M12-Steckverbinder für die Leistungsübertragung

Mehr Power und platzsparendes Design

Anzeige
Ein Aspekt des Industrie-4.0-Konzepts ist die Dezentralisierung und der Wechsel der Komponenten vom Schaltschrank in die Feldebene – selbst kleinste Sensoren und Aktoren werden in Zukunft Teilnehmer in einem Netzwerk sein. Aufgrund der fortschreitenden Miniaturisierung von elektronischen Geräten und Motoren hat Phoenix Contact die M12-Kodierungen S, T, K, L und M zur Leistungsübertragung entwickelt.

Der Autor: Tobias Dietel, staatl. geprüfter Elektrotechniker, Produkt-Marketing Industrial Field Connectivity, Phoenix Contact GmbH & Co. KG

Durch die Dezentralisierung der Intelligenz in die Feldebene werden kleinere und kompaktere Geräte-Designs benötigt, um groß aufbauende Maschinen-Layouts zu vermeiden. Ein weiterer Aspekt, der zur Minimierung des Maschinen-Layouts beiträgt, ist das Downsizing der elektrischen Antriebstechnik. Somit müssen auch Steckverbinder für die Leistungsversorgung kompakt sein.
M12 wird weltweit akzeptiert
In der Vergangenheit wurden zur Leistungsversorgung – etwa von aktiven I/O-Modulen – häufig 7/8-Zoll- oder A-kodierte M12-Steckverbinder eingesetzt. Beide Typen haben Vor- und Nachteile: Bei der 7/8-Zoll-Version handelt es sich um einen weltweit verbreiteten Steckverbinder für Ströme bis 12 A. Der nominelle Strom pro Pin beträgt dabei maximal 9 A. Allerdings hat der 7/8-Zoll-Stecker eine große Bauform und bietet keine geschirmten Varianten.
Die Standard-M12-Variante ist der international am weitesten verbreitete Steckverbinder. Wegen seiner kompakten Bauform braucht er wenig Platz am Gerät. Außerdem kann der kostengünstige M12-Steckverbinder im Feld konfektioniert und gut an der Maschine installiert werden. Zudem bietet der M12 eine große Programmvielfalt mit geschirmten Varianten, T- und Y-Verteilern sowie Sensor-Aktor-Boxen. Dafür beläuft sich der maximale Querschnitt auf 0,75 mm² – bei einem maximalen Strom von 4 A pro Pin.
Auf der Grundlage der Vorteile beider Steckverbinder-Systeme hat Phoenix Contact im Jahre 2011 die ersten Steckgesichter entwickelt und in den Markt eingeführt. Gleichzeitig wurde außerdem die internationale Normung initiiert.
Normung von M12-Power nach IEC
Eine wichtige Basis für die Verbreitung des M12-Standards war und ist die ständige Beurteilung im Rahmen der internationalen Standardisierung. Die Bauartnorm IEC61076-2-101 für Sensor-/Aktor-Steckverbinder entstand Mitte der 90er-Jahre. Die Weiterentwicklung durch neue Polbilder und neue Bauformen führte dazu, dass auch die internationale Normung einer ständigen Erweiterung unterliegt.
Ursprünglich beinhaltete die Norm IEC 61076-2-101 sämtliche M8-, M12- und M12-Datentechnik-Steckverbinder. Aufgrund der umfangreicheren Kapitel wurde diese Norm in Einzelnormen unterteilt:
  • IEC 61076-2-101 für M12-Steckverbinder
  • IEC 61076-2-104 für M8-Steckverbinder
  • IEC 61076-2-105 für M5-Steckverbinder
  • IEC 61076-2-109 für M12-Steckverbinder zur Datenübertragung
Neu hinzugefügt wurde im Jahre 2011 die Kategorie M12 Power:
IEC61076-2-111 für M12-Stecker zur Leistungsübertragung
Kodierungen für M12-Power
Als erstes wurden in die IEC-61076-2-111 im Jahr 2011 die von Phoenix Contact entwickelten Kodierungen S und T aufgenommen. Die S-Kodierung ist für AC-Anwendungen gedacht – sie hat 4 Kontakte – 3 Leiter + PE – und ermöglicht eine Nennspannung von 630 V und einen Strom von 12 A. Die S-Kodierung ist auch als 2+PE-Variante für 230 V und 16 A verfügbar. Die T-Kodierung wurde für DC-Applikationen konzipiert, auch sie hat 4 Kontakte. Sie kann einen Strom von 12 A pro Pin bei maximal 63 V Spannung übertragen. Aufgrund der Marktrelevanz und der Nachfrage nach einem 7/8-Zoll-Ersatz wurden in 2013 weitere Kodierungen für 5- und 6-polige Verbraucher entwickelt und in die Norm IEC-61076-2-111 aufgenommen. Die K-Kodierung ist – wie die S-Kodierung – für AC-Applikationen gedacht. Sie verfügt über 5 Kontakte: 4 Leiter + PE. Die Nennspannung beträgt 630 V, und gemäß der Norm kann ein Strom von 12 A übertragen werden. Die L-Kodierung ist – wie die T-Kodierung – für DC-Anwendungen gedacht. Zusätzlich zu den 4 Leitern hat sie einen Funktionserde-Kontakt. Bei einer Spannung von 63 V können 16 A übertragen werden. Als dritte Kodierung wurde 2013 die M-Kodierung eingereicht. Sie kann bei 630 VAC und 8 A über 5 Leiter übertragen. Zusätzlich steht ein Schutzleiter zu Verfügung.
M12-Steckgesicht am Limit
Die K-Kodierung macht deutlich, dass mit den M12-Power-Steckgesichtern das Limit bezüglich Luft- und Kriechstrecken erreicht ist. Das Steckgesicht der K-Kodierung definiert sich entsprechend:
  • Bauraum: Das Außenmaß beträgt 12 mm am Rändel. Für das Steckgesicht – den Kontaktträger – steht nur ein Bauraum mit dem Durchmesser von 8,9 mm zur Verfügung.
  • 5 Pole/Spannung 630 VAC: Aus diesen Parametern resultieren die Luft- und Kriechstrecken, die bei 630 V nicht zu vernachlässigen sind.
  • PE-Kontakt aufgrund der Spannung und Position des PE-Kontakts: Die Position des PE-Kontakts muss an der Außenwand des Kontaktträgers liegen, damit eine Kontaktierung des metallisch leitenden M12-Rändels möglich ist. So ist der Schutz gegen einen elektrischen Schlag sichergestellt. Außerdem sind geschirmte Kabelvarianten sicherer. Bei einer Beschädigung des Außenmantels und der Einzeladern des Kabels kann es zu einer Kontaktierung einer Phase zum Schirm kommen. Durch die Verbindung des Schirms zum Schutzleiter ist auch dieser Fehlerfall sicher.
  • Invertierter PE-Kontakt: Mit dem invertierten PE-Kontakt wurde eine weitere mechanische Kodierung geschaffen.
  • Strombelastbarkeit von 1,5 mm Durchmesser pro Kontakt: Der Wert liegt nach IEC-61076-2-111 bei 12 A, mit 16 A wird er von den M12-Steckverbindern von Phoenix Contact übertroffen.
Die Geometrie der K-Kodierung wurde so entwickelt, dass eine gleichmäßige Anordnung der Kontakte gewährleistet ist. Um die Luft- und Kriechstrecken einzuhalten, wurde der Isolierkörper verschachtelt. Wichtig für die Auslegung des Steckgesichtes war auch die Herstellbarkeit der Kunststoffkomponenten, wobei die Wandstärken prozesssicher gefüllt werden müssen.
Produkte mit Kodierungen für M12-Power
Bereits ein Jahr nach der Normierung der M12-Power-Kodierungen S und T hat Phoenix Contact in 2013 die ersten Steckverbinder auf den Markt gebracht. Mit den nach UL (Underwriters Laboratories) 2237 und nach CSA (Canadian Standards Association) C22.2 No. 182.3 approbierten Produkten lässt sich eine dezentrale DC-Energieverteilung an einer Maschine realisieren. Dieses kann mit Hilfe von Verteilerboxen, konfektionierten M12-Leitungen, frei konfektionierbaren Steckverbindern und Y-Verteilern umgesetzt werden.
Für den Herbst 2017 sind weitere Produkte mit den in die Norm IEC-61076-2-111 eingebrachten Kodierungen K, L und M geplant. Das Produktprogramm umfasst dabei zunächst Einbausteckverbinder, konfektionierbare Steckverbinder und konfektionierte M12-Leitungen. Dann können auch Kabel mit einem Querschnitt von 2,5 mm² an den M12-Steckverbinder angeschlagen werden. Mit einem maximalen Außendurchmesser der Kabel von 12 mm ist dann auch hier das technisch Machbare bei einem M12-Steckverbinder erreicht. Um EMV-Einflüssen entgegenzuwirken, stehen dann zusätzlich geschirmte Leitungen wie auch Steckverbinder zu Verfügung.

Kontakt

40318697

info

Phoenix Contact GmbH
Blomberg
Tel. +49 5235 312000
M12-Verkabelung für Power-Anwendungen:
http://t1p.de/q0ko
Anzeige

Emerson: Pneumatik 4.0

Smartenance

Pneumatik 4.0 bei Emerson im Überblick

Video aktuell

Step into the state-of-the-art Samsung Audio Lab to see how they develop loudspeakers, soundbars, and other audio products using multiphysics simulation.

Aktuelle Ausgabe

Newsletter

Jetzt unseren Newsletter abonnieren

Top-Thema Spannvorrichtungen

Spannvorrichtungen

Alles über Spannvorrichtungen und welches Einsparungspotenzial sie bieten

Top-Thema Schaltschränke

Alle Infos über den Schaltschrankbau mit seinen Komponenten, Geräten und deren Verdrahtung

Kalender

Aktuelle Termine für Konstrukteure

Webinare & Webcasts

Technisches Wissen aus erster Hand

Whitepaper

Hier finden Sie aktuelle Whitepaper

Anzeige
Anzeige

Industrie.de Infoservice

Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de