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Um die erwähnten Funktionen langfristig auf hohem Qualitätsniveau erfüllen zu können, müssen aber eine Reihe physikalischer Erscheinungen in Betracht gezogen werden. Vieles davon wird aber nicht richtig gedeutet oder zum Teil falsch interpretiert. Grundsätzlich haben aber alle Reihenklemmen die gleichen Bestandteile. Die zu verbindenden Drahtenden werden lösbar auf den Verbindungssteg gepresst.
Schraubklemme: Die Schraubklemme ist traditionell die älteste Art, um die Teile mit hoher Kraft zusammenzudrücken. Die Schraube erzeugt dabei ein sehr hohes Übersetzungsverhältnis.
Zugfederklemme: Die Zugfederklemme bringt die Kraft mithilfe einer Feder auf. Die Feder muss mit einem Schraubenzieher geöffnet werden und die Kraft ist das Resultat von Deformation und Federkonstante.
Steckfederklemme: Die Steckfederklemme übt ihre Kraft auch durch Deformation und Federkonstante aus. Die Anspannung der Feder wird durch den Draht selbst herbeigeführt.
Kontaktwiderstand, Spannungsfall und Verluste
Kontaktwiderstand, Spannungsfall und Verluste werden durch die Kraft beeinflusst; diese Kraft presst die Teile zusammen. Und bei Schraubklemmen wird bei hoher Übersetzung und wenig Drehmomenten bereits eine hohe Kraft erzeugt (wie bei einem Wagenheber). Bei Zugfederklemmen wird das Gehäuse bei der Entspannung als Gegenhalt benutzt. Die Kraft ist somit begrenzt. Bei Steckfederklemmen erfolgt dagegen die Kraftübertragung durch den weichgeglühten Kupferdraht und so mit einer minimalen Klemmkraft.
Rüttelsicherheit
Die Auflockerung von Kontaktstellen kann zu erheblichen Problemen durch Unterbrechung der Signalübertragung oder Überhitzung bei der Energieübertragung führen. Erschütterungen und Rüttelbewegungen haben zur Folge, dass Klemmkörper und Leiterzuführungen (mit der gekoppelten Masse) voneinander unabhängig in Bewegung geraten. Dadurch wird eine (von der Rüttelfrequenz und Masse abhängige) Kraft auf die Kontaktstelle ausgeübt.
Je kleiner die Klemmkraft, umso grösser wird die Gefahr, dass die Kontaktqualität erheblich beeinflusst wird. So werden Kontaktwiderstände verändert, was zur Überhitzung oder sogar zum kurzfristigen Unterbruch der Kontakte führt, was wiederum die Signalübertragung stört. Richtig dimensionierte Schraubverbindungen haben Grössenordnungen höhere Klemmkräfte als Federdruck Verbindungen. Durch die bekannte Selbsthemmung (millionenfach bewährt in Fahrzeugen, Brücken, Maschinen) sind sie absolut rüttelsicher und werden nie aufgelockert.
Anpressdruck
Durch den Anpressdruck werden die Fremdschichten durchbrochen und die Kontaktflächen durch die Deformation vergrössert. Bei der Kontaktierung sind die Grenzflächen zwischen den zwei Elementen – wo der Strom durchfliessen muss – massgebend. Sie sind kleiner als der Gesamtquerschnitt der metallischen Kontaktelemente. Dadurch ergibt sich eine Verengung und eine Widerstandserhöhung. Zusätzlich wird der Kontaktwiderstand durch Fremdschichten an den Kontakten erhöht.
Verlustleistung
Durch Strom und Spannung ergibt sich eine Verlustleistung, die zur Erwärmung der Kontakte führt. Diese Wärme wird wiederum auf verschiedene Arten an die Umgebung abgegeben. Bei der Wärmeleitung leiten hauptsächlich die Metallteile Wärme ab. Durch Strahlung wird die Wärme abgegeben. So wie die Sonne die Erde erwärmt. Die Wärmeübertragung durch Strahlung braucht aber kein Medium dazwischen. Die strömenden Luftschichten übernehmen und leiten die Wärme von den Kontakten ab (Haupterscheinung in der Praxis).
Im stationären Zustand – bei normaler Last oder Langzeit-Überbelastung – wird die Wärme von der Metalloberfläche an die Luft abgegeben. Die Fläche ist ausschlaggebend für die maximale Temperatur. Im Kurzschlussfall (sehr kurze Zeit mit hoher Belastung) findet praktisch kein Wärmeaustausch statt. Die Energie (Wärme) wird zuerst von der Wärmekapazität der Metallteile aufgenommen. Die maximale Temperatur wird dann im Wesentlichen durch die Masse (Volumen) bestimmt.
Montagezeit
An Schraubklemmen wird laufend die Montagezeit bemängelt. Genauer betrachtet ist der Zeitaufwand im schlechtesten Fall aber lediglich 5% grösser als bei Steckfederklemmen. Bei offenen Lizendrähten kann die Zeitbilanz sogar für die Schraubklemmen ausfallen, da die Montage einer Presshülse wegfällt. Bei gleicher Anwendung mit offenen Lizendrähten an Federklemmen muss immer ein Werkzeug zum Öffnen der Feder verwendet werden, was schlussendlich den Zeitvorteil zunichtemacht.