Welche physikalische Gefahr besteht, wenn die Schrauben einer Lüsterklemme zu locker sitzen?

Die physikalische Hauptgefahr bei locker sitzenden Schrauben in einer Lüsterklemme ist die Entstehung eines zu hohen Übergangswiderstandes, was zu einer massiven Wärmeentwicklung bis hin zum Brand führen kann.

Hier ist der physikalische Prozess im Detail erklärt:

1. Erhöhter Übergangswiderstand

An einer elektrischen Kontaktstelle sollte der Widerstand so gering wie möglich sein. Ist die Schraube locker, wird der Leiter (Draht) nicht fest genug gegen die Metallhülse der Klemme gepresst. Die effektive Kontaktfläche verkleinert sich drastisch. Da der elektrische Widerstand ($R$) umgekehrt proportional zur Kontaktfläche ist, steigt er an dieser Stelle stark an.

2. Wärmeentwicklung (Stromwärmegesetz)

Fließt Strom ($I$) durch diesen erhöhten Widerstand ($R$), wird elektrische Energie in thermische Energie (Wärme) umgewandelt. Die Verlustleistung ($P$) berechnet sich nach der Formel: $$P = I^2 \cdot R$$ Da der Strom quadratisch in die Formel eingeht, führen schon moderate Stromstärken bei einem erhöhten Widerstand zu einer sehr hohen lokalen Hitzeentwicklung.

3. Der Teufelskreis (Oxidation und Materialermüdung)

Die Hitze führt zu weiteren physikalischen und chemischen Problemen:

• Oxidation: Das Kupfer des Leiters reagiert bei Hitze schneller mit Sauerstoff. Es bildet sich Kupferoxid, das ein schlechter Leiter ist. Dies erhöht den Widerstand weiter, was zu noch mehr Hitze führt.
• Materialausdehnung: Durch das ständige Aufheizen und Abkühlen dehnt sich das Metall aus und zieht sich zusammen. Dies kann die Schraube noch weiter lockern (thermische Lockerung).
• Schmelzen: Die Kunststoffisolierung der Klemme und der Kabel schmilzt.

4. Lichtbogenbildung

Ist die Verbindung so locker, dass der Kontakt zeitweise ganz unterbrochen wird, kann ein Lichtbogen entstehen. Dabei ionisiert die Luft in der winzigen Lücke und wird leitfähig. Ein Lichtbogen ist extrem heiß (mehrere tausend Grad Celsius) und kann umliegende Materialien sofort entzünden.

Die Folgen zusammengefasst:

• Brandgefahr: Die häufigste Ursache für Kabelbrände ist nicht ein Kurzschluss, sondern eine schlechte Klemmstelle (Schwelbrand).
• Verschmorung: Die Klemme verkohlt, was zu Kriechströmen und weiteren Defekten führen kann.
• Funktionsstörungen: Flackerndes Licht oder Ausfall von Geräten.

Wichtiger Sicherheitshinweis: Um dies zu vermeiden, müssen Schraubklemmen fest (aber nicht mit Gewalt, um den Draht nicht abzuscheren) angezogen werden. Bei flexiblen Leitern (Litzen) ist zudem die Verwendung von Aderendhülsen zwingend erforderlich, da die Schraube sonst die einzelnen Drähtchen zerquetschen oder beiseite schieben könnte, was ebenfalls zu einem schlechten Kontakt führt.

Heutzutage werden deshalb in der Elektroinstallation oft schraublose Federzugklemmen (z.B. von Wago) bevorzugt, da diese durch Federkraft einen dauerhaft konstanten Anpressdruck garantieren.