Sammelschienen dimensionieren und auswählen für Niederspannungs-Schaltschränke: Strombelastbarkeit, Kupfer gegen Aluminium, Stromtragfähigkeit, Isolierung und wie man sie für Schaltanlagen spezifiziert.
Eine Sammelschiene ist der massive Leiter, der den Strom von der Haupteinspeisung zu jedem Leistungsschalter, Schütz und jeder Sicherung in einem Niederspannungs-Schaltschrank verteilt. Meist ist es ein flacher Kupfer- oder Aluminiumstab oder ein vorgeformter DIN-Schienen-Kamm, der die Last der ganzen Anlage führt. Ist die Größe falsch, überhitzt der Stab, lockert seine eigenen Verbindungen und versagt unter Last; ist sie richtig, läuft die Montage Jahrzehnte kühl. Dieser Leitfaden behandelt, was ein Käufer oder Schaltschrankbauer tatsächlich spezifizieren sollte.
Eine Sammelschiene dimensionieren wie jeden Leiter: der Bemessungsstrom Ib muss dauernd geführt werden, die gewählte Stab-Nennung In muss Ib ≤ In erfüllen, und die Einbauanordnung darf nicht zum Schwachpunkt werden. Der häufigste Fehler ist, einen Stab allein nach seiner Breite zu wählen. Ein 30 × 5 mm Kupferstab mit 430 A im Freiluft darf gekühlt zwischen Isolatoren in einem dichten Gehäuse nur etwa 310 A führen, weil die umgebende Hitze keinen Abzug hat.
| Kupfer-Querschnitt | Stromtragfähigkeit Freiluft (ca.) | Geschlossener Schrank (ca.) |
|---|---|---|
| 10 × 2 mm | 130 A | 95 A |
| 20 × 3 mm | 240 A | 175 A |
| 30 × 5 mm | 430 A | 310 A |
| 40 × 5 mm | 560 A | 400 A |
| 50 × 6 mm | 730 A | 520 A |
Dies sind Planungswerte für Kupfer bei 65 °C Erwärmung; bestätigen Sie stets gegen die Derating-Kurve des Herstellers für Ihr Gehäuse, Umgebungstemperatur und Höhe.
Kupfer hat etwa 60 % höhere Leitfähigkeit je Gewicht und eine viel stabilere Kontaktfläche, bleibt also unter Temperaturwechsel fest und widersteht dem Kriechen an der Verbindung. Aluminium kostet etwa ein Drittel und ist viel leichter, was bei sehr großen Einspeisungen zählt, bildet aber eine Oxidschicht und kriecht unter Last, sodass jede Aluminiumverbindung Kontaktfett, Tellerfederscheiben und periodisches Nachziehen braucht. Für die meisten Steuer- und Verteilungsschränke ist Kupfer die sichere Vorgabe; Aluminium reservieren für die schweren Sammelschienen-Trassen, wo Gewicht und Kosten dominieren.
Die Stromtragfähigkeit ist nur die halbe Geschichte. Während eines Fehlers muss der Stab die Magnetkräfte und die I²t-Erwärmung für die Zehntelsekunden überstehen, bis der Leistungsschalter auslöst. Sie brauchen einen Stab, dessen Nenn-Kurzzeit-Stoßstromfestigkeit (Icw, typisch 10 bis 50 kA für 1 s) der zu erwartenden Fehlerleistung an seiner Stelle in der Anlage genügt. Ein Stab, der für die Last mehr als groß genug ist, kann dennoch von einem Fehler physisch zerrissen werden, für den er nie ausgelegt war — also Icw an die Abschaltleistung des oberen Schutzgeräts anpassen.
Blanke Stäbe müssen ihre Phasen- und Erdabstände halten (IEC 61439 gibt die Mindestwerte nach Nenn-Isolationsspannung). In engen Schränken isolierte (PVC-ummantelte oder epoxy-beschichtete) Sammelschienen nutzen oder auf einen vorisolierten DIN-Schienen-Kamm wechseln, der direkt auf die Schiene clipst. Auch der Stützabstand zählt: Stäbe biegen und resonieren unter Fehlerkräften, also fixieren Sie sie im vom Lieferanten angegebenen Abstand, typisch alle 200 bis 300 mm für einen 5 mm dicken Stab.
Passen Sie die Form an Ihr Volumen: ein Kamm spart Stunden bei sich wiederholenden Verteilschränken, während der Flachstab bei einer einmaligen Hochstrom-Montage gewinnt.
ELEHPD führt SP038- und DIN-Schienen-Sammelschienensysteme, Gabel- und U-Modell-Stecker und passende Isolatoren für typische Niederspannungs-Schaltschrankaufgaben, nach IEC-Praxis geliefert und bereit zum Aufbau neben MCB-, RCCB- und Schütz-Reihen.
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