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01 IDC-Anschluss bei Industriesteckverbindern – auch im Querschnittsbereich von 0,34 mm2 bis 2,5 mm2 wird diese Anschlusstechnik seit über zehn Jahren eingesetzt

Schneidklemmtechnik: Sicher kontaktieren und dabei Zeit sparen

02 Rohrkontakt (links) und Flachkontakt – beide Bauformen erfüllen alle Anforderungen hinsichtlich zuverlässiger elektrischer Eigenschaften

03 Gasdichtigkeit nach IEC 60512-6 – auch nach extremen Umweltsimulationen ist die gasdichte elektrische Verbindung anhand blanker Kontaktstellen nachweisbar, wie die Beispiele eines Rohrkontakts mit einem flexiblen Leiter (links) sowie mit einem massiven Leiter mit und ohne Isolation (rechts) anhand der blanken Kontaktzonen zeigen

04 Energieverteiler mit Mehrfach- IDC-Anschluss. Die CT- (Computer-Tomografie-)Aufnahmen (unten) zeigen die Verteilung von starren und flexiblen Leitern in den Kontaktzone

Anwendern und Konfektionären ist der ständige Qualitäts-, Zeit- und Kostendruck bei industriellen Installationen gut bekannt. Die IDC-Anschlusstechnik bietet hier eine interessante Option und ein hohes Sparpotenzial.

Die Abkürzung IDC steht für Insulation Displacement Connection – also für eine isolationsverdrängende Kontaktierung (Bild 1). Hauptvorteil ist der Wegfall der Leitervorbereitung; 60 % bis 80 % der bei Schraubanschlüssen üblichen Anschlusszeit wird eingespart. In den vergangenen 20 Jahren wurden umfangreiche Erfahrungen mit IDC-Anschlüssen gesammelt: für unterschiedliche Leiterquerschnitte, für starre und flexible Leiter mit unterschiedlichen Isolationswerkstoffen sowie für unterschiedliche Umweltbedingungen. Die Grenzen des Machbaren wurden dabei immer wieder überschritten, und so entstanden ständig neue Anwendungsfelder für diese Technik. In der Telekommunikation, in der Informationstechnik sowie in der Automobiltechnik ist diese Art der isolationsverdrängenden Kontaktierung seit vielen Jahren etabliert. Heute steht die IDC-Technik für zahlreiche weitere Industrieanwendungen zur Verfügung. Als industrietauglich gelten IDC-Kontakte, die sowohl starre als auch flexible Leiter aufnehmen können, die einen größeren Querschnittbereich abdecken, die unterschiedliche Aderisolationen durchdringen und die unter rauen Industriebedingungen einfach zu bedienen sind. Dabei muss die elektrische Verbindung stets zuverlässig und dauerhaft funktionieren.

Vorteile der IDC-Anschlusstechnik
Die IDC-Anschlusstechnik bietet eine ganze Reihe nennenswerter Vorteile:
•60 % Zeitersparnis bei Einzel- und bis zu 80 % bei Mehrleiteranschlüssen,
•hohe Zuverlässigkeit durch bedienerunabhängige, definierte Kontaktkraft,
•mehrfach anschließbar,
•kein Aufspleißen bei flexiblen Leitern,
•optische Erkennbarkeit des Beschaltungszustands, zum Beispiel durch farbiges Bedienelement,
•kein Spezialwerkzeug wie bei der LSA-Technik (löt-, schraub- und abisolierfreie Technik) oder bei Crimp-Kontakten,
•Standard-Schraubendreher oder Seitenschneider reichen aus,
•hoher Vibrationsschutz,
•Schockbelastungen bis zu 350 g getestet und bestanden sowie
•Freigaben für den Einsatz im Maschinenbau, in Windkraftanlagen, in Bahnanwendungen und in Kraftwerken bis hin zu Ex-Anwendungen.
In der Kommunikationstechnik wird die LSA-Technik seit Anfang der 1970er-Jahre bei Hauptverteilern von Vermittlungsstellen eingesetzt, und seit Anfang der 1980er-Jahre auch in der Linientechnik sowie bei Installationsverteilern. Heute ist die LSA-Technik auch eine gängige Methode, um Netzwerkdosen, zum Beispiel in einem Rechnernetz, anzuschließen. Das Prinzip ähnelt dem Crimp-Vorgang bei einem RJ45-Stecker.

Funktionsweise der IDC-Anschlusstechnik
Die Einzelleiter werden unvorbereitet – also ohne abzuisolieren – in den Anschlussraum gesteckt und durch einen Schraub-, Press- oder Hebelmechanismus in die Schneidklemme geschoben. Im Gegensatz zur LSA-Technik ist das „Spezialwerkzeug“, wie bei der Quickon-Technik von Phoenix Contact, immer Bestandteil der IDC-Anschlusstechnik: in Form eines Splice-bodys für Mehrleiteranschlüsse oder in Form eines orangefarbenen Betätigungselements für einen handelsüblichen Schraubendreher. Beim Beschalten wird die Aderisolation verdrängt, ohne dass dabei die Kupferlitzen in unzulässiger Weise geschädigt oder im Querschnitt geschwächt werden. Dabei wird eine kraftdefinierte und vom Bediener unabhängige gasdichte Kontaktierung erzeugt. Die Übergangswiderstände von IDC-Verbindungen liegen im Bereich zwischen Schraub- und Federkraft-Anschlüssen. Aus Gründen der Geometrie haben sich zwei unterschiedliche Arten von IDC-Kontakten etabliert – sogenannte Rohr- und Flachkontakte (Bild 2). Bei manchen Anwendungen lässt sich aus geometrischen Gründen besser ein Flachkontakt unterbringen. Bei anderen Anwendungen ist die Rohrform vorteilhaft. Rohrkontakte bieten bei in etwa gleichem Bauraum einen größeren Querschnittsbereich. Dafür ist der Herstellungsaufwand durch die kompliziertere Form und den größeren Materialeinsatz etwas höher.

Anforderungen an IDC-Anschlüsse
An IDC-Anschlüsse werden eine Reihe von Anforderungen gestellt. So muss eine Schneidklemme aus einem möglichst gut leitfähigen und korrosionsbeständigen Material bestehen, damit sie den gewünschten Strom vom Leiter übertragen kann. Die Schneidenkontur muss von der Form her so gestaltet sein, dass sie die Leiterisolation verdrängen und durchtrennen kann, dabei aber die Litzen möglichst nicht zerschneidet. Außerdem muss die Schneidklemme genügend Kontaktkraft besitzen, um eine dauerhaft gasdichte elektrische Verbindung zu erzeugen und den Leiter mechanisch ausreichend festzuklemmen (Bild 3). Darüber hinaus muss der IDC-Anschluss elastisch genug sein, um einen möglichst großen Querschnittsbereich für starre und flexible Leiter zu ermöglichen (Bild 4). Wichtig ist auch, dass der spezifizierte Leiterquerschnittsbereich eingehalten wird. Bei zu dünnen Leitern wird die Isolation nicht richtig verdrängt, weil der Kontaktspalt zu groß ist, und bei zu dicken Leitern ist das Anschließen entweder gar nicht möglich, oder das System kann durch zu hohe Beschaltungskräfte beschädigt werden. Die Lage des Leiters im IDC-Anschluss muss so sein, dass insbesondere bei flexiblen Leitern möglichst alle Litzen innerhalb der Schneidklemme liegen. Das überstehende Leiterende darf nicht zu kurz abgeschnitten werden, damit der Leiter im IDC-Anschluss sicher hält. Die Beschaltung derselben Kontaktstelle muss mit verschiedenen Leiterquerschnitten in beliebiger Reihenfolge mindestens zehn Mal durchgeführt werden können. Außerdem muss der gewünschte Lager- und Einsatz-Temperaturbereich der Umgebung eingehalten werden.

Restriktionen der IDC-Anschlusstechnik
Die IDC-Anschlusstechnik ist nicht so gängig wie die Schraubanschlusstechnik. Daher sei hier auf einige systembedingte Besonderheiten hingewiesen. Die Installation von IDC-Anschlüssen darf nicht bei extrem niedrigen oder extrem hohen Umgebungstemperaturen erfolgen, weil sich dadurch die Elastizität der Leiterisolation verändern kann. Daher empfiehlt es sich, die Beschaltung auf den Temperaturbereich zwischen –5 °C und 50 °C zu beschränken. Es darf auch jeweils nur ein Leiter je IDC-Kontaktstelle angeschlossen werden. Außerdem muss die spezifizierte Aderisolation eingehalten oder anwendungsspezifisch freigegeben werden. Harte Isolationswerkstoffe, zum Beispiel Teflon, oder zähelastische Isolationen, wie Silikon, lassen sich nur mit speziell dafür ausgelegten IDC-Kontakten beschalten. Starre und normal flexible Leiter lassen sich hingegen gut kontaktieren. Bei hochflexiblen Leitern der Kategorie 6 ist zudem der minimale Litzendurchmesser zu beachten. Bei der Entschaltung – vor allem bei Einzelleitern – ist auf ein vollständiges Öffnen des orangefarbenen Betätigungselementes zu achten. Andernfalls können Isolationsreste im Anschlussraum verbleiben. Flexible Leiter dürfen auch nicht vorbehandelt werden. Sie werden nur auf Länge gekürzt und dann inklusive Isolation angeschlossen. Vor einer Wiederbeschaltung sollte die Leitung hinter der Kontaktzone abgeschnitten werden. So wird ein vollständiges Durchtrennen der Isolation ausgeschlossen.

Fazit
Der zuverlässige Einsatz der IDC-Anschlusstechnik setzt einige Grundkenntnisse voraus, die leicht erlernt und in der Praxis von geschultem Personal sicher beherrscht werden können. Durch den schnellen Anschluss und den Verzicht auf Spezialwerkzeug ist Technik dann für alle Einsatzbereiche von der Massenfertigung in der Fabrikhalle bis hin zur Feldinstallation geeignet. (mh)

IDC-Anschlusstechnik auf einen Blick
Die IDC-Anschlusstechnik ist heute eine interessante Alternative zu den etablierten Kontakttechniken, wie Schrauboder Federkraft. Die Vorteile liegen vor allem im Verzicht auf die Leitervorbereitung, wie das Abisolieren und das Aufbringen eines Spleißschutzes sowie in der bedienerunabhängigen definierten Kontaktkraft durch die federnde IDC-Klemme. Die IDC-Anschlusstechnik bietet Einsparungen bei den Montagekosten sowie eine hohe Zuverlässigkeit in der Handhabung in einem weiten Einsatzfeld. Die positiven Eigenschaften und die hohe Marktakzeptanz der IDC-Anschlusstechnik haben auch Phoenix Contact überzeugt. So hat das Unternehmen zahlreiche Produkte mit IDC-Technik im Angebot: Reihenklemmen, Leiterplatten-Anschlusstechnik, Industriesteckverbinder und diverse kundenspezifische Komponenten im Querschnittsbereich von 0,14 mm 2 bis 6,0 mm 2 . Im Praxiseinsatz haben sich diese Komponenten seit Jahren bewährt, und das Produktprogramm wird kontinuierlich erweitert.

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Autor:
Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Jens Andresen ist als Produkt-Manager Industrie-Steckverbinder für die Phoenix Contact GmbH & Co. KG in
Blomberg tätig. jandresen@phoenixcontact.com