Konstruktion & Materialien
Strom-Derating bei Steckverbindern: vom Datenblatt zu den Bewertungsbedingungen im Gerät
Zusammenfassung: Ein Amperewert im Datenblatt reicht nicht aus, um den Strom für eine Kabelkonfektion mit mehreren Stromkreisen festzulegen. Ermitteln Sie zunächst die zugehörige Leitergröße, die Kontakte, die gleichzeitig bestromten Stromkreise und die Bedingungen für die Temperaturerhöhung. Prüfen Sie anschließend, ob die tatsächliche Umgebung im Gerät diesen Bedingungen entspricht.
Dieser Beitrag richtet sich an Elektro- und Entwicklungsingenieure, die eine Steckverbinderauswahl prüfen. Er beschreibt eine Dokumentenprüfung: die richtige Konfiguration in den Unterlagen auswählen, die Grenzen für Temperaturerhöhung und Gesamttemperatur unterscheiden und die Abweichungen festhalten, für die Prüfstandsnachweise erforderlich sind. Er legt keinen zulässigen Strom für einen ungeprüften Kabelbaum fest.
Auch innerhalb einer Baureihe unterscheiden sich Stromreferenzwerte
Seite 8 der Molex Nano-Fit Wire-to-Wire-Spezifikation 2014471000-PS, Revision D3 vom 15. Mai 2026, nennt zwei Referenzwerte für Konfigurationen mit 20 AWG. Es gelten verzinnte Kupferleiter, Kontakte mit einer Goldschicht von 15 Microinch und gleichzeitige Bestromung aller Stromkreise: 7.50 A für die einreihige Konfiguration mit 2 Stromkreisen und 5.75 A für die einreihige Konfiguration mit 8 Stromkreisen. Die Bemessungstabelle beruht auf einer maximalen Temperaturerhöhung von 30°C. Sternchen in anderen Zellen kennzeichnen interpolierte Werte. Molex-Spezifikation, Seite 8
Diese beiden Werte zeigen, wie der richtige Tabelleneintrag ausgewählt wird. Sie lassen sich nicht zu einem einheitlichen Bemessungswert für die gesamte Baureihe verallgemeinern. Angenommen, ein Projekt verlangt eine Konfiguration mit 8 Stromkreisen und dauerhaft 6 A je Stromkreis. Wer dafür nur den Eintrag mit 7.50 A für 2 Stromkreise verwendet, wählt bei der Dokumentenprüfung die falsche Konfiguration. Auch der passende Referenzeintrag mit 5.75 A stützt die Anforderung von 6 A nicht. Als Nächstes ist eine andere Konfiguration auszuwählen oder eine Dokumentation einzuholen, die die Projektbedingungen abdeckt. Ein pauschaler Erfahrungszuschlag auf den Tabellenwert ersetzt das nicht.
Lesen Sie die Stromkreiszahl nach der Definition in der Herstellertabelle. Addieren Sie nicht die Ströme mehrerer Kontaktpfade, um deren Summe als Belastbarkeit eines einzelnen Kontakts anzusetzen. Auf derselben Seite stehen gesonderte Daten für verzinnte Kontakte. Lassen Sie die Beschichtungsbedingung nicht weg, um beide Datensätze zu vermischen. Die tatsächlichen Teilenummern, Leiter und Montageverfahren müssen weiterhin zu den jeweiligen Unterlagen passen. Die zitierte öffentliche Revision ist damit nicht automatisch das abschließend maßgebliche Dokument für eine bestimmte beschaffte Teilenummer.
Auch bei zulässiger Temperaturerhöhung die Gesamttemperatur prüfen
Phoenix Contact erläutert die Stromtragfähigkeit von Steckverbindern anhand der thermischen Eigenschaften von Kontakten, Verbindungsstellen und Gehäuseisolierung sowie der Umgebungstemperatur und Eigenerwärmung. Weidmüller erklärt zum Derating ergänzend, dass Umgebungstemperatur und lastbedingte Temperaturerhöhung zusammen die obere Temperaturgrenze des Bauteils nicht überschreiten dürfen. Auch die Polzahl und die angeschlossenen Leiter beeinflussen die Stromtragfähigkeit. Phoenix Contact: elektrische Prüfungen; Weidmüller: Derating
Halten Sie beide Prüfungen bei der Bewertung getrennt fest:
Temperatur an der Kontaktstelle = Umgebungstemperatur an dieser Stelle + strombedingte Temperaturerhöhung
Die eine Prüfung klärt, ob die Temperaturerhöhung den Bedingungen der maßgeblichen Unterlagen entspricht. Die andere klärt, ob die Gesamttemperatur die jeweils geltende Grenze eines relevanten Bauteils überschreitet. Die Raumtemperatur außerhalb des Geräts kann die Umgebungstemperatur am Steckverbinder nicht unmittelbar ersetzen. Benachbarte Wärmequellen, geschlossene Einbauräume und die Leitungsanordnung gehören zu den Projektbedingungen.
Die folgenden Rechenbeispiele sind rein hypothetisch. Angenommen, für die Projektbewertung gelten eine Gesamttemperaturgrenze von 90°C und eine Grenze der Temperaturerhöhung von 30°C. Diese Zahlen sind weder empfohlene Grenzwerte für ein Produkt noch Messwerte von MTTJ.
| Hypothetischer Fall | Umgebungstemperatur | Temperaturerhöhung | Summe | Abstand zu 90°C | Ergebnis der Dokumentenprüfung |
|---|---|---|---|---|---|
| A | 55°C | 30°C | 85°C | 5°C | Beide angenommenen Bedingungen rechnerisch erfüllt; Projektnachweise bleiben erforderlich |
| B | 70°C | 30°C | 100°C | -10°C | Gleiche Temperaturerhöhung, aber die Gesamttemperatur überschreitet die Grenze |
| C | 40°C | 35°C | 75°C | 15°C | Gesamttemperatur innerhalb der Grenze, aber die angenommene Grenze der Temperaturerhöhung wird überschritten |
Die 5°C in Fall A sind lediglich das Ergebnis dieser Subtraktion. Sie sind keine durch eine Auslegungsbewertung bestätigte Sicherheitsreserve. Die Beispiele enthalten keinen gemessenen Zusammenhang zwischen Strom und Temperaturerhöhung. Daher lässt sich aus ihnen kein zulässiger Strom zurückrechnen. Ebenso bedeutet eine halbierte Temperaturerhöhung nicht, dass der Strom verdoppelt werden darf.
Vor dem Ablesen die richtige Kurve bestimmen
Verwenden Sie ein Diagramm, das zu den tatsächlichen Kontakten, Leitern, der Polzahl und der Art der Bestromung passt. Lesen Sie die Stromgrenze bei der vorgesehenen Umgebungstemperatur ab und prüfen Sie, ob der Leiter oder ein anderes Bauteil eine niedrigere Grenze vorgibt. Liegt nur eine Referenztabelle für Raumtemperatur vor und fehlen Daten für die vorgesehene Hochtemperaturumgebung, halten Sie fest, dass weitere Bedingungen dokumentiert werden müssen. Verlängern Sie die Kurve nicht eigenständig.
Weidmüller beschreibt ein Verfahren, um aus einer Basiskurve eine Deratingkurve abzuleiten: Der Strom der Basiskurve wird auf 80% reduziert, um Unterschiede im Kontaktwiderstand und Unsicherheiten der Temperaturmessung zu berücksichtigen. Die Seite weist außerdem darauf hin, dass bei niedrigen Temperaturen weiterhin die Stromtragfähigkeit des angeschlossenen Leiters begrenzend sein kann. Basiskurven und Deratingkurven
Klären Sie bei einer Angabe von 80%, welche Funktion sie in den Unterlagen hat. Ist die Deratingkurve bereits korrigiert, darf dieselbe Korrektur nicht nochmals als allgemeine Regel angewendet werden. Verlangt das Projekt eine zusätzliche Auslegungsreserve, dokumentieren Sie deren Grundlage und Ansatzpunkt gesondert. Die alleinige Regel „Bemessungsstrom mal 0.8“ beantwortet weiterhin nicht, ob das Ergebnis nach einem Wechsel der Leitergröße oder Polzahl beziehungsweise beim Einbau in einen geschlossenen Schaltschrank gilt.
Unterschiedliche Nachweise erfordern unterschiedliche nächste Schritte
| Vorliegende Nachweise | Was diese Prüfung klären kann | Was noch benötigt wird |
|---|---|---|
| Nur der Maximalstrom auf einer Produktseite | Einen noch zu überprüfenden Auswahlparameter bestimmen | Eine Bedingungstabelle oder ein Bericht für die betreffende Teilenummer, die Kontakte und die Leiter |
| Passende Stromtabelle mit lediglich einer festgelegten Bedingung für die Temperaturerhöhung | Konfigurationen innerhalb der Tabelle vergleichen und Kombinationen erkennen, die die Anforderung eindeutig nicht stützen | Nachweise für die vorgesehene Umgebungstemperatur und die Einbaubedingungen |
| Passende Deratingkurve, die den Umgebungstemperaturbereich abdeckt | Innerhalb des dokumentierten Geltungsbereichs vorauswählen und den tatsächlichen Arbeitspunkt festhalten | Prüfung der Geräteanordnung, benachbarter Wärmequellen und weiterer Bauteilgrenzen |
| Beschichtung, Leiter, Polzahl oder die Kombination bestromter Stromkreise wurde geändert | Unterschiede zwischen dem ursprünglichen Nachweis und der neuen Kombination feststellen | Unterlagen zur neuen Kombination oder eine von beiden Seiten vereinbarte ergänzende Verifizierung |
Diese Tabelle enthält die Bewertungsempfehlungen des Beitrags. Sie trennt das Vergleichbare vom noch nicht Nachgewiesenen. So wird eine Dokumentationslücke nicht als Nichtbestehen gewertet und eine Bauteilkurve nicht als Ergebnis einer Gerätevalidierung dargestellt.
Die Prüfstandsfrage auf eine überprüfbare Abweichung eingrenzen
Bleibt nach der Dokumentenprüfung eine ungeklärte Abweichung bei der Temperatur im Gerät, legen Sie Teilenummern, Leiter, Montage und die Kombination bestromter Stromkreise fest. Richten Sie den Vergleich anschließend auf diese Umgebungsbedingung aus. Betrifft die Abweichung die gleichzeitig bestromten Stromkreise, stellen Sie zunächst die Lastverteilung für jeden Betriebszustand dar. Unterscheiden Sie Normalbetrieb, Anlauf und intermittierende Lasten. Eine Kurve für Dauerbestromung darf nicht zur Freigabe von Impulsen oder Überlasten verwendet werden, die sie nicht abdeckt.
Die Prüfstandsvorbereitung sollte mindestens ermöglichen, dass ein weiterer Ingenieur folgende Zusammenhänge prüft: Die verwendete Kombination entspricht der Dokumentrevision; Messstellen und die jeweilige lokale Umgebungstemperatur sind definiert; die Stromaufzeichnungen entsprechen den gleichzeitig betriebenen Kontaktpfaden; und Stabilisierungskriterien, Abbruchbedingungen und Bewertungsgrundlage stehen vor dem Einschalten fest. Entsprechend qualifiziertes Personal muss Stromversorgungsgrenzen, Schutzmaßnahmen und Prüfablauf nach den Gerätebedingungen festlegen. Solange diese Bedingungen fehlen, ist eine Liste zu verifizierender Fragen hilfreicher als ein eingetragener Schätzwert für den Strom.
Die Bewertung kann mit einer vollständigen Aussage enden: „Für diese Kombination besteht innerhalb eines bestimmten Dokuments, einer bestimmten Konfiguration und eines bestimmten Temperaturbereichs eine dokumentierte Auswahlgrundlage; für diese konkrete Abweichung im Schaltschrank ist noch ein ergänzender Nachweis erforderlich.“ Einkauf, Entwicklung und Prüfung erhalten damit dieselbe Frage mit denselben Grenzen.
Beispieldatei und weiterführende Beiträge
Die beigefügte CSV-Datei enthält die hypothetischen Eingaben, Temperatursummen, Abstände zur Grenze und zwei unabhängigen Prüfungen für die obigen Fälle A, B und C. Sie lassen sich in das eigene Bewertungsblatt übernehmen. Die Datei enthält Rechenbeispieldaten und ist kein Rechner mit automatischen Formeln. Berechnen Sie die Ergebnisse nach jeder Eingabeänderung selbst neu. Alle Ergebnisse stehen im Beitrag; die beschriebene Dokumentenprüfung ist daher auch ohne Download möglich.
Zu Fragen des mechanischen Halts lesen Sie weiter unter Steckverbinderverriegelung prüfen: Gehäuse, Kontakte und Kontaktstellen getrennt bewerten. Prüfen Sie die thermischen Strombedingungen und den mechanischen Halt getrennt und führen Sie die Ergebnisse anschließend in derselben Bewertung der tatsächlichen Baugruppe zusammen. Weitere veröffentlichte Beiträge finden Sie in der Ressourcenbibliothek.
Quellen abgerufen am 4. Oktober 2026. Die Herstellerunterlagen dienen dazu, deren Prüfbedingungen und die Auswertung der Dokumente zu erläutern. Für diesen Beitrag wurden die Versuche nicht an Hardware nachgestellt. Prüfen Sie betroffene Bewertungen erneut, wenn ein Hersteller seine Unterlagen überarbeitet, im Projekt Bauteile gewechselt werden oder sich Einbaubedingungen ändern.
Zusammenfassung: Gleichen Sie die Steckverbinderkonfiguration ab, bevor Sie den Bemessungsstrom ablesen. Prüfen Sie Temperaturerhöhung und Gesamttemperatur getrennt. Die drei Beispiele zur Temperaturbilanz sind hypothetische Rechenbeispiele, keine gemessenen Bemessungswerte und kein Stromrechner.
Dieser Inhalt wurde mit KI-Unterstützung zusammengestellt.
Zugehörige Ressourcen und Fertigungsbereiche
CSV-Felder und hypothetische Temperaturbeispiele
CSV-Felder und hypothetische Temperaturbeispiele
Hypothetische Temperaturbeispiele: CSV-Felder und Auswertung
Die CSV-Datei enthält die drei hypothetischen Rechenfälle aus dem Beitrag. Sie ist UTF-8-codiert und enthält eine Byte-Reihenfolgemarkierung (BOM). Die Datei speichert statische Werte, keine automatischen Formeln. Berechnen Sie nach jeder Eingabeänderung Summen, Abstände zur Grenze und beide Prüfungen selbst neu. Diese Beispiele sind weder gemessene Bemessungswerte noch eine Auslegungsfreigabe oder ein Stromrechner.
CSV-Felder
| CSV-Feld | Bedeutung |
|---|---|
| case_id | Kennung des hypothetischen Falls: A, B oder C. |
| data_kind | Der Wert hypothetical_arithmetic_not_measured kennzeichnet hypothetische Berechnungen, keine Messungen. |
| ambient_C | Angenommene Umgebungstemperatur an der Kontaktstelle in °C. |
| rise_C | Angenommene strombedingte Temperaturerhöhung in °C. |
| assumed_total_limit_C | Angenommene Gesamttemperaturgrenze von 90°C; kein empfohlener Produktgrenzwert. |
| assumed_rise_limit_C | Angenommene Grenze der Temperaturerhöhung von 30°C; kein empfohlener Produktgrenzwert. |
| total_C | Umgebungstemperatur plus Temperaturerhöhung in °C. |
| total_margin_C | Angenommene Gesamttemperaturgrenze minus Gesamttemperatur in °C. Diese rechnerische Differenz ist keine bestätigte Sicherheitsreserve der Auslegung. |
| within_total_assumption | true, wenn total_C den Wert assumed_total_limit_C nicht überschreitet; andernfalls false. |
| within_rise_assumption | true, wenn rise_C den Wert assumed_rise_limit_C nicht überschreitet; andernfalls false. |
| interpretation_zh | Auswertung im chinesischen Originaltext. Die deutschen Bedeutungen der drei Zeilen stehen unten. |
Die drei Fälle lesen
| Fall | Hypothetische Rechnung | Deutsche Bedeutung von interpretation_zh |
|---|---|---|
| A | 55°C + 30°C = 85°C; 90°C − 85°C = 5°C | Beide rechnerischen Bedingungen sind erfüllt; das bedeutet keine Auslegungs- oder Prüffreigabe. |
| B | 70°C + 30°C = 100°C; 90°C − 100°C = -10°C | Die Gesamttemperatur überschreitet die angenommene Obergrenze. Die Bedingung für die Temperaturerhöhung ist weiterhin erfüllt. |
| C | 40°C + 35°C = 75°C; 90°C − 75°C = 15°C | Die Temperaturerhöhung überschreitet die angenommene Obergrenze. Die Bedingung für die Gesamttemperatur ist weiterhin erfüllt. |
Der chinesische Originaltext in interpretation_zh bleibt im Download unverändert. Halten Sie die beiden Prüfungen getrennt. Die Beispiele enthalten keinen gemessenen Zusammenhang zwischen Strom und Temperaturerhöhung; daraus lässt sich kein zulässiger Strom berechnen. Alle drei Fälle und ihre Schlussfolgerungen stehen auch ohne CSV-Download im Beitrag.