Warum lockern sich Schraubverbindungen bei Lüsterklemmen im Laufe der Zeit?

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Dass sich Schraubverbindungen bei Lüsterklemmen (und anderen Schraubklemmen) mit der Zeit lockern, ist ein bekanntes Phänomen in der Elektrotechnik. Es gibt dafür mehrere physikalische und mechanische Ursachen, die oft Hand in Hand gehen:

1. Materialkriechen (Kaltfließen)

Dies ist einer der Hauptgründe. Metalle wie Kupfer (aus dem die Leiter bestehen) oder Aluminium neigen unter konstantem Druck dazu, sich dauerhaft zu verformen.

  • Was passiert? Die Schraube übt einen hohen punktuellen Druck auf den Leiter aus. Das Metall des Leiters "weicht dem Druck aus" und fließt langsam zur Seite weg.
  • Die Folge: Da das Material unter der Schraube dünner wird, lässt der Anpressdruck nach, und die Verbindung lockert sich.

2. Thermische Wechselbelastung (Wärmeausdehnung)

Wenn Strom durch eine Leitung fließt, erwärmt sie sich. Wenn der Strom abgeschaltet wird, kühlt sie wieder ab.

  • Unterschiedliche Koeffizienten: Die Schraube (meist aus Stahl oder Messing), das Gehäuse der Klemme und der Kupferleiter haben unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten. Sie dehnen sich bei Hitze unterschiedlich stark aus und ziehen sich beim Abkühlen unterschiedlich zusammen.
  • Der "Pump-Effekt": Durch dieses ständige Ausdehnen und Zusammenziehen arbeitet das Material. Da die Schraube starr ist, führt dies über viele Zyklen hinweg dazu, dass sich der Kontakt minimal lockert.

3. Setzeffekte

Direkt nach der Montage sind die Oberflächen von Draht und Klemme mikroskopisch betrachtet rau.

  • Was passiert? Mit der Zeit glätten sich diese winzigen Unebenheiten unter dem Druck der Schraube (die Kontaktflächen "setzen" sich).
  • Die Folge: Schon eine minimale Verringerung der Materialdicke im Mikrometerbereich führt bei einer starren Schraubverbindung zu einem spürbaren Verlust an Klemmkraft.

4. Fehlende Aderendhülsen bei Litzenleitern

Lüsterklemmen werden oft für feindrähtige Litzen (flexible Kabel) verwendet.

  • Das Problem: Ohne Aderendhülse drückt die sich drehende Schraube die feinen Kupferdrähtchen zur Seite oder beschädigt sie sogar ("Abscheren"). Die Drähte liegen locker nebeneinander und bieten keinen stabilen Widerstand gegen den Druck der Schraube.
  • Die Folge: Die Verbindung ist von Anfang an instabil und lockert sich durch Vibrationen oder thermische Einflüsse noch schneller.

5. Vibrationen

In Gebäuden gibt es ständige Vibrationen (durch Maschinen, Türenschlagen, vorbeifahrende LKW oder sogar den 50Hz-Brumm von Transformatoren).

  • Die Folge: Diese minimalen Erschütterungen können dazu führen, dass sich das Gewinde der Schraube ganz langsam losdreht, besonders wenn die Klemmkraft durch Kriechen oder Setzen bereits nachgelassen hat.

Warum ist das gefährlich?

Ein lockerer Kontakt führt zu einem erhöhten Übergangswiderstand.

  1. An der lockeren Stelle entsteht Wärme.
  2. Die Wärme sorgt für noch mehr Materialverformung und Oxidation des Kupfers.
  3. Die Oxidation erhöht den Widerstand weiter.
  4. Es entsteht noch mehr Hitze, was im schlimmsten Fall zu einem Schmorgang oder einem Brand führen kann.

Wie vermeidet man das?

  • Aderendhülsen verwenden: Bei flexiblen Leitern in Schraubklemmen sind sie Pflicht.
  • Regelmäßige Wartung: In industriellen Anlagen müssen Schraubverbindungen regelmäßig nachgezogen werden.
  • Umstieg auf Federzugklemmen (z.B. WAGO-Klemmen): Dies ist die modernste Lösung. Eine Stahlfeder drückt permanent auf den Leiter. Wenn das Material "kriecht", drückt die Feder einfach nach. Der Anpressdruck bleibt über Jahrzehnte konstant, und die Verbindung ist wartungsfrei und vibrationsfest.