Seit 2011 beschreibt die Produktnorm IEC61076-2-111 die Energieübertragung über diesen Steckverbinder. In der Norm wird beschrieben, welche Eigenschaften ein M12-Leistungs-Steckverbinder haben muss und welche Anforderungen an ihn gestellt werden können. Außerdem sind die mini- und maximalen Abmaße des Steckverbinders in der Norm aufgeführt. Nicht aufgeführt ist allerdings, welche Anschlusstechnik ein konfektionierbarer Steckverbinder aufweisen muss – denn das liegt im Entscheidungsbereich des jeweiligen Steckverbinder-Herstellers.
Dezentrale Energieverteilung
Ein wichtiger Aspekt der digitalen Transformation, die sich vor dem Hintergrund der Industrie-4.0-Ambitionen vollzieht, ist die dezentrale Energieverteilung. Dazu ist das M12 Power-Verkabelungssystem wie geschaffen. Bei Einbausteckverbindern für Geräte wie IP67 I/O-Modulen, bei vorkonfektionierten Leitungen, bei Verteilern sowie bei konfektionierbaren Steckverbindern müssen stets die normativen Anforderungen beachtet werden. Neben den gängigen Anforderungen – wie etwa Tauglichkeit für die Schutzart IP67 – wurde bei der Konzeption der M12 Power-Komponenten ein besonderes Augenmerk auf die Verstecksicherheit sowie auf die Einhaltung der Luft- und Kriechstrecken gelegt. Nur so werden die erhöhten Ströme von bis zu 16A sowie die Spannung von bis zu 690V sicher übertragen. Dazu hat Phoenix Contact fünf spezielle Kodierungen entwickelt und in die Norm IEC61076-2-111 eingebracht. Die T- und L-Kodierungen sind für DC-Anwendungen mit einem Strom von bis zu 16A pro Pin ausgelegt. Die L-Kodierung verfügt gegenüber der T-Kodierung über einen separaten FE-Kontakt. Die S-, K- und M-Kodierungen dienen zur Versorgung von AC-Endverbrauchern. Ein- und dreiphasige AC-Geräte – wie etwa Motoren – können dann mit einer Spannung von 690V und 16A versorgt werden.
Eine Lösung für zahlreiche Applikationsfelder
Unabhängig vom jeweiligen Applikationsfeld ist es für den Anwender immer besonders komfortabel, wenn er seine Energieverkabelung vollständig mit Plug&Play-Lösungen umsetzen kann. Zu diesem Zweck sind seit dem Siegeszug von M12 auch vorkonfektionierte Leitungen mit M12-Leistungs-Steckverbindern im Markt verfügbar. Besonders in den letzten Jahren wurden zahlreiche Steckverbinder für diese Leitungen entwickelt. Parallel dazu hat sich auch das Angebot an applikationsspezifischen Leitungen massiv ausdifferenziert. Leider kann längst nicht jeder Anwender auf vorkonfektionierte Leitungen zurückgreifen. In der Praxis muss die Power-Leitung häufig Geräten zugeführt werden, die kein Kabeleinführungssystem – wie beispielsweise CES von Phoenix Contact – umfassen, sondern nur eine Standard-Kabelverschraubung nutzen können. Einige Geräte sind auch bereits selbst mit einer Leitung ausgestattet, die ein offenes Leitungsende aufweist. Zahlreiche Anwender rund um den Globus möchten ihre eigene interne Standard-Energieleitung einsetzen. Gerade dann sind die konfektionierbaren M12-Power-Steckverbinder der benötigte Baustein für eine durchgängige M12-Energieverkabelung. Um die Energieverteilung flexibler zu gestalten sowie Anzahl und Länge der Leitungen zu minimieren, lohnt sich der Einsatz von Energieverteilern. Früher mittels „Verteilerdose“ und Klemmkasten realisiert, sind mit dem Verkabelungskonzept von M12 Power derartige Anwendungen jetzt einfach und steckbar geworden. Geringerer Leistungsabfall, übersichtliche Installation und eine einfache Diagnose im Fehlerfall sind Vorteile, die für den Einsatz dieser neuartigen Technologie sprechen.
Anschlusstechniken für M12 Power
Zurzeit sind am Markt bereits folgende Anschlusstechniken für Signal- und Daten-Anwendungen verfügbar: Schraub-, Federkraft-, Crimp-, Pierce- und Schneidklemm-Anschluss. Jede diese Anschlusstechniken ist seit langer Zeit im Einsatz – und bietet je nach Anwendung ihre ganz spezifischen Vorteile. Werden die Anschlusstechniken untereinander verglichen, kann das Resultat nicht ohne weiteres auf die Energie-Verkabelung übertragen werden. Denn Leiterquerschnitte von 1,5mm² und besonders 2,5mm² erfordern vom Installateur ein höheres Maß an Kraftaufwand und Sorgfalt. Vor allem bei AC-Anwendungen von bis zu 690V ist eine sorgfältige Installation ein nicht zu unterschätzender Faktor. Die Steckverbinder-Norm IEC61076-2-111 sieht vor, dass M12-Leistungssteckverbinder nur spannungsfrei steckbar sind, und auch das Gehäuse darf nur spannungsfrei geöffnet werden. Hier kennt der Markt unterschiedliche Ansätze – bei der Auswahl des richtigen Steckverbinders sollte darauf geachtet werden. Einige Steckverbinder lassen sich beispielsweise nicht wiederbeschalten, da die Gehäuse bei der Installation verklebt werden. Steckverbinder mit Schneidklemm-Anschluss lassen sich nur erneut wiederbeschalten, wenn die Leitung erneut abgesetzt wird und die Schneidklemme an anderer Stelle die Leiter kontaktiert.
M12-Federanschluss mit Mehrwert
Mit dem Federkraft-Anschluss lassen sich sowohl Reihenklemmen und Rundsteckverbinder als auch Leiterplatten-Steckverbinder bequem anschließen. In den letzten Jahren wurde dieser Anschluss kontinuierlich weiterentwickelt, heute ermöglicht er eine einfache Handhabung für zahlreiche Anwendungsfälle. Während bei der Leiterplatten- oder Hutschienen-Montage der Steckverbinder fixiert ist, muss der konfektionierbare M12-Steckverbinder beim Anschluss von Hand gehalten werden. Im Bereich der Signal- und Daten-Verkabelung hat sich bereits eine hebelbedienbare Lösung etabliert. Der Hebel bietet den Vorteil, dass die Klemmkammer geöffnet bleibt und beide Hände für die Zuführung des Leiters verfügbar sind. Beim Anschluss von Querschnitten wie 1,5mm² und 2,5mm² wird jeder Installateur diese Eigenschaft zu schätzen wissen. Dieser Anschluss bietet somit eine erhebliche Erleichterung und macht den Federkraftanschluss auch im M12-Bereich zu einer schnellen und einfachen Anschlussmöglichkeit.
M12 Power-Steckverbinder mit PE-Anschluss
Ein besonderes Augenmerk gilt dem PE-Anschluss bei AC-Anwendungen. Um auf dem kleinen Raum die hohen Spannungen von bis zu 690V umzusetzen, sind gewisse Luft- und Kriechstrecken sowie Wandstärken des isolierenden Materials notwendig. Dabei ist zu berücksichtigen, dass im Fehlerfall kein leitendes Material unter Spannung stehen darf, welches der Anwender berühren könnte. Ein Fehlerfall wäre beispielsweise der Auszug der Leitung aus dem Steckverbinder. Dabei können einzelne Leiter aus dem Anschlussbereich gerissen werden. Hier ist von der Konstruktion her darauf zu achten, dass der PE-Leiter als letztes getrennt wird. Diese Anforderung ist notwendig, um bei einem Spanungsdurchschlag von der herausgerissenen Phase zu leitenden Gehäuseteilen die Sicherung auszulösen. Da sich in den meisten Fällen die Anschlussklemmen auf einer Ebene befinden, wird diese Anforderung durch einen 2mm längeren PE-Leiter umgesetzt. Ebenso gibt es Konzepte am Markt, die konstruktiv gleiche Längen der Leiter zulassen. Die sind dann so konstruiert, dass der PE-Leiter die höchste Haltekraft im System besitzt. Der PE-Leiter ist in der Anwendung üblicherweise stromlos – nur im Fehlerfall können kurzzeitig hohe Ströme anliegen. Bei geschirmten Anwendungen fließen die hohen Ströme zusätzlich über die Schirmkontaktierung des Steckverbinders. Somit ist im Gegensatz zu den geschirmten Signal- und Daten-Steckverbindern der Schirmanschluss ein wichtiges Sicherheitselement. Je nach Zulassung werden bei den Freigabeprüfungen Ströme im dreistelligen Bereich angelegt, um die Sicherheit des Systems im Fehlerfall abzubilden. Dabei ist der Querschnitt der PE-relevanten Komponenten – wie PE-Kontakt, PE-Kontaktierung zum Gehäuse und die Schirmanbindung des Leitungsschirmes – am Steckverbinder ausschlaggebend für die sichere Funktion. Demzufolge sollte bei der Schirmkontaktierung das Schirmgeflecht der Leitung großflächig mit dem Steckverbinder-Gehäuse verbunden werden.
Fazit
Bei Spannungen bis zu 690V und Strömen bis zu 16A ist eine sorgfältige Installation erforderlich. Standardisierte Komponenten wie konfektionierte Leitungen, Energieverteiler und konfektionierbare Steckverbinder vereinfachen die sonst aufwendige Energieverteilung erheblich. Mit der Push-Lock-Anschlusstechnik von Phoenix Contact wird der Leistungsanschluss im Feld komfortabel und zeitsparend.
