabelverschraubung ausgestattet, die es ermöglicht, den Leitungsschirm elektrisch mit dem Gehäuse zu verbinden.

EMV-Stecker sind hauptsächlich im Bereich der Rundsteckverbinder zu finden. Bei Rechtecksteckverbindern sind die EPIC® ULTRA-Gehäuse speziell entwickelt worden, um diesen Anforderungen gerecht zu werden.

Die Kodierung ist eine Anordnung, mit der durch unterschiedliche Polarisation von sonst gleichen Steckverbindern eine Vertauschbarkeit, das bedeutet ein Fehlstecken und ein falsches Verkabeln, verhindert wird. Das ist zweckmäßig, wenn zwei oder mehr identische Steckverbinder am selben Gerät angebracht sind.

Kodierungen können mithilfe eines Kodierstiftes oder Kodiereinsatzes vorgenommen werden, oder auch mit sogenannten „Kodierpins“, die sich in das Gehäuse einschrauben lassen. Bei EPIC® gibt es eine auf jedes Stecksystem optimierte Kodiermöglichkeit, wie kodierungsfähige Einsätze und Gehäuse sowie vorab kodierte Rundsteckverbinder.