„Es kann nur Eine geben!“ – so lässt sich zumindest die Anleitung von Stäubli zusammenfassen. Zu ihren MC-4 Steckern (MA231) beschreibt Stäubli in dem Manual zu den Steckern, dass ausschließlich ein Werkzeug zu verwenden ist, welches bei manchen Händlern mehrere 100 € kostet (Stäubli Crimpzange PV-CZM-61100 – zur Zeit des Artikels beim günstigsten Händler 173,20€). Alles andere liest sich als „gefährlich“. Stäubli selbst verkauft aber auch eine Crimpzange, welche explizit nicht (!) im Manual der Stecker gelistet ist – PV-CZM-BS. In deren Anleitung (MA289) wird sie beschrieben mit „für gelegentliches Crimpen von MC4 in Kleinstmengen“.
Dem geneigten Leser stellen sich jetzt schon wieder einige Fragen. Die hauptsächliche: „gelegentlich,… Kleinstmengen,…. Wie bitte????“ kommt doch echt schnell auf.
Begründen lässt sich die Werkzeugauswahl zuallererst sicherlich damit, dass die Crimpverbindung, wenn diese fehlerhaft erstellt wird, mit einem erhöhten Übergangswiderstand einhergeht. Doch ist Crimpen nicht einfach nur das korrekte Formen des B-Crimps?
Kann das nicht genauso gut eine „günstige“ Zange?
Dankenswerterweise hat uns Stäubli in dem Manual „MA 289“ die korrekten Daten für die Crimphöhe sowie das Aussehen des Crimps dargelegt.
Somit ergibt sich die erste Aufgabe: Erstellen einer korrekten Verpressung mittels einer Nicht-Stäubli Crimpzange!
- Muster A: Nutzung der generischen LY-2546B – Unbekannter Hersteller – Kosten von 4 Jahren ca. 10€
- Muster B: Nutzung der generischen LY-2546B – vmtl. IWISS – Kosten vor 3 Jahren ca. 4€
- Muster C: Nutzung der LY-2546S – IWISS (Kauf direkt von autorisiertem Shop) – kosten vor 2 Jahren ca. 20€
Wir nutzten zur Durchführung jedoch nicht nur Stäubli-Stecker. Da uns die Ausformung der Vercrimpung auch bei „Nachbauten“ von „MC-4 kompatiblen Steckern“ ebenfalls interessierte, wurde erst einmal Maß genommen.
Hier zeigten sich (zumindest in unserem „No-Name Produkt“) nur winzige Unterschiede von maximal 4% (Hülsenlänge) bei exakt gleicher Dimmensionierung der Gesamtlänge und 3,6% Unterschied in der Höhe des Flügels (händischer Messfehler möglich).
An dieser Stelle lässt sich die Annahme formulieren, dass die Ausformung am Ende gleich gestaltet sein sollte und wir hierbei auch zum Test das Geld anderweitig allokieren können.
Genutzt wurden Solarkabel (h1z2z2-k) mit einem Querschnitt von 4mm2. Zur Gleichhaltung der weiteren Parameter wurde eine Abisolierzange von Weicon (Weicon Abisolierzange No. 7 Solar) genutzt und vorsichtig ohne Ausreißen von Litzen abisoliert.
Die Crimpergebnisse von 3) waren ohne weitere Einstellung der Zange sofort im Rahmen der geforderten Maximaldicke der Verpressung. 2) wurde zwei Stufen höher eingestellt (Verstellrad befindet sich unter Plastikabdeckung).
Die Zange 1) wies eine Besonderheit auf: Die Ausformung der unteren Pressbacken war weniger rund im Vergleich zu 2) und 3).
Somit war die Verpressung unten weniger bauchig. Zusätzlich war ein leichter Abstand zwischen Backen und B-Pressform vorhanden. Hierdurch entstand eine leichte Ausziehung des Materials, welche aber nicht sich auf das „Ausformen“ des B-Crimps auswirkte.
Auch diese Crimpung war von der Crimphöhe ohne Verstellung wieder im Zielbereich der Vorgabe (Hmax =2,35mm bei 4mm2 Querschnitt des Solarkabels)
Wichtige Anmerkung: Beim Crimpvorgang sind die Cimpzangen vollständig bis zum Ende durchzudrücken und nicht nur „bis zum letzten klick und noch ein bisschen“.
Zwischenfazit: Alle Crimpzangen erstellen eine Verpressung, welche mit den geforderten Bemaßungen von Stäubli übereinstimmen und in ihrer Form den Bildern aus der Anleitung gleichen (bis auf den erwähnten leicht anderen Formschluss von 1), der aber der eigentlichen B-Verpressung nicht entgegensteht).
Im zweiten Teil dieser Erprobung möchten wir nun der Frage nachgehen, ob es durch eine Verpressung mit Zangen 1) bis 3) zu einer relevanten Erhöhung des Übergangswiderstands kommt. Als Vergleichsmuster wurde eine Vercrimpung mit Zange 3) an einem original Stäubli MC-4 Stecker („male insert“ – „dicker Stecker“) vorgenommen, um bei Auffälligkeiten einen Referenzwert zu haben (rot markiert).
Ein sehr großer Dank gilt einem Professor für Elektrotechnik, welcher uns mit der Durchführung der Messungen, Equipment und Expertise als auch der Interpretation der Ergebnisse diese Prüfung erst ermöglichte!
Verwendet wurden: Keysight E363212A als Powersupply; Messungen wurden mittels des Keysight 34465A durchgeführt.
Alle Messungen wurden mit einem Strom von 1 A vorgenommen.
Festzustellen war: bei n=4 gemessenen Vercrimpungen von „MC-4 kompatiblen“ Steckern: schlechtester Übergangswiderstand 0,40 mΩ, Bester 0,33 mΩ; Stäubli Original 0,25 mΩ.
Doch was sagt uns das für den Alltag aus?
Berechnet für den schlechtesten gemessenen Wert von 0,40 mΩ würde sich, bei 100A (untypisch für Balkonsolarinstallationen) eine Verlustleistung von 4 W ergeben (Formel P = I2 · R). Somit ist eine dadurch entstehende Erwärmung als unkritisch anzusehen. Bei Balkonsolaranlagen sind die zu erwartenden Maximalströme aber viel geringer. Bei 10 Ampere (man beachte das Quadrat) 0,04 W.
In einem zweiten Test wurden die „Kompatiblen“ Stecker mit dem Original „vereint“. Gemeinsamer Übergangswiderstand beider Stecker (Beide Crimpstellen sowie ggfs. Passformunterschiede des Steckers) 0,85 mΩ.
Dies ist ebenfalls minimal – hier sind aber weitere Arbeiten dringend notwendig.
Diskussion
Über die Materialzusammensetzung von kompatiblen Stecken sowie deren Dichtringe / Korrosionsbeständigkeit ist wenig bekannt. Dennoch wird die Frage aufgeworfen, ob ein Mischen unterschiedlicher Steckverbinder bei Balkonsolargeräten / Balkonsolaranlagen nicht ebenfalls als unkritisch gelten kann.
Hierzu wären Anstrengungen herstellerunabhängiger Universitäten (auch nicht durch Produkte von Herstellern unterstützt oder durch Hersteller beauftragt) notwendig. Es sollte eine gute wissenschaftliche Praxis sein, auch im Bereich der erneuerbaren Energien sich nicht durch Intentionen von Herstellern leiten zu lassen, sondern viel mehr unabhängig und unvoreingenommen zu agieren. Dies gilt gleichbedeutend für Normungsgremien und Warentests, welche sich externen Beeinflussungen entziehen oder diese Einflussfaktoren klar benennen und als Bias kommunizieren müssen! Solch ein Bias darf sich ebenfalls nicht in einer Normierung niederschlagen.
Es kann durch diese Messungen kein allgemeingültiges Urteil über „kompatible Nachbauten“ getroffen werden, da hierzu die Stichprobengröße, auch aus Kostengründen, zu klein ausfiel. Ebenfalls ist die Anzahl an Herstellern mannigfaltig. Dies kann nur durch weitere und größere unabhängige Tests untersucht werden. Ebenfalls lassen sich hier keine Annahmen zur Alterungsbeständigkeit anderer Hersteller treffen.
Dennoch kann die Aussage getroffen werden, dass bei einer korrekt ausgeformten Verkrimpung werkzeug- und steckerherstellerunabhängig ein Übergangswiderstand erreicht werden kann, welcher nicht mit einer relevanten Widerstandserhöhung und somit Erhitzung der Stecker einhergeht.
Erklärung zu externer Beeinflussung: Alle verwendeten Materialien und Werkzeuge entstammen Privateigentum und wurden unabhängig vom Test beschafft. Die Stecker entstammen ebenfalls Privateigentum und wurden zufällig einer größeren Menge entnommen.