EN 61439 und EN 60204 Electrosuisse Willi Berger Spezialprojekte 1 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Gesetzliche Grundlagen BV Bundesverfassung Gesetze ELG STEG UVG Verordnungen Starkstromverordnung EStI Verord. NEV NIV Leit. Verord. VEMV STEV UVV VUV Regeln der Technik Europäische Normen z.B EN 60204 EN 60439 SUVA Richtlinien VKF CARBURA Werkvorschriften EVU Technische Normen SN SEV 1000:2000 (NIN) 2 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Gesetze , Verordnungen, Normen BV ELeG STEG UVG StV LeV NIV NEV VEMV VUV STEV ESTI 3 W. Berger Bundesverfassung Elektrizitätsgesetz „Sicherheit von technischen Einrichtungen und Geräten“- Gesetz Bundesgesetz über Unfallversicherung Starkstromverordnung Leitungsverordnung Niederspannungs-Installationsverordnung Niederspannungs-Erzeugnisverordnung Verordnung über elektromagnetische Verträglichkeit Verordnung über die Verhütung von Unfällen und Berufskrankheiten „Sicherheit von technischen Einrichtungen und Geräten“- Verordnung Eidgenössisches Starkstrominspektorat EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Notwendige Dokumentationen - 4 Konformitätserklärung Typenschild Bauartnachweis Stücknachweis Prüfbericht über EMV (falls relevant) W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse CE Kennzeichnung 5 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Relevante Richtlinien In allen Ländern der EU gelten die Richtlinien 2006/42/EG Maschinenrichtlinien 2006/95/EG Niederspannungsrichtlinien 2004/108/EG Elektromagnetische Verträglichkeit 94/9/EG 6 W. Berger Ex – Geräte - Richtlinie EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse 7 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Relevante Normen für den Bau von SK In allen Ländern der EU gelten die Richtlinien EN 61439-1 EN 61439-2 EN 61439-3 EN 61439-4 EN 61439-5 EN 61439-6 Schaltgerätekombinationen (Allgemeine Festlegungen) Schaltgerätekombinationen (Energie SK) Installationsverteiler (Zutritt Laien) Baustromverteiler NS - Kabelverteilschränke in Energieversorgungsnetzen Schienenverteiler EN 60204 Elektrische Ausrüstung von Maschinen EN 60529 Schutzarten durch Gehäuse IEC 60890 Erwärmung 8 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Systembetrachtung Netz NIN EN 61439 EN 60204 9 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse IP Schutzart 10 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse IP Schutzgrad 11 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse 12 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse 13 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse 14 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse 15 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Unterschiede EN 61439 / EN 60204 16 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Unterschiede und Ergänzungen beim Bau von Maschinensteuerungen Ortsfest Betriebsräume Beschränkter Zutritt 17 W. Berger Vibrationen Rauhe Umgebung Bedienpersonal EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Niederspannungsverteilungen Maschinensteuerungen Undefinierte Verbraucher Definierte Verbraucher Gefahr des unbefugten, irrtümlichen oder sorglosen Einschalten Gefahr des unerwarteten Anlaufs Bei Service, Erweiterung, etc. Schwergewicht elektrische Sicherheit Schwergewicht elektrische und mechanische Sicherheit Einspeisung in die Installation Speisung von Motoren, Steuerungen Primärseitig häufig an grosse Kurzschlussleistungen angeschlossen Primärseitig für den Anschluss an die Installation vorgesehen Vorwiegend CH Markt EU, Weltmarkt 18 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Die korrekte Dimensionierung bezüglich: Last, Überlast, Kurzschluss ist besondere Beachtung zu schenken Aus diesen Gründen ist ersichtlich, dass für beide Erzeugnisse ähnliche Anforderungen gelten müssen! 19 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Nach welcher Norm wird der Schaltschrank behandelt? Schaltschränke beinhalten Komponenten zur Steuerung und Energieverteilung 20 EN 60204-1 Die Ausrüstung die von dieser Norm abgedeckt wird, beginnt an der Netzanschlussstelle der elektrischen Ausrüstung der Maschine EN 61439-1 Diese Norm gilt für Schaltgerätekombinationen zur Verwendung bei der Erzeugung, Übertragung, Verteilung und Umformung elektrischer Energie und für die Steuerung von Betriebsmitteln die elektrische Energie verbrauchen W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Einige Unterschiede der beiden Normen EN 61439-1 EN 60204-1 nichts explizit erwähnt Fordert einen abschliessbaren Hauptschalter Fordert einen Steuertransformator nichts explizit erwähnt Mehrdeutig umschrieben Schrauben gegen Selbstlockerung gesichert Stromkreise müssen gegen Auswirkungen von Kurzschlüssen geschützt sein Detaillierte Angaben zur Kurzschlussfestigkeit Keine detaillierten Angaben Nachweis der Grenzübertemperatur muss erbracht werden Keine speziellen Forderungen 21 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Der Inverkehrbringer ist verpflichtet, nachzuweisen, dass: •das Erzeugnis die gesetzlichen Anforderungen erfüllt Komformitätserklärung • das Erzeugnis die grundlegenden Anforderungen (der Richtlinien) erfüllt Ziel: Schutz von Personen und Sachen Wie wird dieser Nachweis erbracht: • Anwendung der Normen als Regeln der Technik • mit einer technischen Dokumentation, gestützt auf Berichte • Mess- und Prüfprotokolle 22 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Wichtigste Aspekte: EN 61439-1 Luft- Kriechstrecken, Erwärmung, Zugänglichkeit während dem Betrieb Kurzschlussschutz, Einbau von Betriebsmitteln (spez. Ausblasräume) EN 60204-1 Netztrenneinrichtung, Motorschutz, Steuerstromkreis (Steuertransformator) Not- Aus, Drahtfarben, Selbstlockerung von Anschlüssen Bei gewissenhafter Anwendung erhält man einen sehr guten Sicherheitslevel! 23 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Netzanschlüsse und Einrichtungen zum Trennen und Ausschalten Jeder Netzanschluss einer Maschine muss mit einer Netztrenneinrichtung versehen werden! Zulässige Netztrenneinrichtungen: •Lasttrennschalter nach EN 60947-3 für Gebrauchskategorie AC 23 B oder DC 23 B ( B steht für niedrige Schalthäufigkeit • Lasttrennschalter mit zugehöriger Steuerlogik • Leistungsschalter nach EN 60947-2 • Stecker- / Steckdosenkombinationen unter bestimmten Umständen 24 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Bei der Netztrenneinrichtungen sind folgende Punkte zu beachten: •es gibt nur eine „AUS“ und eine „EIN“ Stellung deutlich mit „0“ und „I“ gekennzeichnet. • „AUS darf erst angezeigt werden, wenn sich die Kontakte physikalisch in der getrennten Stellung befinden • muss eine äussere Bedienungsvorrichtung haben • muss in der getrennten Stellung abschliessbar sein • muss alle aktiven Leiter vom Netz trennen • ausreichendes Ausschaltvermögen 25 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Von der Netztrenneinrichtung ausgenommene Stromkreise • Beleuchtung für Instandhaltung • Steckdosen für Instandhaltung • Stromkreise für Unterspannungsschutz • spezielle Stromkreise ( Schäden am Produktionsgut vermeiden) • Steuerstromkreise für Verriegelungen • Stromkreise mit eigener Trennung versehen • Warnschild bei der Netztrenneinrichtung • Hinweis im Instandhaltungs- Handbuch • Warnschild in der Nähe des Stromkreises (ev. Spez. Drahtfarbe) 26 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Risikoanalyse Ausschalteinrichtungen für unerwarteten Anlauf bei Instandhaltungsarbeiten an der Maschine. Das ungefährliche Arbeiten muss auch an einzelnen oder getrennten Teilen der Maschine möglich sein . 27 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Steuerstromkreis und Steuerfunktionen Zur Versorgung von Steuerstromkreisen müssen SteuerTransformatoren verwendet werden! (Kurzschlussstrombegrenzung, Dämpfungsglied, Geerdeter oder ungeerdeter Betrieb) • Einseitig geerdet oder mit Isolationsüberwachung! • Spannung von Steuerstromkreisen maximal 277 V • Schutz des Transformators thermisch und dynamisch Wann braucht es keinen Steuertransformator Für kleine einfache Ausrüstungen mit höchstens einem Motorstarter und höchstens zwei Steuergeräten. 28 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Verdrahtungstechnik Alle Anschlüsse sind gegen Selbstlockern zu sichern! • Anschlüsse müssen für den vorgesehenen Leiter geeignet sein • Anschluss von 2 Leitern pro Klemme nur wenn Klemme geeignet • Klemmenbezeichnungen müssen mit den Plänen übereinstimmen • Aderendhülsen sind zu verwenden (Lötzinn verboten) • Abgeschirmte Leiter sind grossflächig zu erden • Kennzeichnung dauerhaft und lesbar • Zusatzlänge für erneuten Anschluss vorsehen • mechanischer Halt des Kabels vor der Anschlussstelle • Schutzleiter dicht bei den zugehörigen aktiven Leitern 29 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Kennzeichnung von Leitern: Leiter müssen an jedem Anschluss identifizierbar sein Farbkennzeichnung durchgehend, wo möglich Vorgeschriebene Farben: Schutzleiter: gelb-grün Neutralleiter: hellblau Farben grün und gelb nicht für restliche Verdrahtung verwenden Restliche Farben sind Empfehlungen 30 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Erwärmung 31 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Ermittlung der wirksamen Verlustleistung Gruppe 1 Verlustleistung I2 Leiter Sicherungen Kontaktsysteme 32 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse ≈ Proportional Gruppe 2 Leistungselektronik Gleichrichter Thyristoren Gruppe 3 verschiedene Komponenten Leistungstransformatoren Drosselspulen Schütze 33 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Gruppe 4 Verlustleistung konstant Kleintransformatoren Schützenspulen Glühlampen 34 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Berechnungsformeln 35 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Temperaturabhängigkeit Anstieg der Temperatur um 10° C Verringert die Lebensdauer auf die Hälfte 36 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Berechnungsgrundlagen Maximale Umgebungstemperatur Maximale Schrankinnentemperatur Maximal zulässiges ∆t Mehrteilige Schränke Manuelle Berechnung ∆t = Pv / A * K1 ∆t Pv A K1 37 = Übertemperatur in K = Verlustleistung in Watt = Gehäuseoberfläche = Faktor (Richtwert 4W/K m2 bei Stahlblech W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Massnahmen zur Reduktion der Schrankinnentemperatur - Vermeiden von Wärmenestern - Natürliche Konvektion durch die Leistungselektronik - Einbaulage - Freiräume - Luftstrom durch Kühlkörper - Einbauort - Verteilung im Steuerschrank - Schrankinterne Luftumwälzung 38 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Einsatz von Kühlgeräten Umgebungsbedingungen und Betauung Schränke mindestens IP 54 Entstehung von Kondenswasser 39 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Kurzschlussfestigkeit 40 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Kurzschlussfestigkeit einer Schaltgerätekombination Ein Kurzschluss ist ein ungewollt fliessender Strom I= U R 41 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Wann und wo tritt er auf? Innerhalb der Schaltgerätekombination - Erschütterungen / Vibrationen - Vergessene Werkzeuge - Übertemperaturen - Fehlmanipulationen - Tiere 42 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse 43 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse 44 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Ausserhalb der Schaltgerätekombination - Mechanische Beschädigung - Defekt eines Verbrauchers - Blitzschlag, Schaltstoss - Umwelteinflüsse 45 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse 46 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse 47 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse 48 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Bemessungskurzzeitstromfestigkeit Ipk Scheitelwert (Dynamisch) Bemessungsstossstromfestigkeit Icw Effektivwert (Thermisch) 49 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Ipk = Icp x Faktor n 50 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Speisendes Netz Icp ist der Wert des Kurzschlussstromes den ein Netz liefern kann 51 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Schaltgerätekombination Icw, Ipk, Icc und Icf sind Kenngrössen der SK Bemessungskurzzeitstrom Icw Angabe des Herstellers Effektivwert 1 sec Scheitelwert Ipk gemäss Tabelle Bemessungsstossstromfestigkeit Ipk Bemessungskurzschlussstrom Icc Wert des unbeeinflussten Kurzschlussstromes durch Kurzschlussschutzeinrichtung geschützten Stromkreis Bemessungskurzschlussstrom Icf Schutz durch Sicherung 52 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Bedingter Bemessungskurzschlussstrom Icc Effektivwert des Stromes der vor einer definierten Überstromschutzeinrichtung max. anstehen darf 53 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Bedingter Bemessungskurzschlussstrom bei Schutz durch Sicherungen 54 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Ik“ eines Transformators IN S uk% Nennstrom Nennleistung relative Kurzschlussspannung des Transformators Kein Nachweis erforderlich bei Icp / Ipk kleiner 10 / 17 kA Thermisch / Dynamisch 55 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Wirkung des Kurzschlussstromes Kraft F zwischen 2 parallelen Stromleitern Der Kraftverlauf zwischen Null und dem Höchstwert schwingt mit doppelter Netzfrequenz 56 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Kraftwirkung auf zwei parallele Leiter 57 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Kraftwirkung durch Wechselstrom 58 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Thermische Wirkung Pv = Ik2 x R Pv Ik R Verlustleistung Kurzschlussstrom Widerstand der Leiter Wegen der kurzen Dauer der Kurzschlussströme wird praktisch die gesamte Wärmeenergie im Leiter gespeichert Qv ≈ Pv x t 59 Qv ≈ Ik2 x R x t Qv t Wärmemenge Kurzschlussdauer W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Begrenzung des Kurzschlussstromes Leistungsschalter mit Nullpunktlöschung 60 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Leistungsschalter mit Strombegrenzung 61 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Leitungsschutzschalter B 16 10000 3 62 W. Berger = Charakteristik 3…5 IN = Nennauslösestrom = Schaltvermögen in A = Energiebegrenzungsklasse EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Leistungsschalter Baugrösse G H 125A J 250A K 400A M 600/800A N 1200A R 3000A Icu = O – t – CO Ics = O – t – CO – t - CO 63 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Sicherungen 64 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse 65 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Kurzschlussstromberechnung Ik3 = 3 phasen Kurzschluss Ik2 = 2 phasen Kurzschluss IkL-n = phase - Neutralleiter 66 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse 67 W. Berger EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse Beispiel: Kurzschlussstrom 68 W. Berger Punkt A = 26.36 kA Punkt B = 12.20 kA Punkt C = 7.26 kA EN 61439 / EN 60204 2015 | © Electrosuisse
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