Lösungen integrieren statt Bauteile kaufen
Fortsetzung des Artikels von Teil 3
Ein vorausschauende Arbeitsweise ist das Maß aller Dinge
Der Blick über den Tellerrand muss deshalb unbedingt ein vorausschauender, fortlaufender Dialog nach allen Seiten sein, damit die Anforderungen nicht schon wieder überholt sind, bevor die Entwicklung abgeschlossen ist. Die Prüfvorschriften des Steckverbinderherstellers sind grundsätzlich praxisbezogen und daher ohnehin häufig höher als die Mindestanforderungen der Normen.
Zuverlässigkeit und Anlagenverfügbarkeit haben grundsätzlich Vorrang vor Marketingeffekten. Ein Beispiel: Bei der Ermittlung des Bemessungsstromes nach DIN EN 61984 erlaubt die DIN EN 60512-5-2 einen Messaufbau mit 20 cm langen Leiterbrücken im maximalen Nennquerschnitt unterhalb der Leiterplatte. Diese wirken aber bei Leistungssteckverbindern aufgrund der größeren Querschnitte als Kühlkörper. In der Praxis sind derartige Leiterschleifen nicht vorhanden. Bei Dauerbelastung mit einem derart gemessenen Nennstrom besteht daher nicht nur aus Sicht des Autors das Risiko einer Überhitzung. Ein applikationsorientierter Komponentenhersteller verzichtet deshalb bei der Ermittlung der Bemessungsströme auf diese „künstlichen Kühlkörper“, damit die Komponenten nicht nur im Labor den vollen Bemessungsstrom sicher führen können.
Als Faustregel gilt: Eine Reduzierung der Betriebstemperatur um 10 K verdoppelt die Lebensdauer der Baugruppe – und umgekehrt halbiert eine um 10 K höhere Temperatur die Lebensdauer. Der thermische Einfluss einer Anschlussklemme oder eines Steckverbinders kann deshalb wesentlich höher sein als im Allgemeinen bekannt.
Auch das Thema EMV zieht bei der Verteilung der Prioritäten und Ressourcen oft den Kürzeren. Hat man doch bisher die Probleme mit einem größeren Filter oder Änderungen am Gehäuse immer noch in den Griff bekommen. Nur die Kosten lasssen sich dabei nicht bändigen. Dabei würde ein EMV-gerechtes Design diesen zusätzlichen Aufwand an Zeit und Kosten sparen. Die Neuauflage des Teils 3 der DIN EN 61800 zeigt außerdem, dass die Elektromagnetische Verträglichkeit zukünftig eine noch stärkere Beachtung finden wird.
Die Erfahrung beweist es schon jetzt: Eine in den Stecker integrierte Schirmanbindung hat erhebliche Vorteile:
- Die Schirmanbindung ist unverlierbar und einfach zu handhaben.
- Der gesamte Stecker kann vorkonfektioniert und bereits vollständig an ein Kabel angeschlagen werden.
- Die Schirmanbindung ist auch nach Wartung oder Austausch von Geräten noch sichergestellt.
- Unzulässige Emissionen in die Umgebung lassen sich wirkungsvoll vermeiden. Dazu sind folgende Grundsätze zu beachten:
– Das Schirmgeflecht muss großflächig/ohne „Fahnen“ kontaktiert werden.
– Das Schirmblech ist direkt auf leitfähige, gut geerdete Gehäuseteile oder die Grundplatte zu kontaktieren.
– Der Schirm darf keinesfalls auf die Leiterplatte kontaktiert oder in das Gehäuseinnere geführt werden. Andernfalls besteht die Gefahr einer Einkopplung von Störfeldern in das Gerät. Funktionsstörungen sind die Folge.
– Das Schirmblech darf kein „Fenster“ in der Unterseite aufweisen. Durch besagte „Fenster“ entstehen hochfrequente Sendeschleifen, die oft alle Bemühungen zur Einhaltung der EMV-Grenzwerte zunichte machen.
– Die freie, ungeschirmte Aderlänge ist auf maximal 3 cm zu begrenzen, um den Austritt besonders hochfrequenter Oberwellen von Ausgleichsströmen zu vermeiden. - Performance ist grundsätzlich aus der Sicht des Anwenders zu definieren. Nur so erreicht man das optimale Kosten/Nutzen- Verhältnis für den Kunden und Kostenfallen wie „Over-Engineering“ werden vermieden. Analog dazu ist es sinnvoll, dass auch die Bauteile dem Produktkonzept angepasst werden können. Für einfache Aufgaben, wie der Ersatz von Motorstartern durch Frequenzumrichter zur Verbesserung der Energieeffizienz, ist eine Standardklemme die richtige Wahl.
Komplexe High-end-Geräte für mechatronische Systeme mit bis zu 100 Achsen (mit High-speed-EtherCAT) und integrierten Safety-Funktionen erfordern aber mehr als Standardprodukte, da die Funktions- und Sicherheitskette bekanntlich nur so stark ist wie ihr schwächstes Glied. Das Prinzip „soviel Leistung wie nötig, so wenig Kosten wie möglich“ ist kennzeichnend für ein bedarfsgerechtes, durchdachtes Portfolio und zieht sich wie ein roter Faden durch das Produktprogramm des Steckverbinderherstellers.
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