Würth Kontaktscheibe

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Elt-Onkel
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Würth Kontaktscheibe

Beitrag von Elt-Onkel »

Hallo,

damit es an anderer Stelle nicht ausufert,
hier mal ein Betrachtungen zu den profilierten Kontaktscheiben von Würth.

A) M6

B) M10

Strombelastbarkeit Kontaktscheibe
(Durch die Profilierung gibt es etwa eine Kontaktfläche von 50 %.)
(Leitwerte Stahl zu Kupfer = 8,6 / 58 = 0,15)

Zu A)

Kontaktfläche: (12 + 6,1) / 2 x 3,1415 / 2 = 14,2 mm²

Kupferäquivalent: 14,2 x 0,15 = 2,13 mm²

Zu B)

Kontaktfläche: (10,2 + 20) / 2 x 3,1415 / 2 = 23,7 mm²

Kupferäquivalent: 23,7 x 0,15 = 3,56 mm²

Strombelastbarkeit Stahlschraube
(Wirksame Fläche ist die Kernfläche)

Zu A)

Fläche: 4,773 mm²

Kupferäquivalent: 4,773 x 0,15 = 0,72 mm²

Zu B)

Fläche: 8,160 mm²

Kupferäquivalent: 8,16 x 0,15 = 1,22 mm²


Wir sehen also, eine Kontaktierung allein über den Stahlbolzen ergibt lächerliche Querschnitte.

Ein M6 Erdungspunkt mit einer Würth-Kontaktscheibe in einem Schaltschrank hat ein Kupferquerschnittsäquivalent
von maximal 2,13 + 0,72 = 2,9 mm²

Daraus ergibt sich eine maximal mögliche Potentialausgleichsleitung von 2,5 (4) mm².


Rubbelt man die Farbe weg, und benutzt eine profane Unterlegscheibe erhöht sich die Kontaktfläche.

Zu A)

Kontaktfläche: (12 + 6,1) / 2 x 3,1415 = 28,4 mm²

Kupferäquivalent: 28,4 x 0,15 = 4,26 mm²

Ein M6 Erdungspunkt mit einer Unterlegscheibe in einem Schaltschrank hat ein Kupferquerschnittsäquivalent
von maximal 4,26 + 0,72 = 5 mm²

Daraus ergibt sich eine maximal mögliche Potentialausgleichsleitung von 6 mm².



...
IH-Elektriker
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Re: Würth Kontaktscheibe

Beitrag von IH-Elektriker »

Danke dafür Deine Rechnungen und Überlegungen öffentlich zu machen. Über die saubere Kontaktierung macht man sich meist eher wenig Gedanken.
ThomasR
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Re: Würth Kontaktscheibe

Beitrag von ThomasR »

Ich bin doch sehr überrascht, daß es solche Scheiben von einem namhaften Hersteller geben soll! Für kleine und kleinste Querschnitte mag das gehen, aber M8/M10? Das verleitet doch dazu, diesen Scheiben Ströme zuzumuten, die sie auf Grund der sehr geringen Kontaktfläche gar nicht leisten können.

So etwas gehört ohne ausführliche Anleitung bzw. Betrachtung der Effekte verboten!

Immer blankmachen und ggf. den Kabelschuh mit Korrosionschutzfett vollflächig verschrauben. Bei entsprechenden Bolzenquerschnitten und passendem Drehmoment (Achtung: Fließgrenzen von Kupfer!, nach fest kommt Kupfer hart = irgendwann locker)

Das war und ist immer ein Thema, sobald man auf Verbindungen zu Alu trifft. Das Alu hat eine Oxidschicht, die man mit diesen Scheiben zwar einfach "durchdringen" kann. Aber eben mit den von Elt-Onkel geschilderten Effekten. Für große Querschnitte auf Alu kenne ich keine einfache Lösung :confused: Ggf. unter Stickstoff/Helium/Argonzufuhr die Fläche freikratzen und dann noch unter Gaszufuhr mit Fett schützen. Darauf dann den Kabelschuh flächig anschrauben. Macht kein Mensch :D
E-Jens
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Re: Würth Kontaktscheibe

Beitrag von E-Jens »

Ich habe im Fahrzeug und Industriefahrzeug-Bereich lernen müssen, dass in den direkten Weg des Stromes keine Scheiben dürfen. Wenn das am Anfang noch geht, kommen aber irgendwann Probleme. Wenn ich mir vorstelle, dass ein Schutzpotentialausgleich irgendwann mal benötigt wird, kann ich mir nicht vorstellen, dass diese Scheiben (vielleicht noch ohne vor der Montage die Farbe zu entfernen) die Stromtragfähigkeit vernünftig erfüllen. Da kann man nur hoffen, dass ein RCD vorhanden ist. Sonst möchte der gesamte Erdschlussstrom zum fließen kommen.

Im Fahrzeug und Industriefahrzeug-Bereich werden fast immer verzinnte Kabel oder verzinnte Massebänder als Minus Verbindungen an Motoren und Getrieben direkt an das Aluminium geschraubt. Das bei 12 V oder 24 V Bordnetzspannung. Meistens fliesen über diesen einen Kontakt der komplette Ladestrom der Lichtmaschine und der Strom beim starten. Das geht ohne Problem. Das Alu-Gehäuse muss nur beim Anschließen sauber sein und die Schraube fest genug angezogen werden.

Öl oder Fett ist auch keine gute Idee. Ich habe aktuell eine mit Öl oder Fett behandelte DC 24 V / 140 A Steckeinrichtung an einem Ladegerät. Das Ansinnen war die hohen Steckkräfte zu reduzieren. Am Ende machte das 95 °C außen am Gehäuse der Steckverbindung. Normal währen ca. 40°C. Öle und Fette sind meistens Isolatoren.
Gruß Jens
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didy
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Re: Würth Kontaktscheibe

Beitrag von didy »

Die Kontaktscheiben sind nicht dazu gedacht, Lack zu durchdringen. Das funktioniert auch nicht, wie ich mal feststellen durfte (nein ich war es nicht der es versucht hat).
Die sind dazu da, dass der Übergangswiderstand dauerhaft niedrig bleibt und sich nicht durch Korrosion erhöht, speziell bei Aluteilen. Die "Füße" nach unten "graben" sich in das Material ein und durchdringen eine Oxidschicht, wenn ich mich nicht täusche haben die "Füße" deswegen auch eine rauhe Oberfläche.

In meinem Bereich (Geräte für Schienenfahrzeuge) werden die für Potentialausgleichsverbindung von Alu-Gehäuseteilen untereinander verwendet. Damit ist das Problem von Oberflächenkorrosion bei Alu im Griff.
"Über die Schraube selbst" wird übrigens nicht als Ausreichend erachtet; unsere Kunden achten darauf, dass es eine Flächige Verbindung gibt, und die Verbindung nicht nur über das Gewinde geht. Muss aber gerade passen, in welcher Norm das steht.
Jörgi-1911
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Re: Würth Kontaktscheibe

Beitrag von Jörgi-1911 »

Es ist mittlerweile überall im Kfz-Bereich so, das Massepunkte nicht mal entlackt werden. Wenn ich also
eine Nachrüstung oder Reparatur habe und einen Massepunkt an der Karosserie öffne, dann finde ich einen
lackierten Stehbolzen und eine lackierte Auflagefläche für die Kabelschuhe vor. Wie das dann bisher
funktioniert hat, weiß ich auch nicht.
Immerhin sind bei uns Stromstärken von 100 A und mehr nichts besonderes. Da wird nichtmal der
Lehrling munter.
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Elt-Onkel
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Re: Würth Kontaktscheibe

Beitrag von Elt-Onkel »

Hallo,
didy hat geschrieben: Samstag 8. Dezember 2018, 01:08
Die Kontaktscheiben sind nicht dazu gedacht, Lack zu durchdringen. Das funktioniert auch nicht, wie ich mal feststellen durfte (nein ich war es nicht der es versucht hat).
Die sind dazu da, dass der Übergangswiderstand dauerhaft niedrig bleibt und sich nicht durch Korrosion erhöht, speziell bei Aluteilen. Die "Füße" nach unten "graben" sich in das Material ein und durchdringen eine Oxidschicht, wenn ich mich nicht täusche haben die "Füße" deswegen auch eine rauhe Oberfläche.
Der Begriff 'Kontaktscheibe' suggeriert, daß mit diesem Wundermittel eine sorgfältige Arbeit kompensieren kann.

Es ist eben mitnichten so, daß eine 'Kontaktscheibe' einen 100 % Kontakt herstellen kann.
Insbesondere nicht bei isolierenden Farbbeschichtungen.

Nach meinem Verständnis kann man mit 'Würth-Kontaktscheiben' einer sorgfältigen Arbeit Dauerhaftigkeit verleihen,
und zwar dann, wenn man zwischen Kabelschuh und Mutter so eine 'Kontaktscheibe' legt.
Zwischen Kabelschuh und Stahlplatte hat so eine 'Kontaktscheibe' nichts zu suchen.

Jegliche Art von Zacken, Füßen oder Rippen kontaktieren zwar (beim exakten Drehmoment),
aber ein vollflächiger Kontakt sieht anders aus.
Ist ja auch nicht nötig, weil man ja nur den Bolzenquerschnitt übertragen muss.
Das schafft so eine profilierte 'Kontaktscheibe', wie oben berechnet.
Meßtechnisch gibt das schöne (niegrige) Übergangswiderstände.
Betrachtet man die Stromtragfähigkeit, sieht die Sache schon wieder anders aus.

Nicht umsonst hat die DB an ihren Erdungsgarnituren eine Schraube mit Fräskopf,
um beim Gebrauch den Rost vom Schienenstahl abzurubbeln,
bevor die Erdung in Betrieb geht.


...

P.S.
Ich habe mal verzinnte Kabelschuhe an Werbesäulen ausbauen lassen,
wo man m Außenbereich die Kabelschuhe auf CrNi-Stahl mit 'Kontaktscheiben' und verzinkten Stahlschrauben befestigt hatte.
Der AN hat dann Nickelkabelschuhe und A4-Schrauben eingebaut.
Die Preßstelle vom Kabelschuh zur Ader hin dann mit Schmelzkleber-Schrumpfschlauch abgedichtet.
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didy
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Re: Würth Kontaktscheibe

Beitrag von didy »

Elt-Onkel hat geschrieben: Samstag 8. Dezember 2018, 06:31 Nach meinem Verständnis kann man mit 'Würth-Kontaktscheiben' einer sorgfältigen Arbeit Dauerhaftigkeit verleihen,
und zwar dann, wenn man zwischen Kabelschuh und Mutter so eine 'Kontaktscheibe' legt.
Zwischen Kabelschuh und Stahlplatte hat so eine 'Kontaktscheibe' nichts zu suchen.
Bei Stahl weiß ich nicht.
Aber bei Alu gehört die Kontaktscheibe genau zwischen Alublech und Kabelschuh. Das nimmt dir jeder europäische Schienenfahrzeughersteller so ab.
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Elt-Onkel
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Re: Würth Kontaktscheibe

Beitrag von Elt-Onkel »

Hallo,

das Problem mit der Aluminiumoxidschicht kenne ich.
(Schon vom Schweißen her.)

Nun stelle ich mal die These in den Raum, daß die einigen (wenigen) Krallen im Verhältnis zur Gesamtkontaktfläche
einen völlig unterrepräsentativen Querschnitt haben.

Hier haben wir wieder das Problem eines guten Meßwertes,
aber 90 % der Kontaktfläche bleibt unberücksichtigt.

Nicht umsonst sind Alu-Preßverbinder mit Kontaktfett gefüllt.


ThomasR
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Re: Würth Kontaktscheibe

Beitrag von ThomasR »

Fett ist nicht gleich Fett! Verwendet man das falsche, wird der Kontaktwiderstand sogar höher (siehe Beispiel von E-Jens). Verschiedene Hersteller bieten diese Sonderfette an, z.B. WAGO.

Gegossene Alugehäuse aus dem Kfz. Bereich haben kaum eine Oxidschicht. Außerdem wird diese schon durch das Drehen der Schraube im Gewinde zerstört und so ein guter Kontakt hergestellt.

Normale Aluflächen oxidieren auch je nach Legierung unterschiedlich stark. Wenn kein Gewinde EINgeschnitten wird, in dem eine Schraube später die Oxidation wegreissen kann, wird es schwierig. Es ist durchaus möglich, in Alu einen Stehbolzen einzusetzen, der dann seinen gesamten Querschnitt zu Kontaktierung bereitstellt, weil er IM Alu ja vollflächig leitet. Das gilt aber bei massiven Bauteilen, nicht bei Blechen.

In Schaltschränken findet man aber oft recht dünne Bleche (oft sogar noch eloxiert!), in die man kein Gewinde schneiden kann. Da hilft nur noch die beschriebene Methode unter Schutzgas. Es gibt auch Bleche mit aufgeschweißten Bolzen, die über ihren Kopf vollflächig mit dem Untergund verbunden sind. In letzerem Fall ist aber der zur Verfügung stehende Querschnitt auf den Bolzen reduziert, nicht etwa die Fläche des Kabelschuhes!

Elt-Onkel wird da sicher die praxisnahesten Erfahrungen haben, bei der Bahn fließen Betriebs- und Ausgleichsströme, bei denen es auf jeden mm² ankommt.
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