moeller.net

Produkte für
USA und Kanada
Befehlen und Signalisieren
Motoren schalten, schützen, antreiben
Leichtere Produktauswahl
für den Export
nach Nordamerika
Fachaufsatz
Dipl.-Ing. Wolfgang Esser
2. geänderte Auflage 2013
Automatisieren
Energiemanagement
Leichtere Produktauswahl
für den Export nach Nordamerika
– Ein Leitfaden für Export-Weltmeister aus dem
Maschinen- und Steuerungsbau –
Bisher war es nicht immer ganz einfach, geeignete Schalt- und Schutzgeräte auszuwählen,
die in Maschinen- und Anlagensteuerungen für den Export nach Nordamerika eingebaut werden dürfen. Das Verbesserungspotenzial war für Eaton ein Grund den deutschen Hauptkatalog 2010 umzugestalten. Der deutsche Katalog ist der Stamm-Katalog,
von dem der Online Katalog und Auslands-Kataloge abgeleitet werden. Im neuen Katalog
findet man nun, für alle Produktgruppen, die wichtigsten Informationen für die exportorientierte Produktauswahl und teilweise sogar für die richtige Kombination der Komponenten direkt auf den Auswahlseiten. Die neue Seitengestaltung setzte gute Kenntnisse
über die nordamerikanischen Codes & Standards bei den Produktmanagern, Produktsupportern und Redakteuren voraus, die von der Approbationsabteilung unterstützt wurden.
Es war gutes Wissen über die Besonderheiten bei der Anwendung der Produkte in Nordamerika notwendig.
Vielleicht fragt man sich, ob der Umfang dieses Aufsatzes wirklich für eine leichte
Produktauswahl spricht? Der Aufsatz enthält viele anwendungstechnische Hinweise,
Antworten auf Fragen, die bei Kundenkontakten häufig gestellt werden. Bei Kunden sind
zu bestimmten Themen Unsicherheiten zu erkennen und der Aufsatz gibt Hinweise auf
häufig vorkommende Fehler. Das Hintergrundwissen aus diesem Aufsatz soll eine noch
höhere Projektierungssicherheit erzielen.
2
Inhalt
Leichtere Produktauswahl für den Export nach Nordamerika –
Ein Leitfaden für Export-Weltmeister aus dem Maschinen- und Steuerungsbau
Warum werden die Belange der wichtigen Exportmärkte „USA und Kanada“
im deutschen Hauptkatalog Industrie so stark betont?
Grundlagen für die Approbationen und ihre rechtliche Bedeutung
Inspektor am Einsatzort der Maschine
Approbationsformen bei Komponenten von Eaton
Technische Daten und Approbationsstatus für Nordamerika
Elektrische Spannungsarten und Netzformen in Nordamerika
Codes und Standards in Nordamerika
Gerätearten in Nordamerika
Geräte für die Energieverteilung (Distribution Equipment)
Industrieschaltgeräte (Industrial Control Equipment)
Arten der Stromkreise in Nordamerika
Leistungsangaben für Industrieschaltgeräte
Motorschütze DILM und Spezialschütze DIL…
Kombination „Schütz und Überlastrelais“ („Non Combination Motor Starter“)
Motor Starter („Combination Motor Starter“)
IEC/EN Motorschutzschalter
Motorschutzschalter PKZ(M), PKE
Motorstarter ohne zusätzliches Kurzschlussschutzorgan, UL 508 Type E Self-Protected Combination Motor Controller
UL 508 Manual Type E Starter, handbetätigte UL 508 Type E Starter
UL 508 Type F Starter, fernschaltbare Type F Starter
Motorstarter für größere Motorleistungen
Motorschutz-Leistungsschalter, NZM…-ME…-NA
Leistungsschalter ohne Überlastschutz, NZM..-S(E)..-CNA
Leistungsschalter NZM...A(E)…-NA, NZM…A(E)F…-NA, NZM…VE…-NA, NZM…V(E)F…-NA
Leistungsschalter PKZM4- …-CB
Lasttrennschalter N, PN
Molded Case Switches NS…-NA
Strombegrenzung (Current Limiting)
Reihenschaltung von Schutzschaltern, Back-up-Schutz (Series Rating)
Betätigungsorgane für Leistungsschalter und Molded Case Switches
Türkupplungsdrehgriffe für Nordamerika
Leitungsschutzschalter FAZ (Supplementary Protectors)
UL/CSA Leistungsschalter FAZ…-NA, FAZ…-RT (Molded Case Circuit Breakers, MCCB)
Approbation von Schalt- und Schutzgeräten für den Einsatz in Nordamerika
Sicherungsunterteile und Schmelzsicherungen
Nockenschalter T, Lasttrennschalter P 1 und P 3
Softstarter und Frequenzumrichter
Softstarter DS7
Frequenzumrichter DC1 und DA1
easyRelay und MFD-Titan
Transformatoren und Drosseln
Schutzarten für Gehäuse und Geräte, die in die Oberflächen eingebaut werden. (Degree of Protection)
Stahlblechgehäuse und Installationstechnik
Stahlblech-Wandgehäuse CS
Isolierstoffgehäuse CI-…-NA
Sammelschienensysteme SASY 60i
Zusammenfassung
Literatur
2
4
4
5
6
8
10
12
12
12
12
13
13
14
14
16
16
17
17
20
20
21
21
23
24
24
25
25
25
26
26
28
28
29
29
30
31
32
32
32
32
33
33
35
35
35
36
36
38
Hinweis:
In Deutschland und Europa wird üblicherweise der Begriff „Approbation/Approval“
benutzt, obwohl der Begriff „Zertifizierung“ dem nordamerikanischen Sprachgebrauch entsprechen würde. Eine Zertifizeriung von Produkten erfolgt durch die
NRTL‘s (z.B. UL, CSA u.a.), eine Approbation (Akzeptanz) erfolgt durch die örtlichen Inspektoren der Authorities Having Jurisdiction (AHJ). In diesem Aufsatz
wird der Begriff „Approbation“ für die Zulassung durch die NRTL‘s verwendet.
3
Warum werden die Belange der wichtigen Exportmärkte
„USA und Kanada“ im deutschen Hauptkatalog Industrie
so stark betont?
Intensive Gespräche mit Maschinen-, Anlagen- und Schaltanlagenbauern unterschiedlicher Technologien und Betriebsgrößen
zeigten sehr übereinstimmend, dass die in diesem Segment
tätigen Kunden eine partnerschaftliche Unterstützung durch
den Lieferanten erwarten bzw. fordern. Warum?
Die Unterstützung der Exportgeschäfte nach Nordamerika ist
so wichtig und erfolgreich,
• weil die für diese Geschäfte notwendigen Produkte, durch
die Aktivitäten von Maschinen- und Schaltanlagenbauern,
besonders hohe, indirekte Exportanteile erzielen, die eine
besonders qualifizierte Darstellung rechtfertigen,
• weil weniger bekannte nordamerikanische Codes und Standards anzuwenden sind, die sich deutlich von den überwiegend angewandten IEC/EN-Normen unterscheiden,
• weil für diese Exportprojekte grundsätzlich approbierte
Geräte benötigt werden,
• weil die approbierten Geräte oft anders dimensioniert und
häufig in einer anderen Weise kombiniert und eingesetzt
werden müssen, als dies von IEC und EN her bekannt ist,
• weil bei der Projektierung zusätzlich weniger bekannte nordamerikanische Markt- und Gebrauchsgewohnheiten zu
berücksichtigen sind, die nicht in Büchern nachzulesen sind,
• weil diese Kunden mit dem eigenen, kompetenten Personal
Maschinen für die ganze Welt bauen möchten, ohne für die
Projektierung ihr spezifisches Maschinenbau-Know-how aus
dem Haus geben zu müssen,
• weil diese Firmen Schalt- und Schutzgeräte nicht bei Lieferanten kaufen wollen, die zu ihnen im Schaltschrankbau im
direkten Wettbewerb stehen,
• weil qualifizierte Schaltanlagenbauer dieses anspruchsvolle
Geschäftsfeld ausbauen wollen.
Die selbstbewussten und anspruchsvollen Kunden in diesem
Geschäftssegment sehen im neuen Hauptkatalog, dass sie
für alle Märkte weitgehend die gleichen Geräte von Eaton einsetzen können und sie sehen auch, dass es wieder neue, inte-
#53
ressante und effiziente Produkte für dieses Geschäftsfeld gibt.
Auch in der Zukunft ist der Katalog nicht das alleinige Medium
für den Kundenkontakt. Der Katalog ersetzt nicht den persönlichen Kontakt und die persönliche Beratung. Zwei Aspekte für
die Eaton Electric bekannt ist.
Die umfangreichen Verbesserungen im neuen Katalog sind die
direkte Reaktion auf sehr intensive Diskussionen mit unseren
exportierenden Kunden. Eaton hat die Bedürfnisse und Wünsche da abgeholt, wo die Produkte verarbeitet werden und wo
die Fragen entstehen; in den Planungsbüros und in den Werkstätten. Praktiker haben mit Praktikern diskutiert. Auch die
Erkenntnisse aus dem Produktsupport und aus vielen ExportSeminaren, die mit diesem Kundenkreis veranstaltet wurden, sind eingeflossen. Die Verbesserungen im Katalog sind
ein deutliches Signal, dass Eaton den Export für seine Kunden möglichst einfach gestalten will. Der Katalog stellt ausschließlich die Produkte von Eaton dar. In Einzelfällen, z.B. bei
Leistungsschaltern für größere Ströme, können die nationalen
Vertriebsgesellschaften der Eaton Electric ergänzend auf weitere approbierte Produkte des Eaton Konzerns zugreifen.
Dieser Aufsatz stellt die exportrelevanten Merkmale der wichtigsten Komponenten in kurzer Form vor 1. Tiefer gehende
Erläuterungen zum „Export nach Nordamerika“ bieten ausführliche Eaton Fachaufsätze 2 [1] und ein Kapitel des kostenlosen Schaltungsbuchs [2]. Erläuterungen zu speziellen Begriffen
der nordamerikanischen Codes und Standards findet man jetzt
zusätzlich im Glossar des Katalogs. Mit dem Begriff „Nordamerika“ bzw. mit der Abkürzung „NA“ sind in diesem Aufsatz
immer die USA und Kanada angesprochen.
Grundlagen für die Approbationen und ihre rechtliche
Bedeutung
In den USA verlangen die gesetzlich verankerte OSHA 3 und
der NEC/NFPA 70 4 die Approbation von Geräten und Anlagen. Die notwendigen Prüfungen und Zertifizierungen können
ausschließlich durch unterschiedliche „Nationally Recognized
Testing Laboratories“ (NRTL) erfolgen. Den größten Bekanntheitsgrad und die höchste Akzeptanz besitzen die Underwriter‘s
Laboratories (UL) 5. Alternativen können Zulassungen und die
Approbationszeichen von zugelassenen, amerikanischen Tochtergesellschaften deutscher Technischer Überwachungsvereine (TÜV) 6 oder z.B. von der auch im deutschsprachigen Raum
tätigen ETL-Intertek 7 bilden (Bild 1). Allein auf der Basis von
Prüfungen durch den Hersteller kann keine Approbation von
Produkten erfolgen. Es ist immer eine unabhängige „Third
Party-Prüfung und Zulassung“ notwendig. Das ist ein wesentliches Merkmal des nordamerikanischen Sicherheitssystems
für elektrotechnische Produkte.
Kanada hat eigenständige Standards und dort müssen alle elektrischen Betriebsmittel dem CEC/CSA-C22.1-09 8 entsprechen,
der ebenfalls verlangt, dass alle Geräte und Anlagen durch die
CSA 9 oder gleichwertige Gesellschaften approbiert sind.
1
LISTED
Bild 1: Zielmärkte für den Export von Maschinen und Anlagen, in denen
nicht nach den Normen der IEC oder nach EN gearbeitet wird und Beispiele für die Approbationszeichen verschiedener „Nationally Recognized Testing Laboratories“.
4
2
3
4
5
6
7
8
9
Stand der beschriebenen Codes und Standards, sowie der Entwicklungs- und
Approbationsstand: Januar 2010
siehe: http://www.moeller.net/de/company/news/publications/index.jsp, die
Aufsätze können auch als deutsch- oder englischsprachige Druckschriften
kostenlos angefordert werden.
Occupational Safety and Health Administration, http://www.osha.gov
National Electrical Code [3]
UL, http://www.ul.com
z.B. TUV Rheinland of North America, Inc., http://www.tuv.com/us,
TÜV SÜD America http.//www.tuev-sued.de
http://www.intertek.com, http://www.intertek.de
Canadian Electrical Code [4]
Canadian Standards Association, http://www.csa.ca
#53
1)
2)
3)
4)
5)
6)
Bild 2: Approbationszeichen verschiedener NRTL, die jeweils sowohl in den
USA, als auch in Kanada Anerkennung finden sollen.
1) UL, Listed, 2) UL, Recognized Components, 3) CSA, Listed,
4) ETL Intertek, Listed, 5) TUV Rheinland of North Amerika, Listed,
6) TÜV SÜD Amerika
Infolge der Handelsbeziehungen im Rahmen der NAFTA-Verträge 10 gibt es zusätzlich zu den schon bekannten UL oder CSAZulassungen schon seit vielen Jahren die Möglichkeit, bei allen
Approbationsgesellschaften jeweils eine gemeinsame Zulassung für die USA und Kanada zu beantragen. Die Geräte tragen
dann ein Logo, das in beiden Regionen Anerkennung finden soll
(Bild 2). Von Eaton wurde bisher selten Gebrauch von dieser
Approbationserleichterung gemacht, weil diese KombinationsApprobationen von lokalen Inspektoren und Endverbrauchern
immer noch nicht voll akzeptiert werden. Es ist sogar eine
nachlassende Akzeptanz zu beobachten. Darüber wird auch von
Maschinenbau-Unternehmen berichtet. Für Eaton ist es wichtig, unseren Kunden vermeidbare Probleme mit approbierten
Geräten in Nordamerika zu ersparen. Deshalb arbeitet Eaton
auch ausschließlich mit den nordamerikanischen Hauptverwaltungen der Approbations-Gesellschaften zusammen. Eaton ist
selbst in amerikanischen Normenausschüssen vertreten.
Inspektor am Einsatzort der Maschine
Eine wesentliche Besonderheit des nordamerikanischen Marktes besteht darin, dass gewerbliche und industrielle, elektrische Einrichtungen, bis auf wenige Ausnahmen, vor der ersten
Benutzung, am vorgesehenen Einsatzort, durch Inspektoren
(Authorities Having Jurisdiction, AHJ) auf gesetzlicher Basis
abgenommen werden müssen. Die Inspektoren, auch „Electrical Inspectors“, „Approval Agency Representatives“ 11 oder
„Code Enforcement Officers“ genannt, können den Betrieb
von beanstandeten Maschinen oder Anlagen rechtsverbindlich verbieten. Letztendlich können dann nur Nachbesserungen
eine Inbetriebnahme ermöglichen. Dabei muss man beachten,
dass die ausländische Herstellerfirma diese Nachbesserungen
in Nordamerika nicht immer mit eigenem Personal durchführen darf.
Es gibt unterschiedliche Wege, wie die AHJ’s von Neuanlagen
erfahren, z.B. über Bauanträge, Stromlieferanten, Versicherungen. Ein anderer Weg ist die Meldung durch den Betreiber. In
Nordamerika sind die Arbeitgeber verpflichtet sichere Arbeitsplätze für ihre Mitarbeiter bereitzustellen. Wenn der Arbeitgeber auch von seiner Seite aus mit den lokalen Inspektoren
zusammenarbeitet, wird das als Zeichen seiner Fürsorge für
seine Mitarbeiter gewertet. Wenn der Inspektor etwas beanstandet, kann das durchaus wirksamer sein, als eine Beanstandung durch den Betreiber. Es kann sehr empfehlenswert sein,
sich bereits in der Projektierungsphase von komplexen Anlagen
mit dem örtlich zuständigen Inspektor zu Situationen, die in den
Codes und Standards nicht eindeutig beschrieben sind, abzustimmen. Der Inspektor (AHJ) kann bei Bedarf weitere, örtliche
Begutachtungen durch ein NRTL anordnen.
10 North American Free Trade Agreement, Nordamerikanisches Freihandelsabkommen
11 Im Aufsatz wird über verschiedene Inspektoren geschrieben. Die Inspektoren
der Approbations-Gesellschaften würde man als „Certification Agency Representatives“ bezeichnen.
Die Inspektoren überzeugen sich unter anderem von der Approbation aller verarbeiteten Komponenten. Mit der Approbation der Komponenten alleine ist es aber noch nicht getan. Die
Komponenten müssen eine Approbation nach dem richtigen
Standard für den jeweiligen Einsatz besitzen (Art der Schaltanlage, Art der elektrischen Last, usw.). Die approbierten Komponenten müssen entsprechend der Codes NEC bzw. CEC
und der anzuwendenden Standards korrekt dimensioniert,
kombiniert und eingesetzt sein. Durch die bereits vom Komponentenhersteller veranlasste Approbation von „Gerätekombinationen“, z.B. von Motorstarter-Kombinationen, lassen sich
meistens bessere technische Daten erreichen, als dies bei der
bloßen Kombination der Einzelgeräte ohne Kombinationsprüfungen möglich ist. Das liegt daran, dass sich die Komponenten
bei den Schaltaufgaben gegenseitig unterstützen. Kurzschlussströme werden bei diesen Kombinationen durch mehrere,
in Reihe liegenden Kontakten unterbrochen. Jeder Kontakt
hat nur einen Bruchteil der Lichtbogenspannung zu unterbrechen. Bei Eaton werden vielfach sehr schnelle, strombegrenzende Kontakte zur Optimierung des Schaltvorgangs eingesetzt
(Bild 3). Bei modernen Leistungsschaltern sind das z.B. hochdynamische Rotationskontakte. Ein Teil der LeistungsschalterBaugrößen besitzt die zusätzliche Approbation für das „Current
Limiting“ 12, ein weiteres im Katalog angegebenes Auswahlkriterium. Das Erreichen der bestmöglichen Performance ist z.B.
für ein optimales „Overall Short Circuit Current Ratings“ 13 der
gesamten Schaltanlage wichtig.
Schaltgeräte mit strombegrenzender Wirkung. Wie wirkt
die Strombegrenzung?
1
F
Um stromdurchflossene Leiter bilden sich Kraftfelder, die
sich bei einer Stromschleife mit
entgegengesetzter Stromflussrichtung abstoßen. Dieser dynamische, physikalische Effekt wird
F
bei strombegrenzenden Schaltgeräten genutzt.
Prinzipdarstellung eines strombegrenzenden Kontaktsystems. Die
abstoßende Kraft ist etwa F ~ I2.
a = bewegliches Schaltstück
Bild 3: Parallele, vom Strom durchflossene Leiter erzeugen abstoßende
Kräfte. Bei hohen Kurzschlussströmen führt dieser Effekt zu dynamischen
Abhebungen (Öffnen der Kontakte ohne Schaltbefehl).
Viele Maschinen- und Schaltanlagenbauer lassen ihre Endprodukte (z.B. Maschinen, Anlagen 14) bereits am Produktionsort,
z.B. in Europa, untersuchen und approbieren oder sie besitzen
sogar eigene zugelassene (approbierte) Werkstätten, die die
Schaltschränke „labeln“ dürfen. Das Approbations-Label einer
Approbationsgesellschaft im Schaltschrank erleichtert meistens
die Abnahme durch den AHJ. Es kann ihn von einem Teil seiner
persönlichen Verantwortung entlasten. Ein Approbationslabel
(Bild 4) kann allerdings keinesfalls die Akzeptanz der Lieferung durch den örtlichen Inspektor erzwingen. Ein weiterer Vorteil einer Abnahme beim Hersteller besteht darin, dass etwaige
12 Das Current Limiting reduziert den Durchlassstrom und die Durchlassenergie
eines Schalters auf einen Bruchteil eines zu unterbrechenden Kurzschlussstromes.
13 SCCR, Kurzschlussfestigkeit der Schaltanlage, nach UL 508A, Supplement
SB 4
14 Unter einer Anlage wird hier eine Gruppe von Maschinen verstanden, die
abhängig zusammenwirken
5
(bei „Recognized Components“) 18 bezeichnet. Beide Gruppen
weisen folgende wesentliche Merkmale auf:
Bild 4: Beispiel für ein Approbations-Label für einen Schaltschrank, für ein
„Listed Enclosed Industrial Control Panel“.
Nachbesserungen meistens am Ort der Herstellung leichter,
schneller und kostengünstiger durchgeführt werden können,
als später beim Betreiber.
Approbationsformen bei Komponenten von Eaton
Die Codes und Standards der USA und Kanadas weichen von
denen anderer Industrieländer, in denen nach den IEC/EN-Normen 15 gearbeitet wird, z. T. stark ab. Es sind beispielsweise
nur geringere Erwärmungen zulässig, was zu Reduzierungen
der zulässigen Betriebsströme führen kann. Die zu IEC und EN
unterschiedlichen Codes und Standards können unterschiedliche Approbationsarten durch die Gerätehersteller erforderlich
machen. Bei Eaton werden approbierte Elektronik-, Schalt- und
Schutzgeräte in zwei Gruppen realisiert:
1) vorzugsweise und überwiegend als Weltmarktgeräte, mit
folgenden wesentlichen Merkmalen:
• Weltmarktgeräte erfüllen alle Gerätestandards und Produktnormen und sie besitzen alle relevanten Approbationen und
Zulassungen 16, einschließlich der nordamerikanischen Approbationen.
• Weltmarktgeräte können weltweit eingesetzt werden, allerdings teilweise mit unterschiedlichen technischen Daten.
• Weltmarktgeräte besitzen Leistungsschilder, die alle wichtigen technischen Daten für die weltweite Anwendung und
für die Anwendung in den USA und Kanada enthalten.
• Für den ungehinderten Verkauf in den Ländern der Europäischen Union sind die Weltmarktgeräte zusätzlich mit dem
europäischen CE-Zeichen gekennzeichnet.
• Sie sind gemäß UL und CSA Standards approbiert und sie
können in den USA und in Kanada eingesetzt werden und
auch überall dort in der Welt, wo ebenfalls, z.B. auf Wunsch
des Endkunden, UL- und CSA-Approbationen verlangt werden bzw. wenn die Übereinstimmung mit nordamerikanischen Standards verlangt wird 19.
• Die Nordamerika-Varianten tragen Leistungsschilder, die
mindestens alle wichtigen Daten für die Anwendung in den
USA und Kanada enthalten. Da diese Geräte aber auch von
den USA oder Kanada aus exportiert werden sollen, weisen
die Leistungsschilder meistens auch Daten nach IEC/EN-Normen auf. Nordamerika-Varianten, die auch mit IEC/EN-Daten
gekennzeichnet sind, tragen zusätzlich das CE-Zeichen und
das CCC-Zeichen für China 20.
• Sie sind weitgehend identisch mit den IEC/EN-Geräten der
gleichen Typenreihe. Sie besitzen jedoch gelegentlich Detailunterschiede konstruktiver Art oder manchmal reduzierte
technische Daten, so, wie es die Standards oder Approbationen verlangen. Wenn die teilweise eingeschränkten technischen Daten kein Hindernis darstellen, können diese Geräte
weltweit, wie Weltmarktgeräte, eingesetzt werden. Namhafte Kunden von Eaton Electric setzen bereits die Nordamerika-Varianten von Eaton weltweit ein, um die Anzahl der
insgesamt in ihren Firmen eingesetzten Typen/Varianten zu
reduzieren.
Die IEC/EN- und die NA-Varianten besitzen, bis auf seltene
Ausnahmen, die gleichen Außenabmessungen und es können meistens (approbationsabhängig) die gleichen Zusatzausrüstungen, wie z.B. die Hilfsschalter, Spannungsauslöser oder
Fernantriebe, verwendet werden. Es dürfen in Nordamerika
lediglich approbierte Zusatzausrüstungen eingesetzt werden.
Bei den Produkten von Eaton wurden selbstverständlich auch
die Zusatzausrüstungen approbiert. Es gibt zusätzlich mehrere
Zusatzausrüstungen, die entwickelt wurden, um auch spezielle,
nordamerikanische Markt- und Gebrauchsgewohnheiten zu
berücksichtigen. Das gilt z.B. für die Betätigungsmittel (Griffe)
von handbetätigten Schaltern in Hauptstromkreisen; speziell für
Hauptschalter/ Netztrenneinrichtungen 21 (Bild 5).
Beispiele für Weltmarktgeräte von Eaton sind:
Befehls- und Meldegeräte, Nockenschalter, Positionsschalter,
Schütze, Motorschutzschalter und -relais, Mess- und Schutzrelais, elektronische Geräte und Systeme, frei programmierbare Steuerungen. Das sind im Wesentlichen all die Geräte, die
unter die Standards UL 508 und CSA-C22.2 No. 14-05 [5] fallen.
Die Arten der realisierten Approbationen für die USA und
Kanada fließen in die Typbezeichnungen der nordamerikanischen Varianten eines Geräts ein. Die Geräte werden durch
einen Zusatz zum Gerätetyp gekennzeichnet. Die Tabelle 1
zeigt die bei Produkten der Moeller® series von Eaton verwendeten Typenzusätze und die unterschiedlichen Approbationszeichen, die man auf den Leistungsschildern findet.
2) Gerätevarianten für Nordamerika oder für den Rest der Welt
Diese Geräte wurden durch Modifikationen aus IEC/EN-Geräten
entwickelt, wenn sich die Anforderungen aller Standards und
Produktnormen nicht oder nur unwirtschaftlich in einer einzigen
Produktreihe vereinen lassen. Zum Teil fallen stückzahlabhängige Approbationskosten an, die möglichst nur für die Produkte
gezahlt werden sollen, die exportiert werden.
Spezielle Nordamerika-Varianten wurden bei Produkten der
Moeller® series von Eaton bei den Leistungsschaltern NZM,
Molded Case Switches NS…-NA und den (Leitungs-)schutzschaltern FAZ (siehe die Zusatzinformationen zu FAZ, FAZ-NA,
FAZ-RT) realisiert.
Bei Eaton werden die Produkte als der Moeller® series „NAGeräte“ (bei „Listed Components“) 17 oder „CNA-Geräte“
Die Underwriter’s Laboratories (UL) unterscheidet nach der
Tabelle 1 zwischen „Listed Devices“ und „Recognized Components Devices“. Diese Unterscheidung machen andere NRTL’s
nicht, weil sie oft auch nur komplette Produkte zertifizieren und
15 International Electrical Commission, http://www.iec.ch, EN = Europäische
Normen
16 siehe die Approbationsübersichten im Hauptkatalog
17 Vollwertige Approbation, bei FAZ…-RT besitzt „RT“ als Ausnahme die gleiche
Bedeutung, wie „NA“
18 Approbation mit Einschränkungen
19 z.B. im Off-Shore Bereich, oder wenn man die Notwendigkeit sieht, Anlagen
an unterschiedlichen Plätzen weltweit einzusetzen.
20 Für weitere Approbationen oder Zulassungen, siehe die Approbationsübersichten im Hauptkatalog.
21 Supply Circuit Disconnecting (Isolating) Means
6
daher diesen Differenzierungsbedarf nicht haben. Die GeräteHersteller können nicht wählen, wie ein Produkt approbiert
wird. Die Approbationsform ergibt sich aus den Standards. Die
Tabelle 2 stellt die Unterschiede bei der Projektierung und Verarbeitung dieser Komponenten dar. Der Einsatz von „Recognized Components“ erfolgt durch die Verarbeiter häufig und
fälschlicherweise ohne die Beachtung der in den Produkt-Standards enthaltenen Zusatzbedingungen (CoA) 22. Dank der Marktdominanz von UL ist dies den unterschiedlichen Inspektoren
22 CoA = Condition of Acceptability
5
7
6
4
8
10
9
3
2
Typen- Art der Approbation
zusatz
-NA
-CNA
Approbationszeichen
Das Gerät ist als Einzelgerät
für den Einsatz in den USA
als „Listed Component“
approbiert und es ist für
Kanada eine „Certified
Component“.
Das Gerät ist als Komponente für den Einsatz in den
USA bei UL als „Recognized Component“ approbiert und es ist für Kanada
als Einzelgerät eine „Certified Component“.
Für den Einsatz in den USA
müssen bei der Verarbeitung häufig Zusatzbedingungen, „Conditions of
Acceptability, CoA“, nach
nordamerikanischen Standards eingehalten werden.
#53
#53
1
23
Tabelle 1: Approbationszeichen der Nordamerika-Varianten ….-NA und
….-CNA.
12
11
12
22
Listed Devices
13
Komplette, eigenständig einsetzbare Geräte
21
• Geräte zugelassen für
„Field Wiring“
18
19
15
20
14
16
• „Field Wiring“ schließt
„Factory Wiring“ ein
17
1 Leistungsschalter oder
Molded Case Switch
2 IP2X Fingerschutz
3 Anschlussabdeckung,
ausbrechbar
4 Abdeckung
5 IP2X Fingerschutz für
Abdeckung
6 Tunnelklemme
7 Rahmenklemme
8 Steuerleitungsanschluss
9 Geräteadapter für
Sammelschienen
10 Clipsplatte
11 Abstandhalter
12 Hilfsschalter mit Doppeloder Einfachkontakt
13 Rückseitiger Antrieb
14 Antrieb für Seitenwandeinbau
15 Zusatzhandgriff NA
16 Verlängerungsachse
mit Kupplung
17 Türkupplungsdrehgriff
18 Drehgriff auf Schalter
19 Bezeichnungsschild
20 Blendrahmen
21 Fernantrieb
22 Seitenhebelantrieb NA
23 Unterspannungs-,
Arbeitsstromauslöser
Bild 5: Systemdarstellung der Kompakt-Leistungsschalter NZM1 bis NZM4.
Das System der Leistungsschalter wird durch die Molded Case Switches
NS1 bis NS4 ergänzt. Die Grafik zeigt die wesentlichen Systembausteine
des sehr universell einsetzbaren Produktsystems. Die dargestellte NA-Ausführung berücksichtigt abweichende Marktgewohnheiten. Die abgebildeten
Zusatzausrüstungen sind ebenfalls für den nordamerikanischen Markt approbiert.
Recognized Component
Devices
Geräte, die ergänzt werden
müssen oder bei deren Verarbeitung Bedingungen erfüllt
werden müssen
• Geräte sind als Bausteine
nur zugelassen für
„Factory Wiring“
• Die Geräte müssen mit
weiteren Komponenten
komplettiert werden, bzw.
sie werden als Komponenten in Endprodukte eingebaut.
• Einsatzbedingungen,
„Conditions of Acceptability (CoA)”, des Herstellers beachten! Hinweise
in UL 508A SA1 beachten.
Hilfe: „Category Control
Numbers“
Für die Verarbeitung vor Ort
und für den Einbau in Steuerungen, die werksseitig oder
in Werkstätten komplett verdrahtet werden.
Geräte müssen entsprechend der Einsatzbedingungen von qualifiziertem
Personal ausgewählt werden, für den Einbau in Steuerungen, die werksseitig oder
in Werkstätten von fachlich
geschultem Personal komplett projektiert, verdrahtet
und geprüft werden.
Kennzeichnung:
Kennzeichnung:
Tabelle 2: Bei UL wird zwischen „Listed Devices“ und „Recognized Components Devices“ unterschieden. Die Folgen werden in der Tabelle
beschrieben (Devices = Geräte)
7
20/14
Isolierstoffgehäuse CI
Leergehäuse
Verteilergehäuse für Nordamerika
CI...-NA
HPL20014DE
a
LeergehäuseVerteilergehäuse für Nordamerika
Abmessungen
Einbautiefe
Breite
Höhe
Tiefe
mm
mm
mm
Typ
Artikel-Nr.
mm
Preis
pro Stück
VPE
Verteilergehäuse mit Deckel und Flanschen
125
234
296
175
150
421
296
150
125
421
296
175
150
421
296
225
200
421
421
150
125
421
421
175
150
421
421
225
200
421
421
275
225
421
546
225
200
421
796
225
200
421
796
275
250
CI23-125-NA
002234
CI23-150-NA
002237
CI43-125-NA
002238
CI43-150-NA
002241
CI43-200-NA
002242
CI44-125-NA
002245
CI44-150-NA
002246
CI44-200-NA
002249
CI44-250-NA
002250
CI45-200-NA
264024
CI48-200-NA1)
002253
CI48-250-NA1)
002254
122,00
1 Stück
57
122,00
127,00
1 Stück
57
57
153,00
127,00
57
57
157,00
153,00
57
57
164,00
127,00
57
57
153,00
211,00
57
157,00
57
164,00
220,00
57
57
57
c
211,00
57
229,00
220,00
57
CI45-200-NA
264024
CI48-200-NA1)
002253
CI48-250-NA1)
002254
229,00
57
244,00
57
256,00
57
371,00
57
57
256,00
244,00
57
371,00
57
57
256,00
57
416,00
57
371,00
416,00
57
57
Verteilergehäuse mit Tür und Flanschen1)
• Deckel durchsichtig mit Tür, plombierbare Deckelverschlüsse
• Tür durchsichtig mit Griffverschlüssen und Türöffnungswinkel 180°
• Türanschlag nachträglich nach links, rechts, oben oder unten veränderbar
234
296
166
416,00
125
234
296
191
150
421
296
166
125
421
296
191
150
421
296
241
200
421
421
166
125
421
421
191
150
421
421
241
200
421
421
291
250
421
796
241
200
421
796
291
250
421
796
241
200
421
796
291
250
Hinweise
HPL0200-2010de-DE
CI23-125/T-NA
002235
CI23-150/T-NA
002236
CI43-125/T-NA
002239
CI43-150/T-NA
002240
CI43-200/T-NA
002243
CI44-125/T-NA
002244
CI44-150/T-NA
002247
CI44-200/T-NA
002248
CI44-250/T-NA
002251
CI48-200/T-NA
002252
CI48-250/T-NA
002255
CI48-200/2T-NA
002256
CI48-250/2T-NA
002257
175,00
b
1 Stück
57
176,00
57
250,00
57
d
57
252,00
57
Information relevant for export to North America
255,00
57
352,00
57
359,00
57
370,00
57
379,00
57
508,00
57
554,00
57
611,00
57
657,00
57
Information relevant for export to North America
Product Standards
UL File No.
UL CCN
CSA File No.
CSA Class No.
NA Certification
Specially designed for NA
Suitable for
Degree of Protection
1 Stück
57
CI23-125-NA
002234
CI23-150-NA
002237
CI43-125-NA
002238
Euro
RG
• Schutzart IP65
• Unterteil RAL7032, an allen 4 Seiten mit abnehmbaren glatten Flanschen bestückt
• Befestigungslaschen für Wandbefestigung
• Deckel durchsichtig, plombierbare Deckelverschlüsse
234
296
150
122,00
UL 508A; CSA-C22.2 No.94; IEC/EN 60529; CE marking
E54120, E337418
NITW
27130
3211-07
UL Listed, CSA certified
Yes
Industrial Control Panels
IEC: IP65; UL/CSA Types 1, 12, 13, 4X, indoor only
1)IEC: IP65; UL/CSA Types 1, 12,13, indoor only
Product Standards
UL File No.
UL CCN
CSA File No.
CSA Class No.
NA Certification
Specially designed for NA
Suitable for
Degree of Protection
UL 508A; CSA-C22.2 No.94; IEC/EN 60529; CE marking
E54120, E337418
NITW
27130
3211-07
UL Listed, CSA certified
Yes
Industrial Control Panels
IEC: IP65; UL/CSA Types 1, 12, 13, 4X, indoor only
1)IEC: IP65; UL/CSA Types 1, 12,13, indoor only
www.eaton.com
Bild 6: Beispiel für die Kennzeichnung für den nordamerikanischen Markt approbierter Artikel im Hauptkatalog 2010
bekannt, die deshalb den richtigen Einsatz der Geräte besonders
genau kontrollieren. Ein fehlerhafter Einsatz von Recognized
Components fällt den Inspektoren mit großer Wahrscheinlichkeit auf, da sie häufig auf UL-Daten zurückgreifen müssen. Die
Fehler führen häufig zur Verweigerung der Inbetriebnahme und
es werden Nachbesserungen erforderlich. Hier ist also bereits
bei der Projektierung eine besondere Sorgfalt notwendig. Große
Probleme können entstehen, wenn im Schaltschrank kein Platz
für Nachbesserungen 23 vorhanden ist. In Kanada differenziert
man ebenfalls nicht zwischen „Listed“ oder „Recognized Components“, aber man beginnt damit kritische „Certified Components“, die in den USA nur als Recognized Components
approbiert werden können, mit einem kleinen, ausgefüllten
Dreieck auf dem Leistungsschild zu kennzeichnen.
Technische Daten und Approbationsstatus für Nordamerika
Alle für den nordamerikanischen Markt approbierten technische Daten findet man für die Projektierung von Schaltanlagen, z.B. für Control Panels für die elektrische Ausrüstung von
Maschinen und Anlagen 24, im Hauptkatalog. Energieverteilungsanlagen werden selten exportiert und für sie wären teilweise weitere Approbationen erforderlich 25. Auch eine für die
Herstellung von Industrial Control Panels approbierte Werkstatt benötigt eine weitere Approbation, um Energieverteiler für
23 z.B. Einbau von fehlenden Vorschaltschutzorganen, Austausch von Supplementary Protectors durch Leistungsschalter, getrennte Verlegung von
besonderen Stromkreisen, usw.
24 z.B. Industrial Control Panels for Machinery, UL 508A und NFPA 79
25 z.B. Prüfungen in den spezifischen Verteilergehäusen
8
Nordamerika bauen und mit einem Approbationslabel versehen
zu können. Wer Schaltanlagen für Nordamerika projektiert, baut
und prüft muss die anzuwendenden nordamerikanischen Standards unbedingt vorliegen haben.
Erstmalig erfolgt im deutschen Katalog 2010, auf den Auswahlseiten, zunächst eine klare, artikelgenaue Kennzeichnung der
für den nordamerikanischen Markt approbierten Produkte, mit
den Flaggen der USA und Kanadas. Wenn alle Artikel auf einer
Seite oder Doppelseite approbiert sind, ist die Seite oder Doppelseite in der Kopfleiste nur einmal mit den Flaggen gekennzeichnet (Bild 6). Wenn auf einer Seite oder Doppelseite auch nicht
für Nordamerika approbierte Artikel angeboten werden, sind die
approbierten Artikel in Gruppen oder artikelgenau in der Spalte
„Verpackungseinheit bzw. VPE“ mit Flaggen gekennzeichnet.
Diese Spalte wurde für die Kennzeichnung gewählt, weil in dieser Spalte eine artikelgenaue Zuordnung möglich ist, ohne eine
weitere Spalte einzuführen. In dieser Spalte werden z. T. mehrere Artikel, für gleiche Zuordnungen, mit einer offenen Hakenklammer zusammengefasst. Es wurden bis zu 13 Kriterien für
die Kennzeichnung der einzelnen Artikel in die Produktdatenbank
eingepflegt. Die Daten stehen auch für den Online Katalog und
für Datenblätter zur Verfügung, die der Kunde vom Online Katalog aus selbst im PDF Format speichern und ausdrucken kann.
Leider reicht eine bloße Kennzeichnung, z.B. mit den Flaggen
im Katalog und mit den Approbationszeichen auf den Geräten,
nicht immer für den Nachweis der Approbation gegenüber den
Inspektoren aus. Es kommen auch manchmal Zweifel an der
Zulässigkeit des Einsatzes approbierter Artikel für bestimmte
Category Control Numbers (CCN) nach UL und Nummern der Approbationsakten für wichtige Produkte von Eaton (Auszug)
Inspektoren suchen Informationen über Produktapprobationen vorzugsweise über die Category Control Numbers
Geräteart
Typ
Standard
UL 508 Type E Motorstarter
PKZM0+BK.. UL508
UL 508 Type E Manual Self-Protec- PKZM4+BK..
ted Combination Motor Controller
UL 508 Type E Motorstarter
UL 508 Type E Self-Protected
Combination Motor Controller
MSC-DE-...SP
UL 508 Type F Motorstarter
UL 508 Type F Self-Protected
Combination Motor Controller
PKZM..+BK.. UL508
+DILM
MSC
NZM-Zubehör
NZM Handles, Accessories
NZM..-X...
Leistungsschütze
Contactors
Softstarter
Soft Start Devices
Frequenzumrichter
Frequency Inverters
Vector Frequency Inverters
Klassifizierung
Listed Self-Protected Combination
Motor Controller
Paragraph
Reference,
Tabelle
SA1.1
UL508A
30.1.6
31.1.4
33.1.1
34.1.1
Category Control
Numbers (CCN) USA
Weitere Angaben zum Approbationsumfang
siehe Reports (CCN gilt nicht für Kanada)
Listed
Recognized USA:
UL-Report
E-File No.
NKJH
-
Kanada:
CSA Master Contact 165628
Certificate No.
E123500
1183570
E123500
2508766
Class No.
3211 08
Listed Self-Protected Combination
Motor Controller
30.1.6
31.1.4
33.1.1
34.1.1
NKJH
-
E123500
UL489
Listed Circuit
Breaker Accessories, Disconnect
Handles
30.1.7
DIHS
-
E140305
1467680, 1501807
DILEM
DIL..M
DILM...
DILMC...
DILMF...
DILK
RA-MO
UL508
Listed Magnetic
Motor Controller
33.1.1
33.1.3
45.1.1(a)
NLDX
-
E29096
1017504, 1017510, 3211 04
1017580, 1086090,
1115237, 1562824.
1563064, 1585868,
1607103, 1624966,
1639421, 1740217,
1759091, 1806980,
1832670
DM4
UL508
Listed Solid-state
Motor Controler
33.1.1
42.3.1
90.4.2
NMFT
-
E208760
UL508C
Listed Power
Conversation
Equipment
33.1.2
90.4.2
NMMS
-
E172143
cUL,
gleiche
UL-Akte
UL1077
Recognized
Supplementary
Protector
40.1.3
-
QVNU2
E177451
204453
(nicht
FAZ-T)
DS7
DA1/DC1
Leitungsschutzschalter Miniature
FAZ
Circuit Breakers for Supplementary FAZ-T
Protection
E251034
3211 04/
3211 06/
3211 08
1437 01
cUL,
gleiche
UL-Akte
Tabelle 3: „Category Control Numbers“ (UL) und „Classes“ (CSA)” erleichtern die Suche nach Komponenten in Approbationsdatenbanken. Es gibt grobe
Äquivalenzlisten für die Zuordnung von Catergory Control Numbers bzw. Classes. (Auszug einer Zuordnung von Geräten zu Category Control Numbers und
Classes.
Bedeutung der Category Control Numbers
CCN ohne Endziffer
UL-Listed
CCN mit Endziffer 2
UL-Recognized
CCN mit Endziffer 7
cUL-Listed, die Approbation ist mit
gültig für Kanada
CCN mit Endziffer 8
cUL-Recognized, die Approbation ist
mit gültig für Kanada
Tabelle 4: Aus dem Aufbau der von Underwriter‘s Laboratories (UL) genutzten „Categorie Control Number“ kann man erkennen, ob es sich um Listed
oder Recognized Components handelt und ob es sich um eine Doppelapprobation für beide Regionen handelt.
Anwendungen auf. In solchen Fällen muss man die Nummern
der Approbationsakten, also der „Certification Reports“ kennen
oder sogar Zugang zu diesen Dokumenten haben. Um dies zu
erleichtern werden nun in einer Spalte „Information relevant for
export to North America“ rechts auf den Auswahlseiten oder
gelegentlich in einer Fußzeile, die Nummern der Certification
Reports von UL und CSA angeben. Ergänzt werden diese Informationen durch die Angabe der maßgeblichen „Categorie Control Numbers“ (UL) 26 bzw. der „Classes“ (CSA) 27 (Tabellen 3
und 4).
26 Kategorisierungssystem in den USA, entsprechend UL White Book, UL 508A
27 Kategorisierungssystem in Kanada, entsprechend CSA
Der Kunde kann die wichtigsten Auszüge aus den Certification
Reports für die meisten approbierten Artikel über die Eingabe
der Typengruppe, z.B. „DILM…“, und der Approbationsgesellschaft in der Internet-Approbationsdatenbank von Eaton 28
finden. Leider sind die nicht von Eaton selbst erstellten Approbationsakten häufig unübersichtlich und nicht leicht zu lesen.
Teilweise werden auch die Typen der approbierten Produkte
mit unterschiedlicher Genauigkeit dargestellt. Die Inspektoren
der Approbationsgesellschaften können zusätzlich, von ihrer
Einsatzstelle aus, über das Internet Einblick in die kompletten
Approbationsakten bei ihrer Gesellschaft nehmen.
Bei Schwierigkeiten, die oft lediglich auf Missverständnissen
beruhen, nehmen Sie bitte Kontakt zu Eaton Electric auf. Trotz
guter Kenntnisse der Codes und Standards und guter Darstellung der Produkte im Katalog werden immer Fragen offen bleiben, die man nur mit dem Gerätehersteller klären kann. An der
Verbesserung und Ergänzung der Approbationssituation wird
permanent gearbeitet. Dadurch wird sich der Approbationsstand während der Laufzeit des Hauptkatalogs ändern. Änderungen werden zeitnah in die Internet-Datenbank und in den
Online Katalog von Eaton Electric 29 eingepflegt. Die Approbations-Gesellschaften pflegen ebenfalls ihre Datenbanken. Über
den Online Katalog können jederzeit aktuelle Datenblätter zu
den Produkten dynamisch erstellt, im PDF-Format gespeichert
und ausgedruckt werden.
28 https://wss.moeller.net/approbationen
29 de.ecat.moeller.net
9
Weitere Zugänge zu den Certification Reports bestehen direkt
über die Datenbanken der Approbationsgesellschaften:
Single Phase Systems
Neutral
• zur Datenbank von UL erfolgt der Zugang über die Adresse:
„http://database.ul.com/cgi-bin/XYV/template/
LISEXT/1FRAME/index.html“
• für CSA ist es die Adresse
„http://directories.csa-international.org/“.
Bei CSA stimmen die Nummern der Certification Reports in
der CSA-Datenbank nicht immer mit den Nummern der Approbationsakten, die Eaton ausgehändigt wurden, überein. Deshalb sollte man bei der Nutzung der CSA-Datenbank die „Class
Number“ (von der Auswahlseite im Hauptkatalog) eingeben.
Aber auch die CSA-File No. von der Katalogseite wird zum
direkten Zugang führen. In den Certification Reports in den
Datenbanken der Approbationsgesellschaften kann man in
der Regel nur sehen, ob ein Gerät approbiert ist und nicht die
approbierten Daten.
Für Produkte mit Approbationen als Weltmarktgeräte findet
man weitere technische Daten am Ende des jeweiligen Katalog-Kapitels, wo auch die IEC/EN-Daten dargestellt werden.
Obwohl die Schütze und Motorstarter ebenfalls als Weltmarktgeräte approbiert sind, gibt es für diese Produkte besondere
Auswahlseiten, die die nordamerikanischen Spannungen und
die approbierten HP-Leistungen berücksichtigen. Da bei Exportmaschinen und -anlagen häufig Motoren mit kW-Leistungen
verwendet werden, muss man damit rechnen, dass die Inspektoren die kW-Leistungen in HP-Leistungen 30 umrechnen und
dann dem NEC/CEC die Normströme für die nächst größeren
Standard-Motoren mit Leistungsangaben in HP entnehmen.
Das kann u. U. dazu führen, dass größere Leitungsquerschnitte
notwendig werden. Deshalb sollte der Projekteur von vorn herein diesen Dimensionierungsweg einhalten. Ergänzend sind
nach den nordamerikanischen Codes und Standards oft weitere
Korrekturfaktoren für die Dimensionierung von Komponenten
und Leitungen zu beachten, die man IEC/EN nicht kennt.
Für die Nordamerika-Varianten der Leistungsschalter NZM
und Molded Case Switches NS…-NA enthält der Hauptkatalog umfangreiche Auswahlseiten mit der Kopfleiste „Leistungsschalter für UL/CSA, IEC“. Hier werden z.B. Schalter mit fest
eingestellten Überlastauslösern (NZM…-AF…-NA) angeboten,
die man in Nordamerika in Motorstartern für größere Motorleistungen mit einem Schütz und Überlastrelais kombiniert
(3-Komponenten-Motorstarter). Schalter mit fest eingestellten
Überlastauslösern sind in IEC/EN-Ländern unüblich. Die Schalter der Baugröße NZM..2..-NA decken zusätzlich die Strombereiche der Schalter NZM..1..-NA ab, um beispielsweise für
kleine Ströme auch hohe Schaltleistungen bereitzustellen. Insgesamt gibt es mehr Schaltertypen für den nordamerikanischen Markt als für den IEC/EN-Markt. Die Auswahlseiten für
die speziellen Geräte für den NA-Markt enthalten alle für die
Schalterauswahl notwendigen Daten. Weitere, selten für die
Projektierung benötigte Daten findet man am Ende des Kapitels, bei den „Technische Daten“. Für die komplexe Leistungsschalter-Auswahl sind mehr Informationen erforderlich, als für
andere Geräte. Deshalb werden in der Spalte „Information relevant for export to North America“ weitere wichtige Angaben
gemacht. Es wird dargestellt, ob der Einsatz in „Feeder Circuits“ und/oder in „Branch Circuits“ zulässig ist oder ob die
Schalter als strombegrenzende Schalter approbiert sind („Current Limiting“). Es werden Verweise auf die Listenseiten gegeben, auf denen die Auslösekennlinien und die Kennlinien der
30 HP = Horse Power = PS = Pferdestärke
10
o
n
Three – Phase / Three – Wire Systems
q
p
n TWO-WIRE
o THREE-WIRE
p WYE
q TEE
r DELTA
s OPEN-DELTA
t WYE
u TEE
v HIGH LEG DELTA
w OPEN-DELTA
s
r
Three – Phase / Four – Wire Systems
Neutral
Neutral
Neutral
t
u
Neutral
v
w
[ in Anlehnung an ANSI C84.1 ]
Bild 7: Einige moderne, kleine IEC/EN-Schaltgeräte dürfen nur in Netzen mit
einer „Slash Voltage“, z. B. bei 480Y/277 V eingesetzt werden. Diese Spannung setzt ein starr geerdetes Stern-Netz voraus. Dieses Netz darf mit oder
ohne Neutralleiter ausgeführt sein.
Durchlasswerte bei nordamerikanischen Spannungen dargestellt werden. Für Leistungsschalter mit dem Typenzusatz
„-CNA“ (Regognized Components) wird z.B. als „Condition
of Acceptability, CoA“ angegeben, dass diese Schalter immer
mit einem Schütz und Motorschutzrelais kombiniert werden
müssen. Die Motorstarter-Auswahltabellen im Katalog erleichtern die Suche. Erst für diese kompletten Kombinationen dürfen dann Angaben über das Schaltvermögen (SCCR) 31 gemacht
werden.
Elektrische Spannungsarten und Netzformen in Nordamerika
Für den Einsatz einiger Geräte, z.B. die Motorschutzschalter, bestimmte Motorstarter, einige Leistungsschalter, ist es
wichtig die max. zulässige „Full Voltage“ 32 (z.B. 480 V, 600 V)
oder die „Slash Voltage“ 33 (z.B. 480Y/277 V, 600Y/347 V) 34 zu
kennen. Geräte, für die die Approbation Slash Voltages vorschreibt, dürfen ausschließlich an starr geerdeten Sternnetzen eingesetzt werden (Bild 7). Diese Netze dürfen mit oder
ohne Neutralleiter installiert sein. Das geerdete Sternnetz ist
nicht negativ zu bewerten. Diese Netzform ist mit Neutralleiter
in den meisten europäischen Ländern die überwiegend anzutreffende Netzform. Viele, vor allem neuere Netze wurden auch
in den USA und in Kanada so aufgebaut. Die Spannungen 277
V oder 347 V sind keine üblichen Nennspannungen für 1-phasige Betriebsmittel oder Steckdosenstromkreise im häuslichen
Bereich, aber diese Spannungen werden durchaus für 1-phasige Beleuchtungsanlagen im gewerblichen und industriellen
Bereich eingesetzt. Das Problem für den Maschinenexporteur
ergibt sich dadurch, dass er häufig nicht die am Betriebsort vorhandene Netzform ermitteln kann. Dann kann der in diesem
Aufsatz etwas später beschriebene Anpasstrafo, den man häufig in Kanada einsetzt, helfen. Oder man muss bei der Projektierung vom ungünstigen Fall ausgehen und für eine Full Voltage
planen. Im Angebot für eine Maschine sollte man eine deut31 Short Circuit Current Rating (SCCR) = der prospektive symmetrische Fehlerstrom bei Nennspannung, mit dem ein Gerät oder ein System verbunden werden kann, ohne einen Schaden zu erleiden, der definierte Akzeptanzkriterien
überschreitet. Entspricht dem Interrupting Rating =Schaltvermögen.
32 Spannung „Phase – Phase“
33 Spannung „Phase – Neutralleiter“, der Ausdruck Slash-Voltage kommt von
dem Schrägstrich „Slash“
34 Eine Zulassung für 600Y/347 V deckt nicht 480 V ab, die 480 V müssen vom
Hersteller zusätzlich nachgewiesen werden.
Geräte für die Energieverteilung
(Distribution Equipment)
einsetzbar in
… Circuits
einsetzbar als Branch Circuit
Protective Device (BCPD)
einsetzbar als
Hauptschalter/Netztrenneinrichtung in
Maschinensteuerungen*
x
x
x
x
x
x
nur als UL508 Type E,
UL508 Type F Starter für den
einzelnen Motorabgang
-
-
große Luft- und Kriechstrecke
•
•
•
•
•
Leistungsschalter (UL489, CSA-C22.2 No. 5-09)
Leistungstrenner (UL489, CSA-C22.2 No. 5-09)
Lasttrennschalter (UL98, CSA-C22.2 No. 4-04)
Sicherungen (UL248, CSA-C22.2 No. 248)
Sicherungslasttrenner (UL98, CSA-C22.2 No. 4-04)
Feeder, Branch
Feeder, Branch
Feeder, Branch
Feeder, Branch
Feeder, Branch
x
Industrieschaltgeräte
(Industrial Control Equipment)
normale Luft- und Kriechstrecke
• Schütze
• Hilfsschütze
• Motorschutzschalter
Branch
Control
Branch
• Nockenschalter
• Befehls- und Meldegeräte
• elektronische Geräte und Syteme**
(alle nach UL508, UL60947 und CSA-C22.2 No. 14)
Branch, Control
Control
Control
Control
-
* nach UL508A, NFPA 79
** nach CSA-C22.2 No. 142-M1987
Tabelle 5: Unterscheidung in Nordamerika zwischen den Gerätearten „Distribution Equipment“ und „Industrial Control Equipment“. Für Distribution Equipment werden große Luft- und Kriechstrecken verlangt und für Industrial Control Equipment reichen normale Luft- und Kriechstrecken. „UL“ steht jeweils für
die Normen der USA und „CSA...“ kennzeichnet die Normen Kanadas. Die höchsten Anforderungen werden an „Distribution Equipment“ gestellt. Die
Begriffe Feeder und Branch Circuits werden noch erläutert. Branch Circuit Protective Devices werden, wie später erläutert, an der Grenze zwischen Feeder
und Branch Circuits als Schutzorgane für die Abgangsstromkreise eingesetzt. Für diese Geräte werden auch wieder große Luft- und Kriechstrecken verlangt.
liche Aussage dazu machen, für welche Spannung man eine
Maschine anbietet. Dann hat man die Chance, einen anderen Preis zu kalkulieren, falls der Kunde eine Maschine für eine
andere Spannung/Netzform geliefert bekommen will.
In Nordamerika werden Betriebsmittel in Drehstromnetzen
fast immer 3-polig geschaltet. Geräte für Full Voltages dürfen
in Stern- und in Dreiecknetzen, unabhängig von der Art einer
Erdung eingesetzt werden. Manche Schalt- und Schutzgeräte
können auch kombiniert für kleinere Full Voltages und für größere Slash Voltages zugelassen sein, z.B. jeweils teilweise
zugelassen für 480V und für 600Y/347 V. Die tatsächlich verwendete Spannung (hier im Beispiel: 600 V) ist in diesen Fällen entscheidend für die zulässige Netzform (hier in Beispiel:
geerdetes Sternnetz). Wenn in einer Schaltanlage lediglich ein
einziges Gerät nur für eine Slash-Voltage eingesetzt werden
kann, muss diese Slash-Voltage (Schreibweise: …Y/… V) auf
dem Leistungsschild der Schaltanlage angegeben werden. Alle
Schalt- und Schutzgeräte dürfen Gleichspannungen, unabhängig von der Spannungshöhe, nur dann schalten, wenn sie dafür
geprüft, approbiert und auf dem Leistungsschild gekennzeichnet wurden.
Einige Geräte beherrschen die in Kanada häufig vorkommende
Spannung von 600 V nicht. Das kann selbst dann zutreffen,
wenn diese Geräte nach IEC/EN bis 690 V eingesetzt werden dürfen. Die Einschränkungen hängen mit den abweichenden Prüfbedingungen nach den nordamerikanischen Standards
zusammen. Viele Kunden setzen bei Exporten nach Kanada
Anpasstransformatoren 600/480 V oder 600/400 V ein, um
Einschränkungen bei der Projektierung, wegen der hohen
Spannung von 600 V, zu umgehen. Beim Einsatz von Transformatoren mit getrennten Wicklungen kann gleichzeitig auf deren
Sekundärseite ein eigenes, geerdetes Sternnetz gebildet wer-
den, um in der Maschine auch Geräte einsetzen zu dürfen, die
lediglich für Slash-Voltages zugelassen sind. Für den Einsatz
von Anpasstransformatoren ergeben sich durch die notwendige, installierte Leistung der Maschine wirtschaftliche Grenzen. Für ganz große Maschinenanschlusswerte bietet es sich
an, über den Anlagenbetreiber und den Stromlieferanten Einfluss auf eine günstigste Auswahl des Netztrafos zu nehmen.
Die meisten nordamerikanischen Komponenten-Standards lassen zzt., als maximale AC-Spannung in Niederspannungsanlagen 600 V zu. Man hat jetzt erkannt, dass diese maximale
Spannung für neue Technologien mit hohen Leistungen, wie
Photovoltaik oder Windpower, nicht mehr ausreicht. Hier werden z. Z. neue Standards erarbeitet, die zukünftig höhere Niederspannungen zulassen werden. Das wird man z.B. zukünftig
auch bei der UL 489 ändern müssen.
Beim Einsatz von Schalt- und Schutzgeräten irritieren häufig die
Spannungsangaben von 115 V bzw. 120 V, 230 V bzw. 240 V,
460 V bzw. 480 V, 575 V bzw. 600 V. Die jeweils höhere Spannungsangabe ist die Nominal-Netzspannung im Versorgungs-/
Verteilungsnetz 35 des Energieversorgungsunternehmens. Ab
dem Übergabepunkt zur Verbraucher-Anlage 36 spricht man bis
zum Anschlusspunkt des Betriebsmittels, mit dem jeweils niedrigeren Spannungswert, von der Verbrauchsspannung 37. Eine
weitere, nordamerikanische Besonderheit: an ein Netz mit
einer Nennspannung von 480 V werden immer Motoren angeschlossen, die lediglich für 460 V dimensioniert wurden. Für die
anderen Spannungspaare gilt das analog. In den NA-Motorstartertabellen gibt Eaton für seine Geräte aus der Moeller® series,
35 Service Voltage
36 Point of Connection, Point of Common Coupling
37 Utilization Voltage
11
zur Vereinfachung der Auswahl, beide Spannungswerte an,
obwohl Motoren für z.B. 480 V unüblich sind.
Einspeisung
Eingabe
Verarbeitung
Leistungsteil
Im Zusammenhang mit den Approbationen müssen den
Anwendern/Kunden viele Informationen übermittelt werden.
Die wichtigsten Infos stehen auf den Leistungsschildern der
Geräte und im Katalog. Bei einigen Geräten findet man weitere
Informationen, die hauptsächlich für die Montage von Bedeutung sind, in den, den Geräten beigepackten Montageanleitungen AWA bzw. IL 38. Die notwendigen Informationen werden
in den Standards festgelegt oder sie werden fallweise von den
Approbationsgesellschaften in den Approbationsakten vorgeschrieben. Zur Sicherstellung der großen Luft- und Kriechstrecken für Feeder Circuits sind bei Leistungsschaltern manchmal
Isolierstoffteile und Abdeckungen erforderlich, die unbedingt
montiert werden müssen. Die Montageanleitungen sollten
wegen der Produzentenhaftung, für das Gerät, aber auch für
die damit ausgerüstete Schaltanlage, als Teile der technischen
Dokumentation an den Endkunden und Betreiber weitergeleitet werden.
Energieverteilung
Ausgabe
• Maschine
• Anlage
• Prozess
Stellglieder
Sensorik
Dialog Mensch / Maschine
Codes und Standards in Nordamerika
In Nordamerika ist, wie auch bei IEC und europäischen Normen,
zu unterscheiden zwischen Komponenten-Standards und Errichtungs-Standards. Komponenten-Standards (z.B. UL 489 [6], UL
508 [7], UL 508C [8], UL 1077 [9]) richten sich überwiegend an
die Hersteller von Komponenten, während sich die ErrichtungsStandards (z.B. UL 508A [10], NFPA 79 [11]) hauptsächlich an
die Verarbeiter dieser Komponenten richten. In Kanada fehlen
z. T. einzelne Errichtungsstandards. Die einzuhaltenden Anforderungen sind aber nicht so übersichtlich in den CEC und in den
CSA Standards integriert. Es empfiehlt sich durchaus die USErrichtungsstandards als Projektierungshilfe anzuwenden, da sie
ähnliche Forderungen stellen. Komponentenhersteller und die
Verarbeiter von Schalt- und Schutzgeräten sollten jeweils über
Grundkenntnisse zu den Standards verfügen, die hauptsächlich
die andere Zielgruppe ansprechen. Zusätzlich zu den Codes und
den nationalen Standards der USA und Kanadas kann es weitere Vorgaben von einzelnen Bundesstaaten, Provinzen oder
größeren Städten geben, die der Verarbeiter der Komponenten bei Lieferungen in diese Regionen ebenfalls berücksichtigen
muss. In den USA wenden nicht alle Bundesstaaten den jeweils
neuesten NEC an. Es empfiehlt sich, frühzeitig zu klären welche Codes und Standards, mit welchem Ausgabedatum anzuwenden sind. Auch hier kann es gut sein, bereits im Angebot für
eine Maschine eindeutig anzugeben, welche Codes und Standards man als Lieferant erfüllen wird.
Gerätearten in Nordamerika
In den USA und in Kanada unterscheidet man, auch in Bezug
auf die im Hauptkatalog angebotenen Geräte, zwischen „Geräten zur Energieverteilung“ (Distribution Equipment) und
„Geräten zum Schalten und Schützen von industriellen Verbrauchern“ (Industrial Control Equipment) (Tabelle 5 39):
Geräte für die Energieverteilung (Distribution Equipment)
Dazu gehören z.B.:
• Leistungsschalter (UL 489, CSA-C22.2 No. 5-09 [12]),
• Leistungstrenner (UL 489, CSA-C22.2 No. 5-09),
• Lasttrennschalter (UL98, CSA-C22.2 No. 4-04),
• Sicherungen (UL 248, CSA-C22.2 No.248),
38 AWA = Aufstellungs- und Wartungsanweisung, IL = Instructional Leaflet
39 Die Tabelle gibt bereits Hinweise auf später beschriebene Auswahlkriterien
12
Bild 8: Prinzipiell besteht die elektrische Ausrüstung von Maschinen und
Anlagen aus mehreren Funktionsgruppen. Je nach Größe und Leistung der
Maschine/Anlage werden alle Bauteile in einem kleinen Gehäuse zusammengefasst oder bei großen Maschinen/Anlagen werden einzelne Funktionsgruppen, z. B. für die Verdrahtungsoptimierung oder zur Bildung von
Lastzentren, dezentralisiert. Die Dezentralisierung kann Sicherheitsverriegelungen, z. B. Türverriegelungen, Freischaltung usw., schwieriger realisierbar
machen. Im Industrial Control Panel werden Distribution Equipmet und
Industrial Control Eqipment gemischt eingesetzt.
• Sicherungslasttrenner (UL98, CSA-C22.2 No. 4-04).
Diese Geräte sind sehr robust in ihrer Bauart und sie besitzen
größere Spannungsabstände als die übrigen Schaltgeräte (bei
301 – 600 V: 1 Zoll = 25,4 mm Luftstrecke und 2 Zoll = 50,8
mm Kriechstrecke).
In Schaltanlagen zur Energieverteilung (Switchgear, Switchboards, Panelboards) dürfen für die Einspeisung und für die
Abgänge nur diese Geräte verwendet werden. Darüber hinaus
werden diese Komponenten aber auch in Industriesteuerungen
z.B. als Hauptschalter oder Schutzschalter in Motorstromkreisen und in anderen Laststromkreisen eingesetzt.
Die Prüfvorschriften für diese Geräte werden besonders streng
gehandhabt und die laufende Fertigung unterliegt einer regelmäßigen Kontrolle durch Inspektoren der Prüfgesellschaften.
Die Typenprüfungen für Leistungsschalter mit UL- und CSAApprobation gehören zu den schärfsten Prüfungen in der Welt.
NA-Leistungsschalter von Eaton haben alle diese Prüfungen
erfolgreich bestanden.
Industrieschaltgeräte (Industrial Control Equipment)
Dazu zählen z.B. Geräte nach UL 508, CSA-C22.2 No. 14-05:
• Schütze,
• Hilfsschütze,
• Motorschutzrelais,
• Motorschutzschalter,
• Nockenschalter,
• Befehls- und Meldegeräte,
• elektronische Geräte und Systeme und
• frei programmierbare Steuerungen nach CSA-C22.2
No. 142-M1987 40.
40 Ab 2012: CSA-C22.2 No. E61131-2
Beispiel:
f x mm
Kriechstrecken
spacing over surface, creepage distance
Luftstrecken
spacing through air, clearance, air gap
leitende Teile
live parts
Bild 9: Die Grenze zwischen Branch und Feeder Circuits bilden die Branch
Circuit Protective Devices. Man sieht von der Last her in Richtung der Einspeisung. Das in Blickrichtung letzte Schutzorgan, das den Abgangsstromkreis schützt ist das BCPD. Bei UL 508 Type E und UL 508 Type
F-Motorstartern bilden die Eingangsklemmen der Schutzschalter die Grenze
zwischen Branch und Feeder. Sie müssen große Luft- und Kriechstrecken
aufweisen. Leistungsschalter und bestimmte Sicherungen erfüllen generell
die Anforderungen an die großen Luft- und Kriechstrecken.
Diese Geräte sind kleiner in ihrer Bauart und die Spannungsabstände sind nicht so groß wie bei den Geräten zur Energieverteilung. Auch bei diesen Geräten wird die laufende Fertigung
von Inspektoren der Prüfstellen kontrolliert; die Kontrollbestimmungen sind hier jedoch nicht so weitgehend wie bei den Leistungsschaltern.
Bild 10: Kriechströme fließen über die Oberflächen von Isolierstoffen,
besonders bei hoher Luftfeuchtigkeit und Verschmutzung. Große Luftstrecken verhindern Überschläge durch die Luft zwischen Teilen unterschiedlicher Polarität. Nach UL 489 müssen die Kriechstrecken für 480 oder 600V
fast 51 mm betragen. Zum Beispiel müssen bei einem 50 mm breiten,
3-poligen Gerät diese großen Kriechstrecken in der Breite 3-mal vorhanden
sein. Das lässt sich nur mit Nuten und Stegen realisieren.
Nach Einschränkungen wird oft gefragt, obwohl auch im Katalog, bei den technischen Daten, darauf hingewiesen wird. UL
508 Type E- oder UL 508 Type F-Motorstarter sind als BCPD’s
lediglich für einzelne Motorabgänge und für keine anderen Lastarten einsetzbar. Steuerstromkreise werden als „Control Circuits“ bezeichnet. In Motor Control Center (MCC) wird die
Steuerspannung oft dezentral in jedem Einschub erzeugt.
Leistungsangaben für Industrieschaltgeräte
Diese Industrieschaltgeräte werden vorwiegend in elektrischen
Steuerungen eingesetzt, in Motorstromkreisen und Verbraucherstromkreisen jeglicher Art, in Motorstarterverteilungen
(Motor Control Centers) und zur Ergänzung in Anlagen für die
Energieverteilung. Sie können in Steuerungen (Industrial Control Panels) direkt mit Geräten zur Energieverteilung kombiniert
werden, z.B. mit Leistungsschaltern als Hauptschalter oder in
einem Motorabgang (Bild 8).
Arten der Stromkreise in Nordamerika
In Nordamerika unterscheidet man bei den Hauptstromkreisen
zwischen „Feeder Circuits“ 41 und „Branch Circuits“ 42 (Bild 9).
In Feeder Circuits werden große Luft- und Kriechstrecken
(Bild 10, Tabelle 6), wie z.B. nach UL 489, verlangt. Die Grenze
zwischen den beiden Arten der Stromkreise bildet jeweils das
„Branch Circuit Protective Device, BCPD“ 43. Branch Circuit
Protective Devices müssen zumindest auf der Eingangsseite
große Luft- und Kriechstrecken aufweisen. Typische BCPD’s
von Eaton sind die Leistungsschalter NZM…-NA, PKZM4…-CB, FAZ…-NA, FAZ…-RT (Tabelle 7) oder bestimmte Schmelzsicherungsarten. Bei der Auswahl der BCPD’s werden häufig
Projektierungsfehler gemacht.
In Nordamerika müssen Leistungsschalter mit einer Stromflussrichtungsangabe „LINE“ und „LOAD“ markiert werden,
wenn sie nicht für eine beliebige Stromflussrichtung zugelassen wurden. Die Schalter dürfen dann nur von oben eingespeist
werden. Die vorgeschriebene Einspeiseseite muss mit dem
Wort „LINE“ gekennzeichnet sein. Bei den Schaltern von Eaton
aus der Moeller® series gibt es diese Einschränkung nicht.
41 Feeder Circuits sind im weitesten Sinne Einspeise-Stromkreise
42 Branch Circuits sind Lastabgänge
43 BCPD = Abgangsschutzschalter
Man muss unbedingt beachten, dass die IEC/EN-Leistungsdaten auf Geräten oder im Katalog nicht für die Dimensionierung
der Geräte für den Einsatz in Nordamerika zugrunde gelegt werden dürfen. Es dürfen ausschließlich die approbierten Daten
angewendet werden. Ähnlich wie es nach IEC- und Europa-Normen „Gebrauchskategorien für Niederspannungs-Schaltgeräte“
gibt, hat man in den USA und in Kanada für Industrieschaltgeräte „Gebrauchsarten“ für die verschiedenen „Arten von zu
schaltenden Lasten“ definiert. Jeder „Gebrauchsart“ ist eine
„Last-Kennzeichnung“ zugeordnet, die auf dem Leistungsschild des Geräts bzw. in den technischen Daten zum Gerät
erscheint und die damit seinen Verwendungszweck bestimmt.
Die Tabelle 8 zeigt eine Übersicht dieser Zuordnung.
Luft- und Kriechstrecke im Einspeisebereich
(Feeder circuit)
Quelle: UL508A Tabelle 10.2
125 V
126 - 250 V 251 - 600 V
Luftstrecke
12,7 mm
19,1 mm
25,4 mm
Kriechstrecke
19,1 mm
31,8 mm
50,8 mm
zwischen stromführen- 12,7 mm
12,7 mm
25,4 mm
den Teilen und geerdeten Metallteilen
Luft- und Kriechstrecke im Abgangsbereich
(Branch circuit)
Quelle: UL508A Tabelle 10.1
51 - 150 V 151 - 300 V 301 - 600 V
Luftstrecke
3,2 mm
6,41 mm
9,5 mm
Kriechstrecke
6,4 mm
9,5 mm
12,7 mm
zwischen blanken
12,7 mm
12,7 mm
12,7 mm
stromführenden Teilen
und dem Gehäuse
Tabelle 6: Allgemeine Luft- und Kriechstrecken, die in Feeder bzw. Branch
Circuits eingehalten werden müssen. Für die USA und Kanada ist überwiegend der höchste Spannungsbereich zu berücksichtigen.
13
Eignung für Haupt- und Nebenanwendungen verschiedener Schutzschalter
Hauptanwendungen
Nebenanwendungen
KurzKurzschluss- und Überlastschutz einsetzbar für den
schluss- Anlagen- Kabel- Generator-, SelektivMotor- Haupt- Notschutz
schutz schalter Aus
schutz
schutz Trafoschutz
schutz
mit verzögertem Kurzschlussauslöser
x
x
(x)3)
(x)6)
(x)6)
x
3)
6)
6)
(x)
1)
3)
Alle Schalter ent- im
im
sprechen UL489 Feeder Branch
und CSA-C22.2 Circuit Circuit
No. 5.
(x)
(x)
x
x
5)
x
x
x
PKZM4-..-CB
x
x
x
NS..-..-NA
x
x
-
(x)
(x)
(x)
NZM..-S..-CNA
-
x
(x)5)
x2)
(x)3)
(x)5)
(x)5)
NZM..-SE..-CNA
-
x
(x)5)
x
(x)3)
x
x
NZM..-AF..-NA
x
x
x
x
(x)
3)
x
x
NZM..-AEF..-NA
x
x
x
(x)
3)
x
5)
FAZ...-NA(-RT)
als Branch
Circuit
Protective
Device
(BCPD)
x
x
x
x
x
x
NZM..-VEF..-NA
x
x
x
x
x
(x)3)
x
x
NZM..-A..-NA
x
x
x
x
x
3)
x
x
NZM..-AE..-NA
x
x
x
x
x
(x)3)
x
x
NZM..-VE..-NA
x
x
x
x
x
NZM..-ME..-NA
x
x
x
x
(x)
1)
2)
3)
4)
5)
6)
Einsatz
Es sind Leistungsschalter oder Molded
Case Switches
x
2)
Typ
x
x
(x)
x
x
x
x
4)
bedingt einsetzbar
nur Eigenschutz des Schalters bis zu den angegebenen maximalen Kurzschlussströmen
nur einsetzbar, nach nordamerikanischen Codes und Standards in approbierten Motorstartern (Listed or Certified Combination Motor Controllers)
nur in Kombination mit geeignetem Schütz und Motorschutzrelais
Schalter wird üblicherweise mit einem Schütz zum Motorstarter kombiniert
nur für einzelne Motorstarter
nicht geeignet als Zuleitungs-Hauptschalter (Supply Circuit Disconnecting Means) nach NFPA79 und UL 508A (Industrial Machinery)
Tabelle 7: Die Tabelle zeigt, für welche Anwendungen die verschiedenen Schalter eingesetzt werden können. Zum Teil sind zusätzliche Schalt- und Schutzgeräte notwendig. Wirtschaftliche oder technische Gründe können einzelne Einsatzmöglichkeiten ausschließen. Die Spalten Generator-, Trafoschutz und
Selektivschutz enthalten nicht alle Möglichkeiten, so können z. B. auf der untersten Ebene des Selektivschutzes alle unverzögerten Leistungsschalter eingesetzt werden. Beim Trafoschutz können z. B. FAZ…-NA eingesetzt werden, wenn ein SCCR von 10 oder 14 kA ausreicht. Bei nicht-motorischer Last sind
meisten nur Leistungsschalter oder Sicherungen zulässig. Außer NS..-..-NA sind alle anderen Geräte in der Tabelle Leistungsschalter, die sehr universell einsetzbar sind.
Motorschütze DILM und Spezialschütze DIL…
Diese Geräte sind in Nordamerika Industrieschaltgeräte (Industrial Control Equipment nach UL 508 und CSA-C22-2 No. 14-05).
Der nordamerikanische Besteller verlangt in Nordamerika entweder Motorschütze mit sogenannten „NEMA-Sizes“ (NEMAGrößen) 44 oder er bestellt sie zum Schalten von Motoren, für
die er Leistungsangaben in HP (PS) macht. Bei den NEMASizes sind allen nordamerikanischen Normspannungen entsprechende Motornennleistungen in HP zugeordnet, sowie
ein thermischer Dauerstrom. Eine Übersicht der Leistungen in
HP und der Dauerströmen, die den NEMA-Größen zugeordnet
sind, gibt die Tabelle 9, „Drehstromschütze nach NEMA“.
In den Kapiteln 5 + 9 des Hauptkatalogs sind die Schütze bzw.
Motorstarter von Eaton mit den für Nordamerika approbierten
HP (PS)-Leistungen dargestellt. Wenn man Motoren mit Leistungen in kW einsetzt, muss man wie bereits erläutert, die
Leistung in HP umrechnen. Für die Leitungsdimensionierung
werden nicht die tatsächlichen Ströme von den Leistungsschildern der Motoren verwendet, sondern man muss die Ströme
von Normmotoren aus dem NEC berücksichtigen. Für die Leitungsdimensionierung werden diese Ströme aus dem NEC
noch einmal mit dem Faktor 1,25 multipliziert, um mit dem
Resultat den Leitungsquerschnitt zu bestimmen. Durch diese
großzügige Dimensionierung und die Tatsache, dass an ein
44 NEMA = National Electrical Manufacturers Association (USA, http://www.
NEMA.org)
14
Netz mit einer Nennspannung von 480 V Motoren mit einer
Nennspannung von 460 V angeschlossen werden (Differenz
ca. 4 %), erspart man sich die Berechnung des Spannungsfalls.
Das gilt analog bei den übrigen Netzspannungen. Bei langen
Leitungen sollte man vorsichtshalber den Spannungsfall trotzdem überschlägig berechnen.
Eine Projektierungstabelle im Hauptkatalog ordnet den Leistungsschützen Auswahldaten für nicht-motorische Anwendungen (Special Purpose Ratings) zu. Es stehen für Special
Purpose Applications auch spezielle, approbierte Schütze, wie
DILH, DILL, DILK, DILMF 45 zur Verfügung 46. Man muss beachten, dass bei nicht-motorischen Lastarten nach NEC und CEC
meistens lediglich Leistungsschalter oder Sicherungen als
Schutzorgane zugelassen sind. Motorschutzschalter oder auch
die UL 508 Type E und Type F-Starter sind ausschließlich für
Motor-Stromkreise zugelassen.
Kombination „Schütz und Überlastrelais“
(„Non Combination Motor Starter“)
Zunächst ist es wichtig zu wissen, dass der nordamerikanische Kunde unter der Kombination „Schütz und Überlastrelais“ einen „Non Combination Motor Starter“ versteht und für
45 DILMF… sind spezielle Schütze, die den Anforderungen des Standards SEMI
F47 der amerikanischen Halbleiter-Industrie entsprechen. http//www.semi.
org/eu
46 In Amerika besitzen Special Purpose Contactors z. T. auch besondere Bauformen (z.B.1- oder 2-polig).
Maximalwerte für die Schutzorgane ausgenutzt werden. Die
besten Ergebnisse erzielt man in Bezug auf das SCCR, wenn
die Nennströme von Schütz und Schutzorgan möglichst gleich
groß sind. Die meisten exportierenden Firmen bevorzugen
schmelzsicherungslose Lösungen.
Last-Kennzeichnung
Angaben auf dem Betriebsmittel/Gerät
*
1) Motors
(Motoren)
Horsepower (HP)
2) Coils
(Spulen in Hilfs- und Steuerstromkreisen)
Coils: Volts, Frequency
Control Circuit Contacts:
Standard Pilot Duty or Heavy
Pilot Duty
(Spulen: Spannung/Frequenz
Hilfskontakte: normale
Schaltleistung oder hohe
Schaltleistung)
3) Resistance (heating)
(Widerstand, Heizung)
Amperes, restistance only
(A, nur Widerstände)
4) Incandescent lamps
(Glühlampen)
Amperes or Watts, Tungsten
(A oder Watt, Wolfram-Glühfaden)
5) Ballast
(electric discharge lamps)
(Drosseln, elektrische Entladungslampen)
Amperes, ballast
(A, Drosseln)
6) General Use *
(Allgemeine Verwendung)
Amperes
(A)
Da die Bestimmung des „Overall Short Circuit Current Rating“
bei der Maschinensteuerung nach UL 508A und NFPA 79
Pflicht geworden ist, wurden bei Eaton weitere umfangreiche
Prüfreihen für „Non Combination Motor Starters“ und „Combination Motor Starters“ gestartet. In der Vergangenheit wurden hauptsächlich die Schaltvermögen bei 600 V ermittelt,
weil diese Spannung die Anwendungen mit 480 V abdeckt. Die
Spannungshöhe hat einen sehr hohen Einfluss auf das erreichbare Schaltvermögen. Mit Prüfungen bei 480 V kann man
deutlich bessere Ergebnisse erzielen, die jetzt an Bedeutung
gewonnen haben. Deshalb wird jetzt auch gezielt bei dieser in
den USA hauptsächlich eingesetzten Spannung geprüft.
Die Gruppe „General Use“ gilt für allgemeine Anwendungen und entsprcht
der IEC/EN-Kategorie AC-1.
Tabelle 8: Arten der zu schaltenden Last (Gebrauchsarten)
diese Kombination die gleichen Bestellangaben wie für Motorschütze macht (Bild 11). Komplette Kombinationen, bestehend
aus „Schütz und Überlastrelais“, werden im Katalog in einer
Auswahltabelle dargestellt. Es ist im Laststromkreis zusätzlich ein Kurzschlussschutzorgan, also Schmelzsicherungen oder
ein Leistungsschalter, erforderlich. Im Katalog wird jeweils die
maximal zulässige Größe dieser Schutzorgane angegeben. Um
brauchbare SCCR-Ergebnisse zu erreichen, sollten nicht die
Bild 11: Schütz und Motorschutzrelais sind in Nordamerika ein
„Non Combination Motor Starter“
NEMA-Größen für Schütze nach NEMA ICS 2
Drehstromschütze nach NEMA
NEMA-Size
(NEMA-Größen)
Dauerstrom
Leistungsdaten*
A
00
9
0
18
1
2
*
1-phase
115 V 60 Hz
230 V 60 Hz
3-phase
200 V 60 Hz
230 V 60 Hz
HP (PS)
HP (PS)
HP (PS)
HP (PS)
1
27
/2
1
1
2
1 /2
11/2
2
3
1
3
5
1
3
7 /2
7 /2
10
3
1
7 /2
10
15
25
2
45
1
460 V 60 Hz
575 V 60 Hz
HP (PS)
1
3
90
7 /2
15
25
30
50
4
135
-
-
40
50
100
5
270
-
-
75
100
200
6
540
-
-
150
200
400
7
810
-
-
-
300
600
8
1215
-
-
-
450
900
9
2250
-
-
-
800
1600
Leistungsdaten für Motoren mit einer Drehzahl, ohne Tippen, Reservieren und Gegenstrombremsen: (HP ~ PS)
Tabelle 9: „Drehstromschütze nach NEMA“. Nordamerikanische NEMA-Größen (NEMA-Sizes) für Schütze. Einer NEMA-Größe sind bestimmte Ströme und
für unterschiedliche Spannungen bestimmte Leistungen fest zugeordnet. Alle Werte müssen von einem Gerät beherrscht werden, um der NEMA-Größe zu
entsprechen. Bei dieser Zuordnung wird die Leistungsfähigkeit der Schütze nicht optimal genutzt.
15
Motor Starter („Combination Motor Starter“)
Der Motorstarter europäischer Art, der alle Geräte für den Kurzschlussschutz, Überlastschutz und zum betriebsmäßigen Schalten des Motors zusammenfasst (z.B. Leistungsschalter und
Schütz und Überlastrelais), wird in Nordamerika als „Combination Motor Starter“ bezeichnet (Bild 12). Solch ein Motorstarter
ist wie eine Kleinsteuerung mit allen dazugehörigen Einzelgeräten zu projektieren. Die Auswahl erfolgt, wie vorher beschrieben, nach Auswahlhilfen im Katalog.
Eaton bietet verschiedene Varianten für die elektrische und teilweise auch für die mechanische Verbindung zwischen den
Komponenten der Motorstarter an. Die effizienteste Verbindung erfolgt mit den Verbindungssets der Kombistecktechnik
(Bild 13). Alle zulässigen Verbindungstechniken, mit Drähten
oder verschiedenartigen Verbindungsbausteinen von Eaton
sind approbiert. Das gilt auch für den Aufbau der Starter auf
Sammelschienenadapter im System SASY 60i.
IEC/EN Motorschutzschalter
Motorschutzschalter nach IEC und EN können in Nordamerika,
unabhängig vom Fabrikat, nicht in gleicher Weise eingesetzt
werden, wie es nach den internationalen und europäischen
Produkt- und Errichtungsnormen üblich ist. Diese weltweit
bewährten Schutzschalter, die Monat für Monat von mehreren
Herstellern in gewaltigen Stückzahlen produziert werden, sind
nach den bestehenden Standards in Nordamerika, lediglich als
„Manual Motor Controllers“ oder „Manual Motor Protectors“
zu bewerten. Mit dieser Bewertung sind Besonderheiten verbunden, die nachfolgend beschrieben werden und die unbedingt beachtet werden müssen.
Die Motorschutzschalter werden nach UL 508 und CSA-C22.2
No. 14-05 bewertet und approbiert. Obwohl sich die Schalter
nach IEC und EN auch als kleine Hauptschalter/Netztrenneinrichtungen bewährt haben und obwohl die Schalter für kleine
Stromstärken von Eaton sogar eigenfest sind, werden die integrierte Kurzschlussschutzfunktion und die Trennfunktion der
Motorschutzschalter in Nordamerika nicht anerkannt. Deshalb muss der approbierte Schalter und der gesamte Stromkreis zusätzlich durch einen von UL bzw. CSA zugelassenen
Leistungsschalter oder durch Sicherungen gegen Kurzschluss
„geschützt“ werden. Das sind Maßnahmen, die Schaltanlagen unnötig teurer machen. Der Motorschutzschalter kann,
ohne die später erläuterten zusätzlichen Maßnahmen, nicht
als Branch Circuit Protective Device (BCPD) eingesetzt werden. In Feeder Circuits kann er, wie alle UL 508-Komponenten
erst recht nicht eingesetzt werden. Obwohl man den tatsächlich im Motorschutzschalter vorhandenen Kurzschlussauslöser
ignoriert, wird dieser im Störungsfall natürlich den Schalter auslösen. Der Schalter muss nach der Beseitigung eines Kurzschlusses wieder eingeschaltet werden. Es kann sein, dass die
sehr schnellen Motorschutzschalter auslösen und den Strom
Bild 12: Der Motorstarter, der alle Geräte für den Kurzschlussschutz, Überlastschutz und zum betriebsmäßigen Schalten des Motors zusammenfasst
(z. B. Leistungsschalter und Schütz und Überlastrelais), wird in Nordamerika
als „Combination Motor Starter“ bezeichnet. Solch ein Motorstarter ist wie
eine Kleinsteuerung mit allen dazugehörigen Einzelgeräten zu projektieren.
16
Bild 13: Effiziente Verbindung der Komponenten eines Motor Starters mit
der Kombistecktechnik. Diese Verbindungstechnik ist für Nordamerika
genau so approbiert, wie auch die Verbindung der Komponenten mit Einzeldrähten oder mit elektrischen Kontaktbausteinen. Vor dieser Kombination ist
in Nordamerika ein Vorschaltschutzorgan einzusetzen oder der Motorschutzschalter muss auf der Eingangsseite mit der Zusatzklemme BK25/3-PKZ0-E
ausgerüstet werden. (siehe Bild 19)
unterbrechen, bevor die zusätzlichen, vorgeschalteten Schutzorgane ansprechen.
Das zusätzliche Kurzschlussschutzorgan kann für den Schutz
einzelner Motorstarter/Motorschutzschalter eingesetzt werden, es darf aber auch den Gruppenschutz für eine Gruppe
von Motorschutzschaltern/Motorschutzstartern übernehmen
(Bild 14), wenn diese, wie bei Eaton zusätzlich als „Suitable for
Group Installations“ 47 approbiert wurden. Motorschutzschalter PKZM0 und PKZM4 besitzen zusätzlich auch noch Approbationen als „Tap Conductor Protectors“. Für den PKE sind diese
Approbationen eingeleitet. Die Größe des Vorschaltorgans, der
beteiligten Motorschutzschalter, sowie die Leitungsquerschnitte
der Zuleitung und der Motorleitungen müssen bei der Projektierung koordiniert werden. Bei Group Installations sind besondere Verdrahtungsregeln nach NEC und CEC zu beachten. Die
3:1-Regel oder die 10:1-Regel bestimmen die zulässigen Verhältnisse zwischen den Leitungsquerschnitten der schwächsten Motorleitungen und der Zuleitung zum Gruppenschutzorgan
bzw. deren Belastbarkeit. Das Gruppenschutzorgan muss den
kleinsten Querschnitt einer Motorleitung schützen, es darf beim
Anlauf von mehreren Motoren nicht unnötig ansprechen und es
muss den durch Faktoren erhöhten Summenstrom aller Motoren der Gruppe führen können.
Durch die Approbation als Tap Conductor Protector wird die
Gruppenbildung und die Verdrahtungsdimensionierung durch
das Verhältnis 10:1 erleichtert. Motorschutzschalter mit Vorschaltschutzorganen sind auch in Dreieck-Netzen und in
ungeerdeten Stern-Netzen uneingeschränkt einsetzbar. Tap
Conductor Protectors können allerdings lediglich in geerdeten Sternnetzen eingesetzt werden (Bild 15) und sie sind nach
den kanadischen Standards dort nicht zugelassen. In Bild 16
werden die Vor- und Nachteile des Einzelschutzes, der beiden
Lösungen für Group Installations und die später beschriebenen
UL 508 Type E und Type F Motorstarter verglichen. Wenn ein
geerdetes Sternnetz zur Verfügung steht, sind die UL 508 Type
47 Teilweise wird auch der weniger exakte Begriff „Group Protection“ verwendet, der sich aber mehr auf das Vorschaltschutzorgan bezieht, welches den
Schutz der Gruppe übernimmt.
Bild 14: Der IEC/EN Motorschutzschalter (amerikanisch: lediglich „Manual
Motor Controller“ oder „Manual Motor Protector“) benötigt in Nordamerika
ein zusätzliches, vorgeschaltetes Kurzschlussschutzorgan. Bei einer Approbation der Motorschutzschalter für den Einsatz in „Group Installations“, darf
das Kurzschlussschutzorgan gleichzeitig mehrere Motorschutzschalter
schützen.
E und Type F Motorstarter die günstigsten Lösungen. Das gilt
für den Koordinierungsaufwand, den Materialeinsatz, den Platzbedarf und den Verarbeitungsaufwand.
Motorschutzschalter PKZ(M), PKE
Diese Geräte sind in Nordamerika Industrieschaltgeräte (Industrial Control Equipment nach UL 508 und CSA-C22.2 No. 14-05)
und sie werden als handbetätigte Motorstarter in Steuerungen oder auch separat als gekapselte Einzelgerät eingesetzt.
Sie haben Leistungsangaben in HP (PS) und, wenn sie mit
Hilfsschaltern bestückt sind, Angaben über ihre Gebrauchsart als Steuergeräte (Pilot Duties). Die Geräte besitzen fest eingestellte oder einstellbare magnetische oder elektronische
Schnellauslöser für den Kurzschlussschutz 48, einstellbare Bimetall- oder elektronische Auslöser für den Motor-Überlastschutz
und sie können zum Schalten von Motorstromkreisen, ihre
Hilfsschalter zum Schalten von Steuerstromkreisen verwendet
werden. Im System PKE können die steckbaren Auslöseblöcke im Rahmen des Bausteinsystems, in Abhängigkeit von der
Motorgröße ausgewechselt werden. Die elektronischen Auslöser sind innerhalb sehr weiter Strombereiche einstellbar. Das
System PKE ermöglicht es zusätzlich, Motorstarter über das
approbierte System SmartWire-DT bidirektional zu vernetzen.
PKZ(M) und PKE dürfen in Nordamerika ausschließlich für den
Schutz und das Schalten von Motoren eingesetzt werden und
nicht, wie nach IEC/EN, auch für andere Lastarten. Die Schalter
können mit optionalen Unterspannungs- oder Arbeitsstromauslösern und weiteren Zusatzausrüstungen kombiniert werden
(Bild 17).
Die Motorschutzschalter PKZM0, PKZM4 besitzen Approbationen für den Einsatz in Group Installations und als Tap Conductor Protector. Für Motorschutzschalter PKE waren diese
zusätzlichen Approbationen zum Erscheinungszeitpunkt des
Aufsatzes eingeleitet. Die Bedeutung und Handhabung der
Begriffe wurde im vorhergehenden Absatz erläutert.
48 Vorhergehenden Absatz beachten.
Bild 15: Motorschutzschalter nach IEC/EN müssen in Nordamerika durch ein
vorgeschaltetes Kurzschlussschutzorgan (Leistungsschalter oder Sicherungen) geschützt werden*. Es sind die einzelnen Motorschutzschalter zu
schützen oder als Erleichterung dürfen auch ganze Gruppen geschützt werden. Es sind Verdrahtungsrichtlinien nach NEC und CEC einzuhalten, die als
3:1 bzw. 10:1-Regeln bekannt sind. (vereinfachte Darstellung). Die Gruppenbildung ist schwer zu koordinieren, wenn die Motorleistungen Innerhalb der
Gruppe stark unterschiedlich sind. Tap Conductor Protectors dürfen lediglich
in starr geerdeten Sternnetzen, bei Slash Voltages, eingesetzt werden und
nicht in Kanada.
*
Alternativen ohne Vorschaltschutzorgane können UL 508 Type E und UL 508
Type F Starter sein.
Motorstarter ohne zusätzliches Kurzschlussschutzorgan,
UL 508 Type E Self-Protected Combination Motor Controller
Entsprechend einer Zusatzbestimmung zum Standard UL 508
können Motorstarter als „Type E Combination Motor Controller“ 49 geprüft werden, bei denen ein zusätzlicher Kurzschlussschutz nicht erforderlich ist (Self-Protected Combination Motor
Controller). Diese Art eines Starters wird auch von der CSA für
Kanada anerkannt. Type E Starter sind ausschließlich in starr
geerdeten Stern-Netzen einsetzbar, z.B. bei der Slash Voltage
480Y/277 V. Sie dürfen ausschließlich Motoren schalten und
schützen und keine anderen Lastarten. Für den Schutz von
Motoren an Frequenzumrichtern, müssen die Frequenzumrichter durch deren Hersteller zusammen mit diesen Type E Startern geprüft und approbiert sein.
Alle Komponenten für einen kompletten Motorstarter, einschließlich eines vollwertigen Kurzschlussschutzes, sind in
einem einzigen Gerät enthalten. Dadurch verringert sich der
Platzbedarf und die Verdrahtungsarbeiten zwischen den Komponenten entfallen. Solche Geräte werden in Motorstarterverteilungen (Motor Control Centers, MCC), in Steuerungen und
49 Motor Starter Construction Type E; z.Z. gibt es Contruction Types A bis F
17
Vor- und Nachteile von verschiedenen Motorstartern,
mit IEC-Motorschutzschaltern, für den Einsatz in Nordamerika
Einzelantriebe mit EinzelVorschaltschutzorgan
Gruppe mit Motorschutzschaltern mit Approbation
für Group Installation
Gruppe mit Motorschutzschaltern mit Approbationen als Tap Conductor
Protectors
Einzelantriebe mit UL 508
Type E- und Type F-Motorstartern
Vorschaltschutzorgan
erforderlich
Vorschaltschutzorgan
erforderlich
Vorschaltschutzorgan
erforderlich
Ist gleichzeitig das Branch
Circuit Protective Device für
diesen Motorabgang
Vorteil:
Einsatz in geerdeten und
ungeerdeten Netzen
Vorteil:
Einsatz in geerdeten und
ungeerdeten Netzen
Nachteil:
Einsatz nur in starr
geerdeten Sternnetzen
Nachteil:
Einsatz nur in starr
geerdeten Sternnetzen
Nachteil:
viele Vorschaltschutzorgane
erforderlich
Vorteil:
weniger Vorschaltschutzorgane erforderlich
Vorteil:
weniger Vorschaltschutzorgane erforderlich
Vorteil:
kein Vorschaltschutzorgan
erforderlich
Vorteil:
Zuleitungsdimensionierung1
nach individuellen Regeln
Nachteil:
Zuleitungsdimensionierung1
nach 3:1-Regel mit Bezug auf
die Motorleitung
Vorteil:
Zuleitungsdimensionierung1
nach 10:1-Regel mit Bezug
auf Motorleitung und BCPD2
Vorteil:
Zuleitungsdimensionierung1
nach individuellen Regeln
Vorteil:
keine Koordinierung von
Gruppen erforderlich
Nachteil:
schwierige
Gruppenbildung
Vorteil:
leichtere
Gruppenbildung
Vorteil:
keine Koordinierung von
Gruppen erforderlich
Leitungen zum Motor immer für
Motor-le x 1,25 dimensionieren
Nachteil:
u. U. sind mehr
Gruppen erforderlich
Vorteil:
u. U. sind weniger
Gruppen erforderlich
1
2
BCPD = Branch Circuit Protective
Device = Vorschaltschutzorgan
Bild 16: Unterschiedliche Möglichkeiten IEC/EN Motorschutzschalter in Nordamerika einzusetzen. Links wird der einzelne Motorschutzschalter mit einem
Vorschaltschutzorgan (Leistungsschalter oder Sicherungen) geschützt. In der Mitte werden die beiden Möglichkeiten für den Gruppenschutz mit einem
gemeinsamen Vorschaltschutzorgan verglichen. Ein Tap Conductor Protector ist in Kanada nicht einsetzbar, weil die kanadischen Standards einen Tap Conductor Protector nicht berücksichtigen. Rechts wird mit den später beschriebenen UL 508 Type E und Type F Einzel-Motorstartern verglichen.
als Einzelstarter in einem separaten Gehäuse eingesetzt. Bis
zum angegebenen Schaltvermögen benötigen diese Geräte
kein zusätzliches Kurzschlussschutzorgan.
Im System PKE sind diese Geräte unter der Typenbezeichnung
MSC-DE-...-M...-SP erhältlich (Bild 18).
Der MSC-DE-...-M...-SP ist werkseitig mit einer Einspeiseklemme zur Erhöhung der Luft- und Kriechstrecken sowie
Type E Combination Motor Controller
Maximum motor rating
Three-phase current
200V HP 230V HP 460V HP 575V HP
1
1
/2
/2
3
3
/4
/4
2
3
3
71/2
1
15
5
7 /2
Setting Ranges
overload release
A
0,3–1,2
1–4
3–12
8–32
50 Abgangsschutzschalter
Rated short-circuit breaking capacity Combination
Motor Starter
240V kA 480Y/277V kA 600Y/347V kA
14
14
14
MSC-DE-1,2-M17-SP(…)
18
18
MSC-DE-4-M17-SP(…)
18
18
MSC-DE-12-M17-SP(…)
18
18
MSC-DE-32-M32-SP(…)
Tabelle 10: MSC-DE-...-M...-SP, Type E Combination Motor Controler mit PKE
18
einem abschließbaren Knebel bestückt. Dieser Motorstarter vereint die Funktionen Kurzschluss- und Überlastschutz,
handbetätigtes Schalten und automatisches Schalten von der
Ferne (z. B. aus einer Steuerung). Er kann die Funktion eines
BCPD's50 in einzelnen Motorabgängen bis zu seinem Schaltvermögen ohne zusätzliche Vorschaltschutzorgane übernehmen.
1
8
6
7
7
7
3
2
5
4
7
3
5
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Motorschutzschalter PKZM01
Motorschutzschalter PKZM0
elektronischer Motorschutzschalter PKE
Motorschutzschalter PKZM4
Türkupplungsdrehgriff
U- und A-Auslöser
Hilfsschalter für Fronteinbau
Ausgelöstmelder
Hilfsschalter für Seitenanbau
Strombegrenzerbaustein
7
Bild17: Nach IEC/EN sind es Motorschutzschalter PKZM01, PKZM0, PKZM4, PKE32 und PKE63. Nach nordamerikanischen Standards sind es Manual Motor
Controllers oder Motor Protectors, die durch ein Vorschaltschutzorgan gegen Kurzschluss geschützt werden.
To Supply
Motor feeder
Motor feeder
short-circuit and
ground-fault protection
alt/neu
PartB
430-24
430-25, 430-26 /II
Part E /V
Part J /IX
Motor disconnecting means
Motor branch-circuit
short-circuit and
ground-fault protection
Part D /IV
Motor circuit conductor
Part B /II
Motor controller
Motor control circuits
Part G /VII
Part F /VI
Motor overload protection
Part C /III
Motor
Thermal protection
Secondary controller
Secondary conductors
Secondary resistor
MSC-DE-...-M...-SP
Part A /I
Part C /III
Part B /II
430-23
Part B /II
430-23 and Article 470
M
3~
VII
NEC Diagramm, Artikel 430
Bild 18: Das Bild des Self-Protected Combination Motor Controllers MSC-DE-...-M...-SP zeigt die Zuordnung der Gerätebaugruppen zu den Parts des NEC
Diagramms 430-1. Dieser Starter ist weltweit einsetzbar. Der Schaltantrieb verfügt über eine zusätzliche Strombegrenzungsfunktion.
19
Bild 19: Der rechte Motorschutzschalter mit der angebauten Zusatzklemme
BK25/3-PKZ0-E bildet einen „UL 508 Manual Self-Protected Starter“, auch
„UL 508 Type E Starter“ genannt. Die Zusatzklemme stellt die großen Luftund Kriechstrecken an den Einspeiseklemmen bereit. Die Zusatzklemme
darf für mehrere Manual Self-Protected Starters verwendet werden, die mit
einem Drehstromschienenblock verbunden sind. Es ist eine günstige
Lösung, um die nordamerikanischen Standards zu erfüllen und um gleichzeitig mit etwa dem gleichen Platzbedarf auszukommen, wie bei der analogen
IEC/EN-Lösung. Man sollte diese Lösung anwenden, auch wenn man die
Logik der Lösung nicht nachvollziehen kann. Diese Lösung setzt ein starr
geerdetes Sternnetz voraus. Für Kanada müssen die Schaltknebel durch
abschließbare Knebel ersetzt werden. Mit diesen Startern dürfen ausschließlich Motoren geschaltet und geschützt werden.
UL 508 Manual Type E Starter, handbetätigte UL 508
Type E Starter
Als weitere Varianten gibt es im Bereich der „Type E Combination Motor Controller“ die „Manual Self-Protected Starters“.
Sie benötigen einspeiseseitig erhöhte Luft- und Kriechstrecken,
z.B. entsprechend UL 489 bzw. CSA-C22.2 No. 5-09, um auf
eine vorgeschaltete Kurzschlussschutzeinrichtung verzichten
zu können. Diese Geräte sind ausschließlich zum handbetätigten Schalten von Motoren geeignet. Diese Geräte dürfen ausschließlich in starr geerdeten Stern-Netzen eingesetzt werden,
z.B. bei der Slash Voltage 480Y/277 V. Sie können die Funktion
eines BCPD’s in einzelnen Motorabgängen bis zu ihrem Schaltvermögen ohne zusätzliche Vorschaltschutzorgane übernehmen. Sie dürfen ausschließlich Motoren schalten und schützen
und keine anderen Lastarten.
Realisiert werden die „Manual Self-Protected Combination
Motor Controller“ im Bausteinsystem durch einen PKZM0 oder
PKZM4 mit einer speziellen zusätzlichen Einspeiseklemme
BK25/3-PKZ0-E bzw. BK50/3-PKZ4-E. Diese Zusatzklemmen
Bild 20: Combination Motor Starter auf dem Sammelschienensystem
SASY 60i. Das Bild zeigt ein System für den Einbau in den Feeder Bereich.
Dort werden große Luft- und Kriechstrecken verlangt. Jeder Starter benötigt
die Zusatzklemme BK25/3-PKZ0-E.
20
Bild 21: Aus dem „UL 508 Manual Self-Protected Starter“ oder dem
„UL 508 Type E Starter“ entsteht durch die Kombination mit einem Schütz
der „UL 508 Type F Starter“. Das Bild zeigt 4 Starter, die wieder mit einem
Drehstromschienenblock verbunden sind und die gemeinsam über 1 Zusatzklemme eingespeist werden. Auch diese Kombinationen setzen ein
geerdetes Sternnetz voraus. Es dürfen ausschließlich Motoren geschaltet
und geschützt werden. Auch hierfür müssen in Kanada Motorschutzschalter
mit abschließbaren Schaltknebeln verwendet werden.
stellen die geforderten großen Luft- und Kriechstrecken an
der Eingangsseite sicher und sie ermöglichen gleichzeitig das
Anschließen von größeren Leitungsquerschnitten, die man beispielsweise für Gruppeninstallationen benötigt. Für die Anwendung in Kanada müssen diese Geräte zusätzlich abschließbar
sein. Deshalb müssen die Starter mit dem auswechselbaren
Betätigungsknebel AK-PKZ0 ausgerüstet sein. Es ist zulässig,
mehrere PKZM einspeiseseitig mit Drehstromschienenblöcken,
z.B. B3…-PKZ0, zu verbinden und diese Gruppe über lediglich
eine einzige Einspeiseklemme BK… anzuschließen (Bild 19).
Bei Manual Type E und den F Startern, die auf Sammelschienenadapter, z.B. des Sammelschienensystems SASY 60i, im
Feeder Circuit montiert werden, wird pro PKZM eine Zusatzklemme benötigt (Bild 20).
UL 508 Type F Starter, fernschaltbare Type F Starter
Durch die Kombination eines „Manual Type E Starters“ mit
einem Schütz kann ein „Type F Combination Motor Controller“
aufgebaut werden (Bild 21). Auch diese Starter benötigen bis
zu ihrem Schaltvermögen kein zusätzliches Kurzschlussschutzorgan. Type F Starter werden entsprechend der Auswahlhilfe
im Katalog kombiniert und eingesetzt. Ihr Einsatz ist ausschließlich in starr geerdeten Stern-Netzen zulässig, z.B. bei der Slash
Voltage 480Y/277 V. Es ist ausnahmslos erlaubt Motoren zu
schalten und zu schützen und keine andere Lastarten. Lediglich innerhalb einzelner Motorabgänge dürfen diese Starter die
Funktion eines BCPD‘s übernehmen. Type F Starter werden in
Kanada akzeptiert, obwohl sie in Kanada noch nicht in den Standards beschrieben werden. Der PKZM muss für den Einsatz in
Kanada mit einem abschließbaren Knebel ausgestattet werden.
Auch hier können Drehstromschienenblöcke mit einer einzigen
Einspeiseklemme verwendet werden. Eine Alternative bildet
die Montage auf Sammelschienenadaptern und Sammelschienensystemen. Die Adapter und Schienensysteme SASY 60i
sind ebenfalls für den Einsatz in Nordamerika approbiert. Eaton
bietet diese sehr effektiven „2-Komponenten-Starter“ bis 58 A
an. Die Einführung der UL 508 Type E und Type F Motorstarter
Inverse Time Circuit Breaker, mit einstellbarem
oder häufig mit fest eingestelltem Überlastauslöser (UL 508 Table 76.2, Construction Type C)
Inverse Time Circuit Breaker, mit einstellbarem
Überlastauslöser, mit UL 508 Kalibrierung, ohne
Motorschutzrelais
I>
Instantaneous Trip
only Circuit Breaker,
ohne Überlastauslöser
(UL 508 Table 76.2,
Construction Type D)
b
M
3~
NZM..-ME..-NA
M
3~
I>
I>
a
M
3~
M
3~
c
Bild 22: In Nordamerika sind z. Z. überwiegend Motorstarter bestehend aus den 3 Komponenten, Leistungsschalter, Schütz und Motorschutzrelais üblich. In
der IEC-Welt besteht der Motorstarter normalerweise aus dem Leistungsschalter oder Motorschutzschalter und einem Schütz. Die 2-Komponenten-Motorstarter werden sich, mit Hilfe der neuen Motor Protection Circuit Breakers NZM..2-ME…-NA auch zunehmend in Nordamerika durchsetzen.
war ein wichtiger Schritt, der wirklich große Probleme beseitigt
hat, weil in vielen Export-Schaltanlagen die amerikanischen Vorschaltschutzorgane, aus Unwissenheit, nicht eingebaut wurden
und dann der Platz für deren Nachrüstung auch nicht vorhanden
war. Type E und Type F Motorstarter ermöglichen jetzt in diesem Leistungsbereich ein einheitliches Schaltschranklayout für
IEC/EN und nordamerikanische Standards.
Die Motorschutzrelais besitzen wahlweise thermische Bimetallauslöser oder elektronische Auslöser. Das veränderbare Auslöseverhalten elektronischer Motorschutzrelais (Auslöseklassen)
ermöglicht eine optimale Anpassung an das Hochlaufverhalten
von Motoren bei schwierigen Lastarten, z.B. bei Schweranlauf.
Die Leistungsschalter übernehmen die Funktion des BCPD’s
für den jeweiligen einzelnen Motorabgang.
Motorstarter für größere Motorleistungen
Motorschutz-Leistungsschalter, NZM…-ME…-NA
Leistungsschalter sind in ihrer Grundausstattung in Nordamerika nicht für den Motorschutz geeignet. Den Schaltern fehlt,
wie es auch bei klassischen IEC/EN-Leistungsschaltern der Fall
ist, nach dem derzeitigen Stand der nordamerikanischen Codes
und Standards eine Motorschutzcharakteristik bei den Überlastauslösern. Später wird in dieser Information ein neuartiger
Leistungsschalter als Motorschutz-Leistungsschalter NZM..ME…-NA vorgestellt, der eine Motorschutzcharakteristik, wie
ein Motorschutzrelais, nach UL 508 besitzt.
Diese neuartigen Geräte sind in Nordamerika vollwertige Leistungsschalter (Molded Case Circuit Breakers nach UL 489 und
CSA-C22.2 No. 5-09) und zusätzlich erhalten sie eine Kalibrierung der Überlastauslöser (nach UL 508, CSA-C22.2 No. 14-05),
wie bei Überlastrelais. Diese neue Schalterart (Motor Protective Circuit Breaker) wurde zum Zeitpunkt der Drucklegung
dieses Aufsatzes noch nicht in den nordamerikanischen Standards beschrieben. Dadurch wurde die Approbation verzögert.
Die Schalter können auch weiterhin wie „normale“ „Inverse
Time Circuit Breakers“ eingesetzt werden (Bild 23). Die Schalter dürfen in Feeder Circuits und in Branch Circuits, sowie als
Branch Circuit Protective Devices eingesetzt werden (Tabelle
7). Sie werden vorwiegend in Steuerungen und Motorstarterverteilungen (MCC) eingesetzt. Sie besitzen Angaben über ihre
Kurzschlussfestigkeit in kA und, wenn sie mit Hilfsschaltern
bestückt sind, Angaben über ihre Gebrauchsart als Steuergeräte (Pilot Duties). Die Schalter können mit optionalen Arbeitsstrom- oder Unterspannungsauslösern ausgerüstet und über
diese ausgelöst werden oder mit optionalen Fernantrieben einund ausgeschaltet werden.
Motorstarter für größere Motorleistungen (bei Eaton > 58 A)
werden in Nordamerika aus drei Komponenten aufgebaut (Bild
22). Kombiniert werden ein Leistungsschalter, ein Schütz und
ein zusätzliches Motorschutzrelais. Man verwendet in Amerika
Leistungsschalter
• mit fest eingestellten Überlastauslösern (NZM…-A(E)
F…-NA),
• oder einstellbaren Überlastauslösern (NZM…-A(E)…-NA),
• oder ohne Überlastauslöser (NZM..-S(E)…-NA).
21
Eaton Leistungsschalter – Varianten nach Art der Approbation und Anwendung –
Typenzusatz „-NA“
Typenzusatz „-CNA“
„gelistete Geräte“
„Recognized Components“
vollständige
UL 489-Approbation
unterschiedliche
Bedeutung von „-NA“
beachten
X Beispiele:
vollständige
UL 489-Approbation
X Beispiele:
C.1 NZM..-AF..-NA
B.1 NZM..-S..-CNA
C.2 NZM..-AEF..-NA
B.2 NZM..-SE..-CNA
C.3 NZM..-VEF..-NA
Typenzusatz „-NA“
X „gelistete Geräte“, weil:
X vollständige
UL 489 – Approbation
X Zusatzqualifikation:
UL 508 – Kalibrierungsprüfung
Beispiel:
E
NZM..-ME..-NA
Neue ariante
tionsv
proba
Ap
bei Anwendung als
Inverse Time Circuit Breaker
(für nichtmotorische Last)
bei Anwendung als Motor
Protective Circuit Breaker
(für Motoren)
vollständige
UL 489-Approbation
Zusatzqualifikation:
UL 508- Kalibrierungsprüfung
Generelle
Einschränkungen für
„Recognized Components”
beachten.
Zusatzbedingung:
Kombination mit Schütz für
typische Motorstarter Anwendungen in Erwägung ziehen
Zusatzbedingung:
Kombination mit Schütz
und Motorschutzrelais in
einem „Listed Assembly“
Bild 23: Approbationswege und mögliche Anwendungen der neuen Schalter NZM..2-ME…-NA. Während der „normale“ Leistungsschalter für den Anlagenschutz vorgesehen ist, können diese Schalter durch ihre zusätzliche Qualifikation jetzt auch für den Motorschutz eingesetzt werden.
Die Geräte haben einstellbare elektronische Schnellauslöser für den Kurzschlussschutz, einstellbare elektronische
Weitbereichsauslöser für den Motor-Überlastschutz 51. Die
51 Die Überlastauslöser werden zusätzlich, in Übereinstimmung mit UL 508 und
CSA-C22.2 No. 14-05, wie Motorschutzrelais kalibriert.
22
einstellbare Auslöseklasse ermöglicht die Anpassung an das
Hochlaufverhalten von unterschiedlichen Motoren und von
unterschiedlichen Lastenarten die von den Motoren angetrieben werden. Die Schalter besitzen unterschiedliche Schaltvermögen in kA und ihre Hilfsschalter können zum Schalten von
Steuerstromkreisen verwendet werden.
Leistungsschalter für den Motorschutz, Motor Protective Circuit Breakers!
3-polig · einstellbare elektronische Überlastauslöser · Trägheitsgradeinstellung für Überlastauslöser · einstellbare, unverzögerte
Kurzschlussauslöser · 100 % rated · Anschlussschrauben serienmäßig · Anschlussklemmen als Zusatzausrüstung
Einstellbereiche
Überlastauslöser
unverzögerter
Kurzschlussauslöser
Motorleistung mit
Schütz
230 V
240 V
HP
460 V
480 V
HP
passendes
Leistungsschütz
Schalter mit
Normalem Schaltvermögen
Typ
Schalter mit
Hohem Schaltvermögen
Typ
SCC
85 kA 240 V
35 kA 480 V
SCC
150 kA 240 V
100 kA 480 V
ln = lu
[A]
lr
[A]
li
[A]
li
90
45 - 90
90 - 1260
2 …14 x ln
20
25
30
40
50
60
DILM50
DILM65
DILM80
DILM80
NZMN2-ME90-NA
NZMH2-ME90-NA
140
70 - 140
140 - 1960 2 …14 x ln
40
50
75
100
DILM95
DILM115
NZMN2-ME140-NA
NZMH2-ME140-NA
200
100 - 200
200 - 2800 2 …14 x ln
60
75
125
150
DILM150
DILM185
DILM225
NZMN2-ME200-NA
NZMH2-ME200-NA
Tabelle 11: Die neuen Leistungsschalter entsprechen sowohl UL489 und CSA-C22.2 No. 5-09, als auch den IEC-Bestimmungen IEC/EN 60947-2. Durch die
zusätzliche Motorschutzcharakteristik (Kalibrierung) nach UL508, CSA-C22.2 No.14-05 ist jetzt der Einsatz in Motorschaltkreisen mit einem Schütz möglich.
Dadurch kann das bisher zusätzlich notwendige Motorschutzrelais entfallen. Durch die Trägheitsgradeinstellung tr, kann die Überlastkennlinie in Schritten,
zwischen 2 - 20 sec bei 6 x Ir, verschoben werden und damit dem Anlaufverhalten des Motors bzw. der angetriebenen Last angepasst werden.
Durch die übliche Kombination mit einem nachgeschalteten Schütz, entsprechend der Auswahlseite im Katalog, erhält
man einen „Type C Combination Motor Starter“, bei dem das
Schütz als „Motor Controller“ den Motorstrom mit hoher zulässiger Schalthäufigkeit und mit hoher Lebensdauer betriebsmäßig schaltet und führt und der NZM als Schutzorgan dient.
Für diese „Type C Combination Motor Starters“ gelten dann
die HP Ratings, die auf den Schützen und auf der Katalogseite
angegeben werden. Diese Kombinationen bilden „2-Komponenten-Motorstarter“, die gegenüber den in Amerika üblichen
„3-Komponenten Motorstartern“ den Platzbedarf, die Komponenten- und Verarbeitungskosten, sowie die Strom-/Wärmeverluste reduzieren. Diese Reduzierungen sind besonders
vorteilhaft bei kompakten Bauformen von Schaltanlagen, wie
in MCC-Einschüben. Durch die Einführung der 2-Komponenten-Motorstarter kann in IEC/EN- und in NA-Schaltanlagen das
gleiche Montageplatten-Layout realisiert werden. Das ist ein
weiterer Schritt in Richtung „Weltmarkt-Schaltanlage“.
5-09) und sie werden vorwiegend in Motorstarter-Einschubverteilern (MCC), in Steuerungen und in gekapselten Einzelstartern eingesetzt. Sie haben lediglich Nennstromangaben in A
und, wenn sie mit Hilfsschaltern bestückt sind, Angaben über
ihre Gebrauchsart als Steuergeräte (Pilot Duties). Sie besitzen
alleine kein Schaltvermögen.
Motorschutz-Leistungsschalter NZM…-ME…-NA können,
zusammen mit einem Schütz, in Motorstromkreisen bis zum für
die Kombination angegebenen Schaltvermögen ohne zusätzliches Kurzschlussschutzorgan eingesetzt werden. Sie decken
den Strombereich von 45 … 200 A, mit lediglich 3 Typen pro
angebotenem Schaltvermögen ab (Tabelle 11). Die Schalter
sind „100 % rated“, das bedeutet, dass, wie bei Motorschutzschaltern, der gesamte Strombereich genutzt werden kann. Die
Einstellbereiche überlappen mit den Zwei-Komponenten-Motorstartern bis 52 A, die mit den Type F Versionen der Schutzschalter PKZM0 oder PKZM4 gebildet werden. Es gibt jetzt also
die wirtschaftlichen Zwei-Komponenten-Motorstarter durchgängig bis 200 A oder 150 HP/480 V. Dadurch können nun weit
über 95 % aller Motoren so effizient geschaltet und geschützt
werden.
Leistungsschalter NZM..-S(E)..-CNA können nach UL lediglich
eine Approbation als Recognized Components erlangen. Sie
werden nicht als Einzelgeräte eingesetzt, sondern sie müssen
stets mit einem nachgeschalteten Schütz und Motorschutzrelais zu einem „Combination Motor Starter“ kombiniert werden,
bei dem das Schütz den Motorstrom betriebsmäßig schaltet und führt, das Motorschutzrelais als Überlastschutzorgan
und der Leistungsschalter als Kurzschlussschutzorgan dienen.
In Nordamerika sind es „Motorstarter nach Construction Type
D“ (Bild 22). Diese Kombinationen ermöglichen, als Zusatznutzen, die getrennte Anzeige einer Auslösung wegen Überlast über die Hilfsschalter des Motorschutzrelais oder einer
Kurzschlussauslösung über die Hilfsschalter des Leistungsschalters. In Nordamerika werden solche Kombinationen in
Motorstarterverteilern (MCC), in Industrial Control Panels nach
UL 508A/NFPA79 und als Einzelstarter in separaten Gehäusen
eingesetzt. Elektronische Motorschutzrelais ermöglichen einen
variablen Schutz von Motoren auch bei schweren Anlaufbedingungen. Für schwere Anlaufbedingungen, werden solche Kombinationen auch in IEC/EN-Schaltanlagen eingesetzt.
Leistungsschalter ohne Überlastschutz, NZM..-S(E)..-CNA
Diese Geräte sind in Nordamerika Leistungsschalter (Instantaneous-Trip Circuit Breakers nach UL 489 und CSA-C22.2 No.
Die Geräte besitzen einstellbare magnetische oder elektronische Schnellauslöser für den Kurzschlussschutz, keine Überlastauslöser und sie können zum Schalten von Motorstromkreisen
und ihre Hilfsschalter zum Schalten von Steuerstromkreisen verwendet werden. Die Schalter können in Branch Circuits, sowie
als Branch Circuit Protective Devices ausschließlich für einzelne
Motorabgänge eingesetzt werden. Die Schalter übernehmen
den Kurzschlussschutz ausschließlich in Motorstromkreisen
(Tabelle 7). Die Schalter können über optionale Arbeitsstromoder Unterspannungsauslöser ausgelöst oder mit optionalen
Fernantrieben ein- und ausgeschaltet werden.
23
Für die Schalter alleine wird kein Kurzschlussschaltvermögen
angegeben. An Einbaustellen mit Kurzschlussströmen bis zu
dem für den kompletten „Combination Motor Starter“ angegebenen Schaltvermögen können sie ohne zusätzliches, vorgeschaltetes Kurzschlussschutzorgan eingesetzt werden. Eine
Auswahltabelle findet man im Kapitel „Motorstarter“ im Katalog.
Leistungsschalter NZM...A(E)…-NA, NZM…A(E)F…-NA,
NZM…VE…-NA, NZM…V(E)F…-NA
Diese Geräte sind in Nordamerika Leistungsschalter (Inverse
Time Molded Case Circuit Breakers nach UL 489 und CSAC22.2 No. 5-09) 52. Sie sind dort die typischen Schalter für die
Energieverteilung, können jedoch auch in Motorstarterverteilungen (MCC) und Steuerungen eingesetzt werden (Tabelle 7).
Alle Varianten der Schalter der Baugrößen NZM..1…-NA,
NZM..2…-NA 53 und NZM..3..-NA sind als Strombegrenzer (für Current Limiting) approbiert und auf dem Leistungsschild gekennzeichnet. Die Schalter sind baugrößenabhängig
für unterschiedliche maximale Nennspannungen approbiert.
Einige Typen/Baugrößen sind nur in Netzen mit Slash Voltages, also bei geerdetem Sternpunkt einsetzbar. Die Schalter
haben Nennstromangaben in A, Angaben über gestaffelte Kurzschlussschaltvermögen in kA und, wenn sie mit Hilfsschaltern
bestückt sind, Angaben über Gebrauchsart als Steuergeräte
(Pilot Duties).
Die Geräte haben einstellbare magnetische oder elektronische
Schnellauslöser für den Kurzschlussschutz und auf einen festen Stromwert eingestellte oder aber einstellbare Bimetallauslöser oder elektronische Auslöser für den Überlastschutz in
nicht motorischen Abgangsstromkreisen. Einige Typen besitzen zusätzliche Kurzschlussauslöser mit einstellbarer Verzögerungszeit. Diese Auslöser ermöglichen die Realisierung einer
zeitlich gestaffelten Selektivität oder einer Anlaufüberbrückung.
Leistungsschalter können auch als Kurzschlussschutzorgan und
zum Schalten von Motorstromkreisen 54, ihre Hilfsschalter zum
Schalten von Steuerstromkreisen verwendet werden. An Einbaustellen mit Kurzschlussströmen bis zu ihrem Schaltvermögen können sie ohne vorgeschaltetes Kurzschlussschutzorgan
eingesetzt werden. Die hier angesprochenen Leistungsschalter
können immer universell in Feeder Circuits und/oder in Branch
Circuits, sowie auch als Branch Circuit Protective Devices, an
der Grenze zwischen Feeder Circuits und Branch Circuits eingesetzt werden (Tabelle 5).
Sie sind in Hauptstrom-Abgängen mit nicht-motorischer Last
oder in Einspeisungen als Hauptschalter einsetzbar. Für das
Schalten und Schützen von Motoren müssen sie mit weiteren Geräten kombiniert werden 55. Der Buchstabe „E“ im Typ
kennzeichnet bei Eatons Moeller® series Schaltervarianten mit
elektronischen Auslösern. Der Buchstabe „V“ kennzeichnet
Schaltervariaten mit elektronischen Auslösern und mit einstellbaren, verzögerbaren Auslösezeiten (NZM..-VE(F)…-NA). Die
Schalter können mit optionalen Arbeitsstrom- oder Unterspannungsauslösern ausgelöst werden oder mit optionalen Fernantrieben ein- und ausgeschaltet werden. In Nordamerika werden
häufig Leistungsschalter mit fest eingestellten Überlastauslösern eingesetzt, um Leitungen kleiner zu dimensionieren. Als
Beispiel sollen 150 A im Stromkreis fließen. Wenn der einstellbare Schalter einen Nennstrom von 250 A hat, muss er in
52 Die Bezeichnung „Inverse Time“ wird üblicherweise weggelassen. Damit
wird ausgedrückt, dass die Auslösezeit umgekehrt proportional zum Strom ist.
53 außer NZM..2-ME…-NA
54 in Verbindung mit einem Motorschutzrelais
55 siehe Absatz „Motorstarter für größere Motorleistungen“
24
Nordamerika für 250 A (für den maximal einstellbaren Strom)
verdrahtet werden. Ein fest auf 150 A eingestellter Schalter
muss lediglich für 150 A verdrahtet werden. Zumindest bei großen Strömen und langen Leitungen kann diese Anwendung
auch in der IEC/EN-Welt interessant sein.
Für die Schalter steht ein sehr umfangreiches Sortiment an
Zusatzausrüstungen zur Verfügung. Fast alle Zusatzausrüstungen sind approbiert (siehe deutliche Hinweise im Hauptkatalog)
und dieses Sortiment enthält eine Vielzahl von Komponenten, die speziell für den nordamerikanischen Markt entwickelt
wurden. Über die Standards hinausgehend werden dadurch
nordamerikanische Markt- und Handhabungsgewohnheiten
berücksichtigt und abgedeckt. Besondere Schwerpunkte der
Zusatzausrüstungen für die Leistungsschalter und Molded Case
Switches sind bei Eaton die Vielzahl der Betätigungsmöglichkeiten für die Schalter und die praxisorientierte und sehr variable,
austauschbare Anschlusstechnik. Einige Zusatzausrüstungen
müssen zwangsweise für den nordamerikanischen Markt verwendet werden, um die großen Luft- und Kriechstrecken sicherzustellen. Es sind auch Anweisungen in den Aufstellungs- und
Wartungsanweisungen (AWA’s) zu beachten. Schalter bis zur
Baugröße 3 können als Einspeise- oder Abgangsschalter mit
Sammelschienenadaptern auf das Sammelschienensystem
SASY 60i aufgebaut werden. Die sehr hohe Flexiblität des Leistungsschalter-Sortiments von Eaton war für den nordamerikanischen Markt zunächst ungewohnt und die Komplexität des
Systems erschwerte zunächst das Approbationsverfahren.
Inzwischen werden besonders die Spezialitäten für den nordamerikanischen Markt, auch aufgrund der Kompetenz von Eaton
in Nordamerika, von den Exporteuren und Endkunden sehr gut
angenommen. Sie ermöglichen es Eaton eine herausragende
Position in diesem wichtigen Marktsegment einzunehmen.
Leistungsschalter PKZM4- …-CB
Aus dem Motorschutzschalter PKZM4 wurde ein vollwertiger Leistungsschalter nach UL 489 abgeleitet. Der Schalter
ist etwas größer als die Motorschutzschalter-Varianten des
PKZM4, weil diese Leistungsschalter-Variante an den eingangsund ausgangsseitigen Hauptstromanschlüssen große Luft- und
Kriechstrecken aufweisen müssen (Bild 24). Der Schalter ist als
Abgangsschalter / Branch Circuit Protective Device einsetzbar.
Ziel der Entwicklung war es, Leistungsschalter für kleinere
Nennströme, als dies bei den Leistungsschaltern NZM möglich
ist, mit hohem Schaltvermögen und geringem Volumen anzubieten. Diese Schalter stehen bezüglich des Schaltvermögens
im Wettbewerb mit den Leistungsschaltern FAZ…-NA(-RT),
die ebenfalls kleine Ströme schalten und schützen, die aber
lediglich ein geringes Schaltvermögen beherrschen. Eine Notwendigkeit für diese Schutzschalter ergibt sich dadurch, dass
nichtmotorische Lasten nur mit Schmelzsicherungen oder
mit Leistungsschaltern geschützt werden dürfen. Diese Lasten besitzen häufig nur kleine Nennströme. Das gilt auch für
den Schutz von Frequenzumrichtern, obwohl auch bei dieser
Anwendung die Last im Endeffekt ein Motor ist. Exporteure
bevorzugen, wie es auch Eaton empfiehlt, den Einsatz von Leistungsschaltern und ähnlichen schmelzsicherungslosen Lösungen. In typisch nordamerikanischen Anlagen werden relativ
viele Schmelzsicherungen eingesetzt, obwohl in Nordamerika
der Standard NFPA 70E 56 sehr aufwändige Sicherheitsmaßnahmen für den Austausch von defekten Schmelzsicherungen vorschreibt.
56 NFPA 70E, “Standard for Electrical Safety in the Workplace”, US-Standard für
die elektrische Sicherheit am Arbeitsplatz
Stellung besitzen, die bei Leistungstrennern sonst nicht vorhanden ist. Nach einer Auslösung ist ein Reset der Schalter
notwendig (ausschalten und wieder einschalten).
Strombegrenzung (Current Limiting)
Motorschutzschalter PKZM4
Leistungsschalter PKZM4-CB
Bild 24: Aus dem Motorschutzschalter PKZM4 (links) entstand der Leistungsschalter PKZM4-…-CB (rechts). Die Pfeile zeigen auf die fest montierten Klemmenabdeckungen zur Vergrößerungen der Luft- und Kriechstrecken
im Anschlussbereich.
Lasttrennschalter N, PN
Die von den Leistungsschaltern NZM abgeleiteten Lasttrennschalter N, PN, die sich im IEC/EN Markt bestens bewährt
haben, wurden für den nordamerikanischen Markt, den Marktgewohnheiten folgend, durch die nachfolgend beschriebenen,
Molded Case Switches NS…-NA ersetzt.
Molded Case Switches NS…-NA
Molded Case Switches NS…-NA, nach UL 489 und CSAC22.2 No. 5-09, sind die typischen nordamerikanischen
Lasttrennschalter. Sie sind dort hauptsächlich in Energieverteilungsanlagen eingesetzt, sie können jedoch auch in Motorstarterverteilungen (MCC) und Steuerungen, z.B. als Hauptschalter,
eingesetzt werden. Die Schalter weisen die gleiche Bauform,
wie die Leistungsschalter gleicher Nennstromstärke auf. Es
werden die gleichen Zusatzausrüstungen verwendet. Sie haben
Nennstromangaben in A, Angaben über ihr Kurzschlussschaltvermögen in kA und, wenn sie mit Hilfsschaltern bestückt sind,
Angaben über Gebrauchsart als Steuergeräte (Pilot Duties).
Die Strombegrenzung ist ein Merkmal moderner Leistungsschalter, die die Kurzschlussströme sehr schnell unterbrechen,
sowie ein Merkmal einiger amerikanischer Schmelzsicherungsarten. Durch speziell entwickelte Kontaktapparate unterbrechen
strombegrenzende Leistungsschalter die Kurzschlussströme
automatisch, bevor das Schaltschloss reagieren kann. Ein Kurzschlussstrom wird unterbrochen, lange bevor er sein Maximum erreicht. Man spricht von der dynamischen Abhebung der
Kontakte durch magnetische Kraftfelder um die stromführenden Teile des Kontaktapparats (Bild 25). Man erreicht durch das
schnelle Unterbrechen der Kurzschlussströme sehr stark reduzierte Durchlassströme und Durchlassenergien, die die dynamische Beanspruchung der gesamten Installation hinter dem
strombegrenzenden Schalter ebenfalls sehr stark reduzieren
(Bild 26).
Nach IEC/EN müssen die hinter einem Strombegrenzer angeordneten Schalt- und Schutzgeräte nur noch für diese reduzierten Durchlasswerte dimensioniert werden. Nach den
nordamerikanischen Standards kann der Strombegrenzungseffekt in Industrial Control Panels for Machinery, nach UL 508A
Part 2 und NFPA 79 nur teilweise genutzt werden. Die UL 508A
erwähnt im Anhang SB, bei der Ermittlung des Overall Short
Circuit Current Ratings (SCCR), zwar diese strombegrenzenden
Schutzorgane, verlangt aber, dass alle Branch Circuit Protective
Devices (BCPD) 58 hinter dem strombegrenzenden Schutzorgan
mindestens das gleiche Schaltvermögen besitzen müssen wie
der Strombegrenzer selbst. Damit wird der physikalische Effekt
praktisch ignoriert und die Anlagen werden dadurch unnötig
teuer. Tatsächlich wird natürlich die gesamte Installation hinter dem Strombegrenzer im Störungsfall stark entlastet. Für die
Dimensionierung von andersartigen Betriebsmitteln im Schaltschrank, die in Richtung der Verbraucher hinter dem BCPD
angeordnet sind 59, kann dann wieder mit den Durchlasswerten
des Strombegrenzers gerechnet werden.
Eaton bietet alle Leistungsschalter der Moeller® series der
Baugrößen NZM1…-NA, NZM2…-NA 60 und NZM3…-NA, sowie
die kleinen Leistungsschalter FAZ..-NA, FAZ...-RT als Strombegrenzer an. Sie wurden entsprechend konstruiert, approbiert
und auf dem Leistungsschild gekennzeichnet.
Die Geräte haben fest eingestellte Kurzschlussschnellauslöser und keine Überlastauslöser. Die Kurzschlussschnellauslöser dienen aber ausschließlich dem Eigenschutz der Schalter.
Sie können nicht den Kurzschlussschutz für nachgeordnete
Schalt- und Schutzgeräte übernehmen. Ihre Hilfsschalter können zum Schalten von Steuerstromkreisen verwendet werden.
An Einbaustellen mit Kurzschlussströmen bis zu ihrem Schaltvermögen können die Molded Case Switches NS...-NA ohne
weiteres vorgeschaltetes Kurzschlussschutzorgan eingesetzt
werden. Die Schalter können mit optionalen Arbeitsstrom- oder
Unterspannungsauslösern ausgelöst werden oder mit optionalen Fernantrieben ein- und ausgeschaltet werden. Nach den
nordamerikanischen Standards sind diese Schalter Lasttrennschalter, nach IEC/EN sind es jedoch Leistungsschalter der
Kategorie CBI-X 57. Bei den Molded Case Switches NS…-NA ist
bei einer Störungssuche zu beachten, dass sie eine Ausgelöst-
Die Leistungsschalter NZM4…-NA besitzen einfach unterbrechende Kontaktapparate, die für eine Stromselektivität optimiert sind. Für die Selektivität werden für größere Ströme, in
höheren Energieverteilungsebenen und für den kurzschlussferneren Einbau Kontakte benötigt, die möglichst lange geschlossen bleiben. Hierfür ist der sogenannte 1-Sekunden-Strom ein
wichtiges Kriterium (IEC/EN). Diese Schalter auf den höheren
Ebenen der Energieverteilung sollen möglichst nicht ansprechen, sondern schnelle Schalter auf den unteren Ebenen sollen
die Kurzschlüsse entstehungsnah unterbrechen (Bild 27). Das
ist das grobe Prinzip der Selektivtät. Man unterstützt die Selektivtät auf den höheren Ebenen durch Leistungsschalter mit einstellbaren Verzögerungszeiten. Die Anforderungen von Seiten
der Selektivität schließen den Effekt der Strombegrenzung auf
den oberen Netzebenen aus.
57 Leistungsschalter der Kategorie CBI-X sind Leistungsschalter ohne Überlastauslöser. Nach IEC/EN dürfen Lasttrennschalter keine stromabhängigen Auslöser besitzen.
58 Schutzschalter der einzelnen Lastabgänge
59 z.B. Schütze, Frequenzumrichter
60 außer NZM..2-ME…-NA
25
Schaltgeräte mit strombegrenzender Wirkung. Wie wirkt
die Strombegrenzung?
S5
250A
2h
100
40
High Voltage
Minutes
S1
S4
S3
1000A 2000A
1
10
4
Low Voltage
A
Seconds
1
40
S2
S3
bei strombegrenzenden Schaltgeräten genutzt.
Prinzipdarstellung eines strombegrenzenden Kontaktsystems. Die
abstoßende Kraft ist etwa F ~ I2.
a = bewegliches Schaltstück
S4
C
Reihenschaltung von Schutzschaltern, Back-up-Schutz
(Series Rating)
Wenn nach den IEC/EN-Normen das Schaltvermögen eines
Schutzschalters, für den bei konkreten Anwendungsfällen
möglichen Kurzschlussstrom nicht ausreicht, schaltet man vor
dieses Schutzorgan ein weiteres Schutzorgan mit einem höheren Schaltvermögen. Zusammen beherrschen diese in Reihe
geschalteten Schutzschalter die Beanspruchungen durch die
größeren Kurzschlussströme. Wenn dieses zusätzliche Schutzorgan eine Gruppe von schwachen Schutzorganen schützt/
unterstützt, spricht man von einem Gruppenschutz.
Nach den nordamerikanischen Standards ist dieses Zusammenwirken von mehreren Schutzorganen in Energieverteilungsanlagen (Distribution Equipment) ebenfalls zulässig. Innerhalb
ÎD 200 NZMH2-VE(VEF)...-NA
[kA]
Kennlinien zur
Ermittlung von
Durchlassströmen
bei Leistungsschaltern NZM2 mit dem
Ausschaltvermögen
H = Hoch.
100
80
60
Ic
c
40
240 V
10
8
480 V
600 V
6
4
3
1
1
2
3 4 5 6 8 10 15 20 30 40 5060 80100 150
Icc eff [kA]
Es wird im Beispiel
von einem Kurzschlussstrom Icc von
40 kA eff. an der
Einbaustelle ausgegangen.
Der Durchlassstrom
im 480-V-Netz
beträgt dann 20 kA
peak.
Alle Komponenten hinter diesem Schalter müssen nach IEC/
EN nur noch Kurzschlussströme von 20 kA beherrschen. In
Industrial Control Panels for Machinery nach UL 508A und
NFPA 79 kann dieser physikalische Effekt nur eingeschränkt
genutzt werden .
Bild 26: Die Kennlinie für den Durchlassstrom zeigt die Wirkung der Strombegrenzung. Von einem möglichen Kurzschlussstrom Icc von 40 kA werden
im Beispiel maximal 20 kA durchgelassen. Bitte beachten: Icc wird als Effektivwert dargestellt, ÎD wird als Spitzenwert, Peak, dargestellt. Die Strombegrenzung ist von der Höhe der Spannung abhängig.
26
S4
S5
100
tv
50ms
40
50ms
10
4
1
100
200
400
1000
2000
4000
10000 20000
ICC
[A]
Bild 27: Beispiel für einen kaskadenförmigen Netzaufbau in der Energieverteilung und weniger zutreffend für Maschinensteuerungen. Die Schalter in
den verschiedenen Netzebenen sollen selektiv abschalten. Dies lässt sich
mit einer Zeitselektivität realisieren. Der Schalter der untersten Ebene (im
Beispiel S 5) besitzt unverzögerte Kurzschlussstromauslöser, alle vorgeschalteten Schalter sind um 50 ms, 100 ms usw. kurzzeitverzögert.
der hier besonders betrachteten Industrial Control Panels for
Machinery (ICP) nach UL 508A und NFPA 79, ist keine Reihenschaltung von Leistungsschaltern oder von Sicherungen oder
von beiden Arten zulässig, wenn die Reihenschaltung der Erhöhung des Schaltvermögens dienen soll. Die in der IEC/EN-Welt
beliebten Leistungsschalter FAZ…-NA oder FAZ…RT besitzen
nennstromabhängig ein Schaltvermögen von 10 oder 14 kA.
Diese Schalter werden gerne in ICP’s eingesetzt. Es besteht
nach den nordamerikanischen Standards aber z. Z. keine Möglichkeit diese Schaltvermögen durch ein Vorschaltschutzorgan
(Leistungsschalter oder Sicherungen) zu erhöhen. Ein Leistungsschalter muss im ICP das notwendige Schaltvermögen
immer alleine sicherstellen. Natürlich können zwei Leistungsschalter als Hauptschalter und als Abgangsschalter in Reihe
geschaltet werden, aber dadurch erhöht sich nicht das Schaltvermögen. Das Schaltvermögen aller eingesetzten Schutzorgane muss immer gleich oder größer sein, als der an der
Einbaustelle zu erwartende Kurzschlussstrom.
Betätigungsorgane für Leistungsschalter und Molded Case
Switches
2
20
S3
1
S5
D
Bild 25: Parallele, vom Strom durchflossene Leiter erzeugen abstoßende
Kräfte. Bei hohen Kurzschlussströmen führt dieser Effekt zu dynamischen
Abhebungen (Öffnen der Kontakte ohne Schaltbefehl). Das gilt auch für
moderne Rotationskontakte.
4
400
B
Milli-Seconds
Um stromdurchflossene Leiter bilden sich Kraftfelder, die
sich bei einer Stromschleife mit
entgegengesetzter Stromflussrichtung abstoßen. Dieser dynamische, physikalische Effekt wird
10
Die Betätigungsorgane der vorgestellten Schalter, die in Schaltanlagen für Maschinen eingesetzt werden, stehen z. Z. im
besonderen Focus der Inspektoren. Es geht dabei speziell um
die Betätigung von Hauptschaltern mit Türkupplungsdrehgriffen und um die Türverriegelungen. Über die durchaus komplexen Anforderungen wird hier kurz informiert. Es gibt auch einen
ausführlicheren Fachaufsatz zu diesem Thema 61.
Die nordamerikanischen Standards UL 508A, Part 2, Control
Panels for Industrial Machinery 62 und NFPA 79 63 (Bild 28) verlangen, dass die Betätigungsorgane von Hauptschaltern (Netztrenneinrichtungen) 64 immer mit diesen Schaltern verbunden
sind, damit die Schalter jederzeit und unabhängig von der Stellung der Schaltschranktüre betätigt werden können. Zusätzlich
61 VER1230-966, „Hauptschalter mit Drehgriffen konform mit NFPA 79 und
UL 508A einsetzen“
62 UL 508A, UL Standard for Industrial Control Panels
63 NFPA 79, Electrical Standard for Industrial Machinery, vom Thema her vergleichbar mit IEC/EN 60204-1
64 Supply Circuit Disconnecting (Isolating) Means
NEC (NFPA 70)
Maschinenausrüstung
NEC Art. 670
Anforderungen an die Ausführung der
kompl. E-Technik an der Maschine
NFPA 79
Führende Norm
für Maschinen
Anforderungen an die E-Technik im Schaltschrank
Ausführung von Industrial Control Panels
nach UL 508A
Part 1:
General Use Panels
Applikationen:
Part 2:
Specific Use Panels
….
….
Art. 65 … 67
Industrial
Machinery
….
….
Industrial
Industrial
Machinery
Machinery
Türverriegelung,
Unabhängigkeit
von Türstellung,
„Deliberate
Action“
und weitere
Anforderungen
in
UL 508A
und
NFPA 79
Bild 29: Typisch amerikanischer Schaltschrank mit einem Steg neben der
Tür und einem Ausschnitt im Steg für den „Vertical Motion Handle“.
nur in
NFPA 79
Bild 28: Zusammenhänge zwischen den Normen NFPA 70 (NEC), NFPA 79
und UL 508A für die Ausrüstung von Industrial Control Panels. Es gibt unterschiedliche Arten von Industrial Control Panels. An die Panels für Industrial
Machinery (Maschinensteuerungen) werden die höchsten Anforderungen
gestellt, z. B. bezüglich der Türverriegelungen und der Betätigung von
Hauptschaltern bei geöffneten Schranktüren.
muss die Betätigung (Einschaltung) der Schalter durch Schlösser zu verhindern sein. Weiter wird gefordert, dass der/die
Hauptschalter immer nur eingeschaltet werden kann/können,
wenn alle Schaltschranktüren geschlossen sind und dass alle
Türen mit dem/den Schalter(n) so mechanisch und/oder elektrisch verriegelt sind, dass sich die Türen bei eingeschaltetem
Hauptschalter nicht öffnen lassen 65.
Eine einfache, elektrische Verriegelung, die den Hauptschalter
beim Öffnen von Türen über die Aktivierung eines Spannungsauslösers auslöst, ist zu vermeiden, da sie zu kritischen oder
gefährlichen Situationen für das Personal und die Anlage führen kann 66. Für Fachleute ist es zulässig, die Türverriegelung
vorübergehend mittels eines „defeat mechanism“ aufzuheben 67, um Fehler zu suchen. Fehler kann man häufig lediglich
unter Spannung feststellen. Wenn zum Beseitigen von Fehlern umfangreichere Maßnahmen erforderlich sind, sollte die
Anlage während der notwendigen Arbeiten dann aber abgeschaltet werden.
Um eine ständige Verbindung zwischen Betätigungsorganen
und Schaltern sicherzustellen, werden in Nordamerika vorzugsweise Hauptschalter mit Hebelantrieben („Side mounted Handles“, „Flange mounted Handles“) eingesetzt. Diese
Schalthebel sind entweder direkt seitlich an die Schalter angebaut oder es besteht eine flexible Verbindung zwischen Hebel
und Schalter mittels eines Bowdenzugs (Bowden Cable). Die
typisch nordamerikanischen Schaltschränke besitzen auf der
Frontseite, neben der Schaltschranktür, einen feststehenden,
über die Schrankhöhe reichenden Flansch, in den der Hebel
eingebaut wird (Bild 29). So sind der Hebel und der Schalter
auch bei geöffneter Tür verbunden und zu betätigen. Von diesem Flansch wird die nordamerikanische Bezeichnung „Flange
mounted Handle“ abgeleitet. Der Hebel wird zusätzlich mittels
eines Gestänges mit einer mechanischen Verriegelung an allen
Schranktüren verbunden. Eaton bietet Hebelgriffe 68 mit Standard-Bohrbild und mit verschieden langen Bowdenzügen im
65 In Nordamerika sind elektrische Schalt- und Schutzgeräte, sowie passive elektrische Baugruppen nicht grundsätzlich berührungssicher gestaltet.
66 die Stopp-Kategorien nach IEC/EN und NFPA 79 sind zu beachten.
67 „defeat mechanism“ = unwirksam machen, üblicherweise mit einem Werkzeug (Schraubendreher).
68 z.B. NZM-XSHGVR12-NA, plus weitere Teile
Katalog an (Bild 30). Diese Hebelgriffe erfüllen nicht das Kriterium der Bedienteilfestigkeit nach der IEC/EN 60947 69. Deshalb
dürfen sie nur in Nordamerika eingesetzt werden und sie sind
nicht mit einem CE-Zeichen markiert. Schaltanlagenbauer, die
nach IEC/EN-Normen arbeiten, setzen diese Betätigungsorgane
und die Sonderschaltschränke überwiegend nur auf ausdrücklichen Kundenwunsch hin ein.
In Energieverteilungsanlagen werden Schalter eher selten betätigt. Deshalb setzt man dort häufig Schalter mit den kostenoptimierten Kipphebelantrieben ein. In Export-Maschinen- und
Anlagen-Steuerungen 70 werden bevorzugt Schalter mit Drehantrieben eingesetzt. Für Hauptschalter verwendet man meistens
Türkupplungsdrehgriffe mit hoher Schutzart, damit man diese
Schalter jederzeit, auch bei geschlossener Schranktür, betätigen kann. Bei offener Schaltschranktür befindet sich der Griff
auf der Außenseite der weggeschwenkten Schranktür und der
Schalter kann ohne ein Werkzeug nicht betätigt werden.
Eaton hat schon seit vielen Jahren einen sehr preiswerten Griff
angeboten, der auf die Schalterachse montiert werden konnte,
da die Betätigung des Schalters bei offener Tür auch gelegentlich in der IEC/EN-Welt diskutiert wurde. Eine neue Lösung,
die die höheren Anforderungen, die durch den Begriff „deliberate action“ 71 in den gültigen Standards entstanden sind, bildet jetzt ein aufwändigerer Zusatzgriff 72. Dieser neue Griff wird
als Hauptschalterbausatz geliefert. Er ist Teil der im Schrank
befindlichen Schalterachse. Der neue Zusatzgriff verhindert ein
unbedachtes Einschalten der Spannungsversorgung dadurch,
dass ein Fachmann, bei der Lösung von Eaton, den Griff zum
Einschalten bei offenen Schaltschranktüren, zunächst um ca.
20 ° drehen muss und ihn dann gleichzeitig drücken und drehen
muss, bis der Schalter eingeschaltet ist (Bild 31). Ausschalten
kann man den Schalter ohne besondere Maßnahmen. Diese
bewusst und zusätzlich durchgeführte Kombination aus Drehen
und Drücken bildet die verlangte „deliberate action“.
Mit dieser einzigartigen Lösung bietet Eaton auf dem europäischen Markt deutliche Wettbewerbsvorteile. Die hohe Schutzart 73 der Türkupplungsgriffe und der Schränke bleibt erhalten
und der Schalter kann trotzdem komfortabel und konform mit
den Standards betätigt werden. Der Schalter besitzt mit dem
approbierten Zusatzgriff zwei Betätigungsorgane, zwei Schaltstellungsanzeigen und zwei Abschließmöglichkeiten, jeweils
69 Die Handhabe eines (künstlich) verschweißten Schalters darf sich nicht in die
OFF-Position bringen lassen und sich dort erst recht nicht abschließen lassen.
70 Industrial Control Panels nach UL 508A und NFPA 79
71 Deliberate action = zusätzliche, bewusste Handlung
72 z.B. NZM…-XHB-…-NA
73 Schutzart = Degree of Protection, ein wichtiger Gesichtspunkt bei der Approbation von Schaltanlagen
27
4x
flexibler Bowdenzug zwischen Griff und Schalter
Bild 30: Der „Vertical Motion Handle“ (rechts), stellt den typisch amerikanischen Hauptschaltergriff dar, der über den Bowdenzug, unabhängig von der Stellung der Schaltschranktür, immer mit dem Schalter verbunden bleibt. Der flexible Bowdenzug wird häufig in Industrial Control Panels eingesetzt. Der Griff
wird zusätzlich mit einer mechanischen Türverriegelung verbunden.
Leitungsschutzschalter FAZ
(Supplementary Protectors)
Diese Geräte sind in Nordamerika Industrieschaltgeräte und
Schutzgeräte für lediglich einen zusätzlichen Schutz (Supple-
Wenn ein Schaltschrank lediglich eine einzige Türe besitzt,
kann diese Türe direkt mechanisch über den Türkupplungsdrehgriff mit dem Schalter verriegelt werden. Diese rein mechanische Türverriegelung kann durch Fachleute mit einem „Defeat
mechanism“ umgangen werden 74.
Türkupplungsdrehgriffe für Nordamerika
Bei den Türkupplungsdrehgriffen NZM..-XTVDV.. für NZM und
NS…-NA, für den vorwiegenden Einsatz außerhalb Nordamerikas lässt sich die mit dem Griff mechanisch verriegelte Schaltschranktür öffnen, wenn sich der Griff und der Schalter in der
Stellung „AUS“ / „OFF“ befinden. Bei der NA-Ausführung dieser Griffe NZM..-XTVDV..-NA lässt sich die verriegelte Schranktür in der Stellung „AUS“ / „OFF“ noch nicht öffnen, sondern
der Griff muss über die Stellung „AUS“ / „OFF“ hinaus gedreht
werden, um die Tür öffnen zu können (Bild 32). Das ist eine
nordamerikanische Marktgewohnheit. Beide Arten von Türkupplungsdrehgriffen sind approbiert.
74 Betätigung einer Schraube am Griff mittels Schraubendreher
28
TR
1
Q20°
ON
IP
Der Bügel
ermöglicht das
Abschließen des
Schalters in der
AUS-Stellung,
bei offener
Schaltschranktür
IP
TR
1
Q20°
Beim Einsatz von Schaltern mit Türkupplungsdrehgriffen und
mehreren Schranktüren ist eine mechanische Verriegelung
aller Türen nicht praktikabel. Ersatzweise wird eine elektrische
Türverriegelung erforderlich. Die elektrische Türverriegelung
darf durch Fachleute ebenfalls umgangen/überlistet werden.
Sie muss, nach dem Schließen einer beliebigen letzten Tür,
selbsttätig wieder wirksam werden. Für die elektrische Türverriegelung setzen unsere Kunden mittlerweile, vorzugsweise
Positionsschalter mit mechanischer Türzuhaltung ein, statt einfacher Positionsschalter, die lediglich durch die Türe betätigt
werden. Diese Lösung mit den Türzuhaltungen kommt einer
voll mechanischen Türverriegelung näher und sie bietet eine
hohe Sicherheit.
Beispiel: Zusatzgriff für Schalter der Baugröße 2
OFF
einmal zur Handhabung bei geschlossenen Türen und einmal
wirksam bei offenen Türen. Diese Griffe sind auch für Schaltanlagen nach IEC/EN zu empfehlen, da die beschriebene Problematik auch außerhalb Nordamerikas besteht.
ON
2
3
Zusatzgriff mit
Schaltstellungsanzeige für die
Betätigung des
Schalters bei
offener Schaltschranktür.
Ende der Schaltachse im Schaltschrank. Die
Achse endet mit der gezeigten Kupplung. Die
Kupplung verbindet die Achse mit dem Türkupplungs-Drehgriff in der Schaltschranktür.
Bild 31: Der neue Zusatzgriff NZM…-XHB-DA(R)-NA, für Schalter der
Baugröße 2, benötigt zum Einschalten des Schalters, bei offener Schaltschranktür, eine zusätzliche, bewusste Handlung (Deliberate Action). Die
bewusste Handlung setzt sich aus 3 Bewegungsabläufen zusammen.
1. Der Griff wird um ca. 20° gedreht.
2. Der Griff wird in der 20°-Stellung gedrückt.
3. Der Griff wird im gedrückten Zustand weiter bis in die EIN (ON)-Stellung
gedreht.
Der eingeschaltete Schalter kann jederzeit, ohne besondere Maßnahmen,
wieder ausgeschaltet werden. Der Schalter kann in der AUS-Stellung am
Drehantrieb mit bis zu 3 Bügelschlössern abgeschlossen werden. Wenn der
Griff beim Einschalten nicht gleichzeitig gedrückt und gedreht wird, dreht er
leer durch, bis zu einem spürbaren Anschlag. Der Schalter wird dadurch
nicht eingeschaltet.
Nordamerika-Ausführung
IEC-Ausführung
Schaltstellungen
„Ein“
„Ausgelöst“
IEC-Tür: „verriegelt oder
nicht verriegelt“
NA-Tür:
„verriegelt“
„Aus“
„Aus“
„nicht
verriegelt“
„nicht
verriegelt“
Kunststoffschraube
für das
Aufheben
der Türverriegelung
„Defeat
mechanism“
Bild 32: Türkupplungsdrehgriffe besitzen bei den IEC-Typen 3 Stellungen
und 4 Stellungen bei den Nordamerika-Ausführungen. Bei den Griffen der
Nordamerika-Ausführungen lässt sich die Schaltschranktür erst öffnen,
wenn man den Griff über die AUS-Stellung hinaus dreht. An dieser Stelle
steht auf dem Griff das Wort „Reset“. Das Wort „Reset“ weist darauf hin,
dass man den Griff nach einer Auslösung zunächst in die Stellung AUS bringen muss, um ihn anschließend wieder einschalten zu können.
mentary Protectors nach UL 1077 und CSA- C22.2 No. 235) 75.
Sie werden vorwiegend in Steuerungen eingesetzt. Sie können auch als zusätzliches Schutzorgan innerhalb von elektrischen Geräten eingesetzt werden, deren Zuleitung bereits
gegen Kurzschluss geschützt ist. Für die Schalter wird bei
Eaton neben einem AC-Schaltvermögen auch ein approbiertes DC-Schaltvermögen im Katalog und auf dem Leistungsschild angegeben. Dadurch dürfen diese Schutzschalter auch in
Gleichstromstromkreisen bis zu den angegebenen Spannungen
eingesetzt werden.
Supplementary Protectors FAZ sind nach den UL-Regeln
Recognized Components. Diese Art von Schutzschaltern ist
dafür bekannt, dass sie häufig falsch eingesetzt werden. Sie
besitzen fest eingestellte magnetische Schnellauslöser für den
Kurzschlussschutz und auf einen festen Stromwert eingestellte
Bimetallauslöser für den Überlastschutz. Eaton bietet die Supplementary Protectors mit unterschiedlichen IEC/EN-Auslösekennlinien an. Die Auswahl der Kennlinie erfolgt nach der Art
der zu schützenden Last (nach bewährten IEC/EN-Gesichtspunkten).
Supplementary Protectors FAZ (Bild 33) sind besonders geeignet für den schmelzsicherungslosen Schutz von Steuerstromkreisen auf der Sekundärseite von Steuertransformatoren. Die
Schalter dürfen auch für den primärseitigen Schutz der Steuertransformatoren (Control Transformers) eingesetzt werden,
aber nicht auf der Primärseite von Leistungstransformatoren
(Power Transformers).
schlussschutz und auf einen festen Stromwert eingestellte
Bimetallauslöser für den Überlastschutz. Die Schalter sind als
Strombegrenzer (Current Limiting) approbiert und auf dem Leistungsschild gekennzeichnet. Sie verfügen über Nennstromangaben in A, Angaben über ihr Kurzschlussschaltvermögen in kA
und, wenn sie mit Hilfsschaltern bestückt sind, Angaben über
Gebrauchsart als Steuergeräte (Pilot Duties). Für die Schalter
wird neben dem AC-Schaltvermögen auch ein DC-Schaltvermögen für einpolig 48 V und 2-polig 96 V angegeben 76.
Diese kleinen Leistungsschalter können als Protective Devices
in Feeder Circuits, sowie in Branch Circuits eingesetzt werden. FAZ…-NA und FAZ…-RT dürfen bis 32 A Nennstrom ausschließlich in starr geerdeten Sternnetzen, mit einer Slash
Voltage von maximal 480Y/277V eingesetzt werden. FAZ…-NA
und FAZ…-RT für Stromstärken > 32 A sind lediglich bis 240
VAC, unabhängig von Netzform und Erdung, einsetzbar. Der
Typenzusatz „-RT“ steht für „Ring Tongue Termination“. Bei
diesen Varianten können die Anschlussschrauben vollständig
herausgedreht werden, um Ring-Kabelschuhe anzuschließen.
Die Leistungsschalter FAZ…-NA und FAZ…-RT werden in
1-poliger, 2- und 3-poliger Ausführung und mit den IEC/EN-Auslösekennlinien B, C und D angeboten. Die Auswahl der Kennlinie erfolgt nach der Art der zu schützenden Last (nach IEC/
EN-Gesichtspunkten). Es stehen Hilfsschalter, Spannungsauslöser und Drehstromschienenblöcke als Zusatzausrüstungen
mit großen Luft- und Kriechstrecken zur Verfügung.
Approbation von Schalt- und Schutzgeräten für den Einsatz in Nordamerika
In Nordamerika hat man lange Zeit ausschließlich Komplettgeräte entwickelt, approbiert und eingesetzt, die vom Hersteller
unveränderbar produziert wurden. Für die in Europa übliche Praxis, dem Kunden die Möglichkeit zu geben, an Geräten, im Rahmen eines flexiblen Bausteinsystem, nachträglich Hilfsschalter,
Unterspannungsauslöser, Arbeitsstromauslöser und weiteres
Zubehör anzubauen, kann jetzt auch die entsprechende UL- und
CSA-Approbation erteilt werden. Das gilt jetzt sogar für Veränderungen im Hauptstrombereich, wie z.B. bei unterschiedlichen
Varianten der Hauptstrom-Anschlusstechnik. Diese Veränderungen sind als kritisch anzusehen, weil die großen Luft- und
Kriechstrecken bei jeder Kombination sicherzustellen sind. Die
zulässigen Varianten müssen natürlich beschrieben, getestet
und approbiert sein. Zugelassene, alternative Anschlussblöcke
müssen auf dem Schalter-Leistungsschild angegeben wer76 Weitere approbierte Varianten für einpolig 125 VDC und zweipolig 250 VDC,
auf Anfrage
UL/CSA Leistungsschalter FAZ…-NA, FAZ…-RT
(Molded Case Circuit Breakers, MCCB)
Leistungsschalter FAZ…-NA und FAZ…-RT sind eine Weiterentwicklung der Supplementary Protectors FAZ. Die Leistungsschalter FAZ…-NA und FAZ…-RT besitzen im Anschlussbereich
große Luft- und Kriechstrecken (Bild 33). Sie entsprechen als
Molded Case Circuit Breaker (MCCB) den Standards UL 489
und CSA-C22.2 No. 5-09. Sie sind nach UL Standards „Listed
Components und nach CSA „Certified Components“. Sie besitzen fest eingestellte magnetische Schnellauslöser für den Kurz75 Schutzorgane für einen zusätzlichen Schutz (zusätzlich zu einem BCPD), z.B.
Aufteilung von Stromkreisen hinter einem BCPD.
FAZ..-...
FAZ..-..-NA
Bild 33: Aus dem „normalen“, europäischen Leitungsschutzschalter bzw.
dem nordamerikanischen Supplementary Protector FAZ, nach UL 1077 und
CSA- C22.2 No. 235, entstand durch die Vergrößerung der Luft- und Kriechstrecken der kleine Leistungsschalter/ Molded Case Circuit Breaker (MCCB)
FAZ..-…-NA, nach UL 489 und CSA C22.2 No. 5-09.
29
Einteilung
Kurzzeichen
Thermischer Schaltvermögen
bei Nennspannung von maximal Dauerstrom
Ausschalten
A
Einschalten
VA
Ausschalten
VA
Wechselspannung
600 V
300 V
150 V
A
EinNennspannung schalten
A
V
Heavy Duty
A600
A600
A600
A600
B600
B600
B600
B600
A300
A300
B300
B300
-
A150
B150
-
10
10
10
10
5
5
5
5
120
240
480
600
120
240
480
600
60
30
15
12
30
15
7,5
6
6
3
1,5
1,2
3
1,5
0,75
0,6
7200
7200
7200
7200
3800
3800
3800
3800
720
720
720
720
360
360
360
360
Standard Duty
C600
C600
C600
C600
-
C300
C300
D300
D300
C150
D150
-
2,5
2,5
2,5
2,5
1
1
120
240
480
600
120
240
15
7,5
3,75
3
3,6
1,8
1,5
0,75
0,375
0,3
0,6
0,3
1800
1800
1800
1800
432
432
180
180
180
180
72
72
Heavy Duty
N600
N600
N600
N300
N300
-
N150
-
10
10
10
125
250
301 - 600
2,2
1,1
0,4
2,2
1,1
0,4
275
275
275
275
275
275
Standard Duty
P600
P600
P600
Q600
Q600
Q600
P300
P300
P300
Q300
Q300
-
P150
Q150
-
5
5
5
2,5
2,5
2,5
125
250
301 - 600
125
250
301 - 600
1,1
0,55
0,2
0,55
0,27
0,10
1,1
0,55
0,2
0,55
0,27
0,10
138
138
138
69
69
69
138
138
138
69
69
69
-
R300
R300
-
R150
-
1
1
-
125
250
301 - 600
0,22
0,11
-
0,22
0,11
-
28
28
-
28
28
-
Gleichspannung
Tabelle 12: Hilfsschalter in Wechsel- und in Gleichstromkreisen
den. Die Montageanleitung muss beachtet werden und es dürfen keine Teile weggelassen werden, nur weil man ihren Sinn
und Zweck nicht sofort erkennt. Diese Teile verhindern bei starken Kurzschlüssen über die Luft- und Kriechstrecken Querkurzschlüsse zwischen den Phasen und zusätzlich verbessern sie
die Berührungssicherheit.
Durch die seit vielen Jahren weltweit bewährte Bausteinmethode 77 ist es möglich, bei Schützen, Leistungsschaltern,
Motorschutzschaltern, Positionsschaltern und Befehlsgeräten
den Einsatzbereich der Geräte durch Anbau von Zusatzfunktionen auf eine wirtschaftliche Weise zu erweitern, Lagervorräte
bei Hersteller und Verarbeiter zu minimieren und schneller optimale Lösungen bereitzustellen.
Den in den technischen Daten zu den Geräten und auf den
Leistungsschildern angegebenen Kennzahlen und Arten der
Schaltleistung für Hilfsschalter sind die standardisierten Dauerströme und Schaltleistungen für AC und DC nach den
Standards zugeordnet. Diese „Pilot Duties“ werden in der
Tabelle 12 „Hilfsschalter in Wechsel- und in Gleichstromkreisen“ dargestellt. Hilfsschalter der Geräte von Eaton sind
vorwiegend für „Heavy Pilot Duty“, bei einigen Geräten für
„Standard Pilot Duty“ approbiert. Detailangaben hierzu sind
den technischen Daten zu den Gerätegruppen zu entnehmen.
Bei manchen Geräten enthält das Leistungsschild für die Hilfsschalter eine Angabe wie z.B. „600 V, same polarity“ (600 V,
gleiche Polarität). Sie bedeutet, dass nebeneinander liegende
77 Bei Moeller seit 1984, bei Befehls- und Meldegeräte, Schützen, etwas später
bei Motorschutzschaltern
30
Hilfskontakte des gleichen Hilfsschalterbausteins oder eines
Schalterblocks nur an die gleiche Steuerspannungsquelle mit
gleichem Potenzial angeschlossen werden dürfen.
Sicherungsunterteile und Schmelzsicherungen
1) Im Sinne einer schmelzsicherungslosen Projektierung ist der
Einsatz von Motorschutzschaltern und Leistungsschaltern,
unter Beachtung der vorher bei diesen Produkten genannten
Auswahlkriterien, dem Einsatz von Schmelzsicherungen aus
folgenden Gründen vorzuziehen:
a) In Nordamerika dürfen ausschließlich nordamerikanische
Sicherungsarten bestimmungsgemäß eingesetzt werden (es werden grundsätzlich keine IEC/EN-Sicherungen
akzeptiert).
b) Sicherungsunterteile für einige nordamerikanische Sicherungsarten, z.B. Class R, sind sehr groß und nehmen
in Steuerungen viel Platz ein. Wenn man Sicherungen,
Schütze und Motorschutzrelais untereinander anordnet,
sind die Platzverhältnisse nicht optimal.
c) Ein Leistungsschalter NZM beinhaltet in einem Gerät
die Funktionen Trennen des Stromkreises, Kurzschlussschutz, Überlastschutz und Fehlersignalisierung und er ist
wesentlich preiswerter und kleiner als die Kombinationen
Sicherungsunterteil + Sicherungen + Bimetallrelais.
d) Teilweise können in Sicherungsunterteile falsche Sicherungselemente eingesetzt werden. Neben den Sicherungsträgern muss ein Schildchen angebracht werden,
dem man die Kennwerte der einzusetzenden Sicherungselemente entnehmen kann.
Auswahl und Anwendung von Sicherungen, die für Stromkreise (Feeder and Branch Circuits) in Nordamerika geeignet
sind
Typ bzw. Bauform
in:
USA
Kanada
Class H
„Code“
Class H
No. 59
„Code“
UL/CSA
Vorschriften
Auslöse- SCCR
charakteristik
UL248-6/7
flink
C22.2 248-6/7
10 kA / 250 V AC
z.Z.
Anwendungsgebiete
übliche
Werte in A
Hinweise
0…600
vorwiegend im Haushalt
Typen H, K und No. 59 „Code“
passen in die gleichen Unterteile
und sind daher verwechselbar.
Siehe Hinweis unter Class K.
flink:
träge:
Schutz von
ohmschen
und induktiven Lasten.
Schutz von
induktiven
und stark
induktiven
Lasten.
Extrem kompakte Bauweise!
Strombegrenzend nach UL/CSA!
10 kA / 600 V AC
Class CC Class CC UL248-4/
C22.2 248-4
flink
träge
200 kA / 300 V AC 0,5…30
Class G
UL248-5/
C22.2 248-5
flink
träge
100 kA / 480 V AC 21…60
Class G
100 kA / 600 V AC 0,5…20
Class J
Class J
HRCI-J
UL248-8/
C22.2 248-8
flink
träge
200 kA / 600 V AC 1…600
Class K
K1, K5
Class K
K1, K5
UL248-9/
C22.2 248-9
flink
träge
50 kA, 100 kA,
0…600
200 kA / 600 V AC
Class L
Class L
UL248-10/
C22.2 248-10
flink
träge
Class R
Class R
UL248-12/
RK1, RK5 HRCI-R
C22.2 248-12
RK1, RK5
flink
träge
Class T
flink
Class T
UL248-15/
C22.2 248-15
Stromkreise
für Heizung,
Beleuchtung, Ein200 kA / 600 V AC 601…6000
speisungen
und
Abgänge für
gemischte
Lasten.
50 kA, 100 kA,
0…600
200 kA / 600 V AC
200 kA / 300 V AC 0…1200
200 kA / 600 V AC
Stromkreise
für Motoren,
Transformatoren,
Beleuchtung
usw.
Kompakte Bauweise! Strombegrenzend nach UL/CSA! Alle anderen Typen passen nicht in diese
Unterteile.
Nicht-strombegrenzend nach UL/
CSA! In NA werden deshalb die
Typen K mehr und mehr von den
Typen RK abgelöst.
Strombegrenzend nach UL/CSA!
Alle anderen Typen passen nicht in
diese Unterteile.
Strombegrenzend nach UL/CSA!
Typen RK1, RK5 und HRCI-R passen in die gleichen Unterteile, alle
anderen Sicherungs-Typen passen
nicht in diese Unterteile. RK1
Sicherungen haben geringere
Durchlasswerte als RK5.
-
Extrem kompakte Bauweise!
Strombegrenzend nach UL/CSA!
Alle anderen Typen passen nicht in
diese Unterteile.
Die Angaben der Auslösecharakteristiken und die ihnen zugeordneten Anwendungsgebiete sind als eine Grobübersicht zu werten. Im Einzelfall ist es empfehlenswert
diese Angaben, als auch die des gewünschten Sicherungstyps bzw. der Bauform vom nordamerikanischen Endkunden zu erfragen. Die NA-Sicherungstypen sind zum
großen Teil ebenfalls für DC- Stromkreise nach UL und CSA geprüft und geeignet.
Tabelle 13: Auswahl und Anwendung von Schmelzsicherungen, die für Feeder und Branch Cicuits in Nordamerika geeignet sind.
e) Exporteure klagen über lange Lieferzeiten und hohe
Preise für amerikanische Schmelzsicherungen beim Einkauf in Europa.
Allerdings muss man auch erwähnen, dass Schmelzsicherungen den Strom schneller unterbrechen können, da nur ein
Sicherungselement durchbrennen muss und weil keine mechanischen Teile bewegt werden müssen. Das kann teilweise zu
günstigeren Short Circuit Current Ratings (SCCR) führen.
2) Durch eine schmelzsicherungslose Projektierung werden
Ersatzteilprobleme beim Mitliefern oder Auswechseln von
Sicherungen vermieden. Wenn Sicherungen verwendet werden müssen, empfehlen wir, für deren Auswahl folgende
Regeln zu beachten:
a) Die nordamerikanischen Sicherungen sind nach Baugrößen, Schaltvermögen und Strom-Zeit-Charakteristiken in
Klassen eingeteilt. Sie werden nach unterschiedlichen
Teilen der UL 248-… entwickelt und produziert. Die
Tabelle 13 gibt eine grobe Übersicht.
b) Motorstromkreise:
bei Verwendung von trägen Sicherungen 78: Nennstrom
der max. Vorschaltsicherung = 1,75 x Motornennstrom,
bzw. nächst höherer Sicherungs-Nennstrom (max. 2,25 x
Motornennstrom).
bei Verwendung von flinken Sicherungen 79: Nennstrom
der max. Vorschaltsicherung = 3 x Motornennstrom bzw.
78 „dual element time delay fuses“ oder „time delay fuses“
79 „non-time delay fuses“
nächst höherer Sicherungsnennstrom (max. 4 x Motornennstrom).
c) Stromkreise mit nichtmotorischen Verbrauchern:
Für diese Verbraucher sind Vorschaltsicherungen nach
den Herstellerangaben der Verbraucher zu wählen. Diese
Regelung gilt auch für Frequenzumrichter, obwohl hinter
den Frequenzumrichtern Motoren eingesetzt werden. In
diesen Fällen gelten die Frequenzumrichter als Verbraucher.
d) Schaltgeräte:
Für Schaltgeräte, die Vorschaltsicherungen für den eigenen Kurzschlussschutz benötigen, sind diese den technischen Daten im Katalog bzw. auf den Leistungsschildern
der Geräte zu entnehmen. Für den Kurzschlussschutz der
Kombinationen „Eaton Schütz + Überstromrelais“ sind
die max. Vorschaltsicherungen dem Katalog zu entnehmen.
Um sowohl den einwandfreien Motoranlauf, als auch den Kurzschlussschutz aller in einem Stromkreis befindlichen Geräte
sicherzustellen, ist die kleinste nach den Kriterien 2b), 2c) und
2d) verlangte Vorschaltsicherung zu wählen. In Bezug auf das
Short Circuit Current Rating (SCCR) können schnelle Schmelzsicherungen manchmal gegenüber Schutzschaltern Vorteile
bieten.
Nockenschalter T, Lasttrennschalter P 1 und P 3
Diese Schalter sind in Nordamerika Industrieschaltgeräte
(Industrial Control Equipment nach UL 508 und CSA-C22.2 No.
14-05). Die Lasttrennschalter P1 und P3 sind 3-polig und besit31
Die Softstarter DS7 von Eaton sind für eine maximale Betriebsspannung von 480 V 50/60 Hz (Full Voltage) einsetzbar. Sie
sind UL Listed und CSA Certified. Sie werden in Branch Circuits eingesetzt. In der Praxis werden die Softstarter nach dem
Hochlauf des Motors durch einen internen Bypass überbrückt.
Dadurch wird die Verlustwärme reduziert und die Thyristoren
werden entlastet. Etwaige Kurzschlussströme im Motorabgang
fließen im Fehlerfall nicht über die Thyristoren, sondern über
den Bypass. Das erhöht die Betriebssicherheit der Softstarter.
Bei einigen Typen schalten die Softstarter in zwei Phasen und
die 3.Phase wird ungeschaltet durchgeführt. Ein Wettbewerbsvorteil der Softstarter von Eaton liegt darin, dass sie eine an die
Schaltgeräte angepasste Anschlusstechnik besitzen. Bei Strömen ab 41 A wird die gleiche Anschlusstechnik wie bei den
Leistungsschaltern verwendet und es kann teilweise deren
Zubehör genutzt werden.
Frequenzumrichter DC1 und DA1
Bild 34: Nockenschalter T und Lasttrennschalter P 1 und P 3 sind Schaltgeräte nach UL 508, CSA-C22.2 No. 14-05. Sie dürfen z. B. als gekapselte vorOrt Motor Disconnects eingesetzt werden, wenn der Lastabgang im
Schaltschrank durch ein Branch Circuit Protective Device (Sicherungen als
BCPD) geschützt ist. Ein Hauptschalter müsste der UL 489, CSA-C22.2 No.
5-09 entsprechen.
zen zwei Schaltstellungen (Bild 34). Sie werden vorwiegend in
Steuerungen und als Einzelgeräte in Motorstromkreisen eingesetzt. Sie haben Leistungsangaben in HP (PS), Nennstromangaben in A und, wenn sie mit Hilfsschaltern bestückt sind,
Angaben über ihre Gebrauchsart als Steuergeräte (Pilot Duties).
Die Schalter verfügen über kein Kurzschlussschaltvermögen
und keine Überstromschutzfunktionen, sie müssen als Motor
Disconnect Switches durch Schmelzsicherungen geschützt
werden. Die Geräte können zum Schalten von Motorstromkreisen und anderen Hauptstromkreisen, ihre Hilfsschalter
zum Schalten von Steuerstromkreisen, verwendet werden.
Die Nockenschalter T können mit bis zu 11 Baueinheiten 80 und
auch mit mehr als zwei Schaltstellungen hergestellt werden.
Sie werden überwiegend als Steuerschalter, z.B. als Betriebsartwahlschalter, Messgeräte-Umschalter usw. eingesetzt. Sie
besitzen Leistungsangaben in HP (PS) und sie können ebenfalls
in Motorstromkreisen eingesetzt werden.
Als vor Ort installierte Lasttrennschalter können die vorstehend beschriebenen Geräte nach UL 508 eingesetzt werden,
wenn es im Schaltschrank ein Branch Circuit Protective Device
(BCPD) gibt und wenn die Schalter zusätzlich nach UL 508 und
CSA-C22.2 No. 14-05 als „Motor Disconnects“ bewertet und
auf dem Leistungsschild gekennzeichnet sind. Schalter T und
P von Eaton erfüllen diese Forderungen. Die Angaben zu den
erforderlichen Vorschaltsicherungen sind dem Katalog oder den
Leistungsschildern der Schalter zu entnehmen.
Softstarter DS7
Nach den nordamerikanischen Standards werden Softstarter, wie auch nach IEC/EN 60947, weitgehend wie Schütze
betrachtet. Die Geräte werden nach UL 508 und CSA-C22.2
No. 14-05 entwickelt, geprüft und approbiert. Der Kurzschlussschutz erfolgt durch Leistungsschalter oder Sicherungen. Der
Motorschutz muss von einem Motorschutzrelais gewährleistet werden. Die Dimensionierung des Motorabgangs mit einem
Softstarter wird durch die Auswahltabellen im Katalog unterstützt.
80 11 Baueinheiten entsprechen 22 Kontakten
32
Frequenzumrichter werden nach den nordamerikanischen Standards UL 508C, CSA-C22.2 No.14-05 entwickelt, geprüft und
approbiert (Bild 35). Der Kurzschlussschutz erfolgt durch Leitungsschalter oder Sicherungen. Ein Schutz mit Type E Motor
Startern ist möglich, wenn dieser gemeinsam mit dem Frequenzumrichter geprüft und in der Approbationsakte dokumentiert wurde. Frequenzumrichter dürfen nur in Verbindung mit
den geprüften und vom Hersteller zugeordneten Schutzorganen eingesetzt werden. Der Überlastschutz eines einzelnen,
direkt angeschlossenen Motors kann direkt vom Frequenzumrichter übernommen werden. Bei Mehrmotorenantrieben (Kurzschlussgruppenschutz) und bei Bypass-Schaltungen müssen
die Motoren einzeln durch Motorschutzrelais gegen Überlast
geschützt werden.
Die Frequenzumrichter werden in Branch Circuits eingesetzt.
Sie dürfen mit dreiphasigen Nennspannungen von bis zu
480Y/277 V, 50/60 Hz, eingesetzt werden. Die Spannungseinschränkung ergibt sich in diesem Fall durch die Schutzbeschaltung, wegen der immer starr geerdete Stern-Netze mit einem
Neutralleiter erforderlich sind. Eaton hat jetzt zwei völlig neue
Reihen 3-phasiger Frequenzumrichter im Angebot. Sie werden als DC1 und DA1 bezeichnet. Die Reihe DC1 deckt den
Bereich bis ca. 11 kW/400 V oder bis ca. 15 HP/480Y/277 V ab
und die Reihe DA1 ist einsetzbar bis ca. 250 kW/400 V oder ca.
350 HP/480Y/277 V. Die Dimensionierung und Auswahl erfolgt
nicht nach der Leistung sondern nach den Motorströmen.
Maßnahmen zur Funkentstörung (EMC) in frequenzgeregelten Antriebssystemen (PDS = Power Drive System) sind in
den nordamerikanischen Standards noch nicht spezifiziert. Zur
Gewährleistung eines störsicheren Betriebes wird beim Export
einer Maschine oder Anlage nach Nordamerika empfohlen, die
in der IEC/EN 81600-3 ausgewiesenen Maßnahmen zur EMC
(EMV) durchzuführen.
easyRelay und MFD-Titan
Die elektronischen, programmierbaren Steuerrelais easyRelay und die Multi-Funktions-Displays MFD-Titan (Bild 36) besitzen die kompletten Approbationen nach UL 508, sowie nach
CSA-C22.2 No.142. Zusätzlich besitzen sie für den Einsatz in
Kanada die CSA Approbation für den Einsatz in gefährdeten
(EEx) Bereichen, (Class 1, Division. 2), nach CSA-C22.2 No.
213-M1987(R2008) 81 (Hazardous Locations).
81 Non-Incendive Electrical Equipment for Use in Class I, Division 2 Hazardous
Locations
DC1
Bild 36: Die approbierten Steuerrelais easy500 und easy700 bilden ein
durchgängiges System mit einheitlicher Software und Bedienung: für intelligente Lösungen im Maschinen- und Apparatebau. Das approbierte MFDTitan besticht durch sein attraktives Design und das monochrome,
hintergrundbeleuchtete Display mit Tastatur. Und alles in der hohen Schutzart IP 65 oder UL/CSA Type 4X, mit AC- oder DC-Spannungsversorgung.
DA1
Bild 35: Die neuen Frequenzumrichter-Reihen DC1 und DA1 sind als Weltmarktgeräte auch in Nordamerika einsetzbar.
Alle technischen Angaben für den nordamerikanischen Markt
werden im Katalog, in den Aufstellungsanweisungen (IL), sowie
in den Handbüchern, auch in den in Nordamerika üblichen Einheiten, wie inch, lb, ° F, dargestellt. Die Leistungsdaten der
Ausgangsrelais werden in den Pilot Duties B300, R300, make/
break, angegeben. Die Betriebsspannung 24 VDC ist auch in
Nordamerika die übliche Spannung für elektronische Komponenten und Systeme.
easyRelay und MFD-Titan werden in der Form „Kontaktplan“
(ladder diagram), programmiert. Die Software easySoft kann
auch nordamerikanische ANSI-Schaltzeichen darstellen. Damit
sind die Steuerrelais easyRelay und die Multi-Funktions-Displays MFD-Titan als Steuerungskomponenten/-systeme absolut
richtig für den nordamerikanischen Markt ausgerüstet.
separieren und die Spannung für diese Bereiche über Transformatoren bereitzustellen.
Schutzarten für Gehäuse und Geräte, die in die
Oberflächen eingebaut werden. (Degree of Protection)
1) Die verbindlichen Anforderungen an die Konstruktion und
Schutzart von Gehäusen werden für die USA im NEC =
NFPA 70, in der UL 508(A) und in der UL 50(E) festgelegt.
Für Kanada erfolgt die Festlegung in der CSA-22.2 No. 14-05
und in der CSA-C22.2 No. 94. Die Schutzarten wurden früher
als NEMA Types und heute als inhaltlich identische UL/CSA
Types angegeben. Die UL/CSA Types müssen drittzertifiziert
werden, dadurch haben sie die NEMA Types weitgehend
verdrängt. UL/CSA Types werden von vielen Inspektoren
kompromisslos verlangt. Wenn Produkte mit den drittzertifizierten UL/CSA Types zur Verfügung stehen, sollte man
diese Produkte bevorzugen.
Transformatoren und Drosseln
Eaton bietet ein umfangreiches Sortiment an Steuer- und Leistungstransformatoren (Control und Power Transformers) (Bild
37), sowie Netzteile für Industrieanwendungen (Power Supplies) mit Approbationen für den nordamerikanischen Markt
an. Control und Power Transformers besitzen üblicherweise
getrennte Primär- und Sekundär-Wicklungen. Es werden auch
Anpasstransformatoren angeboten. Mit diesen Transformatoren kann man z.B. in Kanada Maschinen statt mit der hohen
Spannung von 600 V mit 480 V betreiben, weil für 600 V nicht
alle üblichen Schalt- und Schutzgeräte zur Verfügung stehen.
Mit Transformatoren mit getrennten Wicklungen kann man auf
deren Sekundärseite für eine Maschine ein maschineninternes,
geerdetes Sternnetz mit einer Slash-Voltage von z.B. 480Y/277
V erzeugen. Dann können moderne europäische Geräte verwendet werden, die nur an geerdeten Sternnetzen (z.B. Leistungsschalter FAZ…-NA, UL 508 Type E Motor Starters, UL
508 Type F Motor Starters, kleinere Leistungsschalter NZM....-NA) eingesetzt werden dürfen. Bei Maschinen mit größeren
Leistungen können Transformatoren für die gesamte installierte Maschinenleistung zu kostspielig sein. Dann besteht u.
U. die Möglichkeit einzelne Teile der elektrischen Maschinenausrüstung, für die man Geräte für Slash-Voltages benötigt, zu
Bild 37: Für den Export von Maschinen und Anlagen
nlagen nach Nordamerika
stellt Eaton ein umfangreiches Sortiment an approbierten Transformatoren,
Drosseln und Netzgeräten zur Verfügung. Neben der Spannungsanpassung
lassen sich Transformatoren auch für die Änderung der Netzform einsetzen.
Es können geerdete Sternnetze aufgebaut werden, um kompakte europäische Schalt- und Schutzgeräte an Slash-Voltages zu betreiben.
33
Schutzarten von Gehäusen nach NEC (NFPA 70), UL, CSA, NEMA
UL/CSA Types decken vergleichbare IP ab, aber nicht umgekehrt. Kein direkter Vergleich möglich, da die Bewertungen zu
unterschiedlich sind.
UL/CSA Type 1
allgemeine Verwendung
general purpose
Indoor use
IP 20
UL/CSA Type 2
tropfdicht
drip-tight
Indoor use
IP 22
UL/CSA Type 3
staubdicht, regendicht, beständig gegen Hagel und Eis
dust-tight, rain-tight, sleet and ice resistant
Outdoor use
IP 55
UL/CSA Type 3R
regensicher, beständig gegen Hagel und Eis
rain-proof, sleet and ice resistant
Outdoor use
IP 24
UL/CSA Type 3S
staubdicht, regendicht, beständig gegen Hagel und Eis
dust-tight, rain-tight, sleet and ice resistant
Outdoor use
IP 55
UL/CSA Type 4
staubdicht, wasserdicht, regendicht
dust-tight, water-tight, rain-tight
Indoor or Outdoor use*
IP 66
UL/CSA Type 4X
staubdicht, wasserdicht, korrosionsbeständig, regendicht
dust-tight, water-tight, corrosion resistant, rain-tight
Indoor or Outdoor use*
IP 66
UL/CSA Type 5
tropfdicht, staubdicht
drip-tight, dust-tight
Indoor use
IP 53
UL/CSA Type 6
staubdicht, wasserdicht, eintauchbar, beständig gegen Hagel und Eis Indoor or Outdoor use*
dust-tight, water-tight, submersible, sleet and ice resistant
IP 67
UL/CSA Type 12
Verwendung in der Industrie, tropfdicht, staubdicht
Industrial purpose, drip-tight, dust-tight
Indoor use
IP 54
UL/CSA Type 13
staubdicht, öldicht, tropfdicht
dust-tight, oil-tight, drip-tight
Indoor use
IP 54
*
Markings und Herstellerangaben beachten!
Tabelle 14: Grober Vergleich von IEC/EN-Schutzarten für Gehäuse mit Protection Degrees nach NEC, UL, CSA und NEMA
2) Die von Eaton angebotenen Gehäuse sind in der Anwendungspraxis in Nordamerika akzeptiert, da sie mit UL/CSA
Types approbiert sind und die Anforderungen des Berührungsschutzes, des Korrosionsschutzes und des Schutzes
gegen Eindringen von Festkörpern und Flüssigkeiten erfüllen. Siehe die Angaben zu den realisierten Schutzarten auf
den Auswahlseiten im Hauptkatalog Industrie, beziehungsweise bei den technischen Daten zu den einzelnen Produktgruppen im Katalog.
3) Die IP-Schutzarten für Gehäuse nach IEC/EN 60 529 [13]
beinhalten den Schutz gegen Eindringen von Festkörpern
und Wasser. Die vergleichbaren Vorschriften der USA und
Kanadas enthalten darüber hinaus den Schutz gegen Eindringen von Öl und Kühlflüssigkeiten und den Korrosionsschutz
des Gehäuses und sie definieren so die zulässigen Aufstellungsorte. Die Tabelle 14 gibt eine Übersicht über die Anforderungen der USA und Kanadas und einen Vergleich zu den
IP-Schutzarten. Die Tabelle stellt dabei englische/deutsche
Begriffe im Zusammenhang mit den Schutzarten gegenüber.
Die Bewertungskriterien der beiden Systeme zur Definition
der Schutzarten sind nicht direkt vergleichbar.
4) Angaben zu IP-Schutzarten sind für den Einsatz in Nordamerika ohne jede Bedeutung. Sie können auch nicht als Ersatz
für fehlende Angaben über die NEMA/UL/CSA Types dienen.
Es ist auch nicht zulässig, eine ungeprüfte UL/CSA Schutzart nur mit dem Hinweis auf eine geprüfte IP-Schutzart zu
ersetzen. Die NEMA/UL/CSA Typen decken die jeweiligen
IP Werte ab, aber in umgekehrter Richtung ist das nicht der
Fall.
5) Die Schutzart von Gehäusen muss auf dem Leistungsschild
oder einem zusätzlichen Schild, vorzugsweise auf der Gehäuseaußenseite angegeben werden.
34
Der Auswahl und Realisierung der richtigen Schutzart von
Gehäusen und Einbauten muss beim Export nach Nordamerika besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden. Das
gilt auch, wenn keine Standardgehäuse eingesetzt werden,
sondern wenn die Elektrokomponenten in Hohlräume des
Maschinenkörpers eingebaut werden sollen. Die Inspektoren
untersuchen die Einhaltung der Schutzarten erfahrungsgemäß
sehr genau. Bei sehr vielen Anlagen kommt es zu Beanstandungen, die nachgebessert werden müssen. Dadurch verliert man Zeit und es entstehen zusätzliche Kosten. Man sollte
zunächst Gehäuse mit der richtigen Schutzart auswählen. Mit
jeder Öffnung die ein Gehäuse nachträglich erhält, wird die
Schutzart des Gehäuses zunächst einmal infrage gestellt. Die
Schutzart bleibt nur dann erhalten, wenn man jede dieser Öffnungen zumindest wieder gleichwertig verschließt. Das kann
z.B. durch den Einbau eines Befehlsgeräts oder von Schaltergriffen mit gleicher oder höherer Schutzart erfolgen. Man
muss auch alle Öffnungen verschließen, die man auf den ersten Blick nicht sieht, weil andere Teile den Blick verstellen.
Meistens weiß der Verarbeiter genau, wo nicht 100 % richtig gearbeitet wurde. Wenn man hofft, dass das nicht auffällt,
kann man große Probleme bekommen. Um die Abnahme zu
bekommen, muss man später mit großem Aufwand nachbessern. Besonders aufwändig werden Nacharbeiten, wenn sie
erst beim Endkunden durchgeführt werden und wenn Teile
der Verdrahtung erneuert werden müssen. Auch hier ist wieder zu beachten, dass diese Arbeiten häufig nicht durch den
Hersteller erledigt werden dürfen, sondern dass die Arbeiten nur von nordamerikanischen Firmen durchgeführt werden
dürfen. Der Hersteller kann dann höchstens die Rolle eines
Supervisors übernehmen. Die hier erwähnten Schutzarten gelten für normale Umgebungsbedingungen, ohne besondere
Gefährdungen, z.B. in einer explosionsgefährdeten Umgebung.
Stahlblechgehäuse und Installationstechnik
Stahlblechgehäuse können für alle Arten von Steuerungen
verwendet werden. Zur Leitungsverlegung werden in der
nordamerikanischen Installationspraxis, hauptsächlich in der
Energieverteilung, auch heute noch Metallrohre (Metal Conduit) verwendet. In diese Rohre werden keine Kabel, sondern Einzeladern eingezogen. Die durchgehend verschraubten
Rohre bilden gleichzeitig den durchgehenden Erdleiter. Sie
werden mit geeigneten Metallverschraubungen an die Gehäuseflansche angeschlossen. Gehäuse mit Metall-Flanschen
sorgen für die durchgehende leitende Verbindung zwischen
ankommenden und abgehenden Rohren. Damit wird auch das
Gehäuse in die Schutzmaßnahme Erdung einbezogen. Stahlblechgehäuse mit Metallflanschen oder Kunststoffflanschen
sind auch für die Verwendung von Kunststoffrohren (Plastic Conduit) und Kabel geeignet, die mit entsprechenden handelsüblichen Verschraubungen angeschlossen werden. Bei
dieser Installationsart muss die Schutzmaßnahme Erdung
durch mitgeführte Erdleiter realisiert werden. Diese Verlegungsart hat sich in vielen modernen Installationen durchgesetzt und sie wird heute, z.B. an Maschinen, bevorzugt. Bei
Maschinen wird oft nur die Zuleitung zum Hauptschalter mit
Metal-Conduits installiert. Man sollte unbedingt beachten,
dass in Nordamerika die Installation sehr häufig von oben an
die Schaltschränke heran und eingeführt wird. Für die Belegung/Befüllung von Kabelpritschen, Kabelkanälen, sowie Leitungskanälen in Schaltschränken sind Einschränkungen durch
die Electrical Codes zu beachten. Die zulässige Befüllung
liegt deutlich unter den nach IEC/EN gebräuchlichen Werten.
Dieser Gesichtspunkt wird von den Inspektoren häufig kritisch untersucht. Man sollte speziell auf Stellen achten, an
denen sich Leitungen/Kabel kreuzen. Wenn Kabelpritschen
und Kabelkanäle am Gebäude befestigt werden, sind umfangreiche Richtlinien der Electrical Codes zu beachten, deshalb
wird empfohlen die Maschinenverkabelung an der Maschine/
Anlage zu befestigen. Die konsequente Erdung aller Teile,
die in das Erdungssystem einbezogen werden müssen, wird
streng geprüft und es kommt sehr häufig zu Beanstandungen.
Die notwendigen Querschnitte der Erdleiter müssen unbedingt eingehalten werden.
Wichtig ist auch der Schutz der Isolierungen von elektrischen Leitungen an Stellen, wo die Leitungen durch Öffnungen geführt werden oder wenn Leitungen betriebsmäßig
bewegt werden (z.B. Schleppleitungen). Kabel und Leitungen
an Maschinen, die bei IEC/EN-Anlagen mechanisch geschützt
werden oder die ölbeständig sein müssen, müssen natürlich
auch für den Export nach Nordamerika gegen Beschädigungen
geschützt werden. Kabel und Leitungen an Maschinen, sowie
für die Leitungsführung und -befestigung eingesetztes Material
muss approbiert sein und die Approbation muss nachweisbar
sein (Rückverfolgbarkeit der Approbation). Unbedingt Installations- und Dimensionierungsanweisungen der Electrical Codes
einhalten.
Für die Verdrahtung innerhalb von Schaltschränken der Maschinen und Anlagen sind die Vorgaben der Standards UL 508A und
NFPA 79 streng zu beachten. Dazu gehören z.B. die nordamerikanischen Festlegungen für die Farben der Leiter, die Querschnitte in Form von AWG 82 bzw. kcmil 83, die vorgeschriebene
Aderendbezeichnung oder die räumliche Trennung und Kennzeichnung bestimmter Sonderstromkreise. In Nordamerika ver82 AWG = American Wire Gauge
83 kcmil = thousands of circular mils, z.B. 250.000 circular mils = 250 kcmil =
250 MCM
wendet man üblicherweise keine Aderendhülsen. Diese Hülsen
können nach der derzeit unklaren Situation in den Standards
für die Festlegung des Overall Short Circuit Current Rating der
Schaltanlage problematisch sein.
Stahlblech-Wandgehäuse CS
Eaton verfügt über eine neue Gehäuseserie CS mit Approbationen für die USA und Kanada (Bild 38). Es stehen Wandgehäuse in 44 approbierten Gehäusegrößen mit Abmessungen
von H 250 x B 200 x T 150 mm bis H 1200 x B 1000 x T 300
mm zur Verfügung. Die kleinen Gehäuse eignen sich gut für
die Kapselung von Einzelgeräten bzw. kleinen Kombinationen,
wie z.B. Motorstarterkombinationen, Frequenzumrichtern
oder Softstartern mit den zusätzlich erforderlichen Komponenten. Die größeren Gehäuse sind für die Realisierung von kleineren bis mittleren Maschinensteuerungen geeignet. Es ist
empfehlenswert, auch die Gehäuse nach Möglichkeit an der
Maschine zu befestigen, sofern nicht Schock- und Vibrationsbeanspruchungen dagegen sprechen. Das bietet zusätzlich
den Vorteil, dass die Maschine anschlussfertig und funktionsgeprüft ausgeliefert werden kann. Wenn man die Gehäuse
und die Installation am Gebäude befestigt sind die umfangreichen Installationsrichtlinien der Electrical Codes zu berücksichtigen. Die Gehäuse verfügen über die hohe Schutzart IP66
nach IEC/EN und die UL/CSA Types 1 und 12, indoor use only.
Ein umlaufendes Regenrinnenprofil schützt gegen das Eindringen von Flüssigkeiten, wie Wasser oder Öl, sowie Schmutz
beim Öffnen der Tür. Eine Strukturlackierung im Pulverbeschichtungsverfahren sorgt für einen abriebfesten Korrosionsschutz. Die Gehäuse verfügen über Montageplatten aus
verzinktem Stahlblech. Stahlblech-Bodenplatten zur Selbstkonfektionierung sind im Lieferumfang enthalten. Zur Kabeleinführung von oben oder unten kann das Gehäuse um 180°
gedreht werden, der Türanschlag ist vor Ort einfach und
schnell wechselbar.
Isolierstoffgehäuse CI-…-NA
Gehäuse vom Type CI-…-NA erfüllen die verbindlichen nordamerikanischen Anforderungen an die Konstruktion und Schutzart, die für die USA in der UL 508(A) und für Kanada in der
CSA-C22.2 No. 14-05, enthalten sind. Alle erwähnten CI-Gehäusetypen sind spezielle Ausführungen für den nordamerikanischen Markt, gekennzeichnet mit dem Typenzusatz „-NA“.
Dadurch sind sie für die Kapselung von Motorstartern bzw.
von Kleinst- und Kleinsteuerungen für Maschinen und Anlagen
geeignet. Durch ihre sehr gute Korrosionsbeständigkeit sind sie
ideal geeignet für Anwendungsfälle mit feuchten bzw. aggressiven Umgebungsbedingungen. Die Gehäuse sind sowohl für
den Anschluss von Metallrohren (Metal conduits) als auch für
den Anschluss von Kunststoffrohren (Plastic conduits) und
Kabeln geeignet, die mit entsprechenden handelsüblichen Verschraubungen angeschlossen werden. Da die von Eaton propagierte „Totalisolation“ (Schutzmaßnahme Isolierung) in USA
und Kanada bei Isolierstoffgehäusen nicht anerkannt wird,
muss die Schutzmaßnahme Erdung sichergestellt werden. Die
Durchführung der Erdung der Gehäuse muss nach der beiliegenden Aufstellungsanweisung erfolgen.
Die CI-...-NA Gehäuse sind sowohl mit, als auch ohne Isolierstoffflansche approbiert. Das Sortiment der Kleingehäuse
CI-K, der größeren CI-Einzelgehäusetypen und der CI-Verteilergehäuse mit UL/CSA Approbation wird im Hauptkatalog
dargestellt. Dort findet man auch die approbierten Zusatzausrüstungen.
35
approbierte Sammelschienenträger und eine Isolierstoff-Bodenplatte eingesetzt werden. In Branch Circuits kommt man mit
Komponenten mit kleineren Luft- und Kriechstrecken aus.
Hier werden z.B. IEC/EN-Sammelschienenträger eingesetzt
(Bild 39).
Zusammenfassung:
In diesem Aufsatz wurden Auszüge aus der Approbationsthematik und die unterschiedlichen Schalt- und Schutzgeräte von
Eaton , in ihrer normalen Anwendung in Übereinstimmung mit
den nordamerikanischen Codes und Standards vorgestellt. Zur
Ausrüstung von Maschinen und Anlagen nach UL 508A und
NFPA 79 bietet Eaton weitere Informationen in verschiedenen Fachaufsätzen und auch in Seminaren. Dieser Aufsatz und
weitere können das eigene Studium der nordamerikanischen
Codes und Standards aber nicht ersetzen.
Bild 38: Industrie-Wand-Steuerungsgehäuse aus Stahlblech der Gehäuseserie CS, mit Approbationen für die USA und Kanada. Von 250 x 200 x 150 mm
bis 1200x1000x300 mm stehen 44 Gehäusegrößen zur Auswahl bereit. Die
Gehäuse entsprechen bezüglich der Schutzart den UL/CSA Types 1 und 12,
for indoor use only.
Sammelschienensysteme SASY 60i
Kompakte Sammelschienensysteme (Busbar Systems) sind
aus der IEC/EN-Welt und dem modernen Schaltanlagenbau
nicht mehr wegzudenken. In Nordamerika sind sie noch relativ neu. Dort werden zur Stromverteilung zu den Schalt- und
Schutzgeräten noch sehr viele Power Distribution Blocks 84
eingesetzt, die im Rest der Welt weniger eingesetzt werden.
Das Sammelschienensystem SASY 60i ist mittlerweile als
UL Listed / CSA Certified Components approbiert. Das war
ein wichtiger Schritt, da Listed Components für Field Wiring
zulassen sind und auch nicht mehr kostenpflichtig in die Certification Reports der Schaltanlagen aufgenommen werden
müssen. In der nächsten Edition der UL 508A werden die
Sammelschienensysteme konsequenterweise wohl auch in die
„Component Requirements“ SA1, Table SA1.1, aufgenommen
werden.
Zunächst konnten die Sammelschienen nur für maximale Belastungen von 1000 A/inch² oder 1,55 A/cm² approbiert werden.
Das war etwa die Hälfte der zulässigen Belastbarkeit nach IEC/
EN. Inzwischen wurden die Schienen mit der IEC/EN-Belastbarkeit geprüft und approbiert. Das war ein wichtiger Schritt für
Maschinen- und Schaltanlagenbauer, die Weltmarkt-Maschinen (möglichst weitgehend) mit Weltmarkt-Schaltschränken
bauen wollen. Eaton bietet das System SASY 60i für Ströme
bis 1600 A, mit Flach- oder Profil-Kupferschienen, an. Es steht
eine umfangreiche Produktpalette für die Bestückung der Sammelschienen mit Einspeiseklemmen, Adaptern für Motorstarter
oder Adaptern für Leistungsschalter zur Verfügung.
Beim Einbau der Sammelschienensysteme ist zwischen einem
Einbau in Feeder Circuits oder in Branch Circuits zu unterscheiden (Bild 9). Die größeren Luft- und Kriechstrecken nach UL
508A, die in Amerika zu berücksichtigen sind, wurden bei den
Komponenten konstruktiv berücksichtigt. In Feeder Circuits
müssen z.B. die UL 508 Type F Motorstarter auf die Sammelschienenadapter aufgebaut werden und es müssen speziell
84 Power Distribution Blocks sind Klemmblöcke bei denen auf einer Seite große
Leiterquerschnitte und auf der anderen Seite mehrere kleinere Querschnitte
zur Stromverteilung angeschlossen werden können.
36
Es gibt immer wieder Exporteure, die meinen, die nordamerikanischen Codes und Standards nicht voll einhalten zu müssen.
Es kann wenige Ausnahmen geben, bei denen in Nordamerika
eine Anlage nicht von einem lokalen Inspektor begutachtet wird
oder dass noch viel seltener auf die Anwendung der nordamerikanischen Codes und Standards verzichtet wird. Wenn man
einen solchen Sonderfall erlebt hat, sollte man dies auf keinen
Fall als den Normalfall ansehen. Die Electrical Codes sind mit
nordamerikanischen Gesetzen gleichzustellen. Aus einer vielleicht laschen Handhabung der Codes und Standards in einem
Bundesstaat oder in einer Provinz darf auf keinen Fall auf eine
gleichartige Handhabung an anderen Orten geschlossen werden. Eaton stellt die Komponenten für die strikte Einhaltung der
Codes und Standards bereit und empfiehlt auch deren strikte
Einhaltung. Die Veröffentlichungen von Eaton sollen bei der
richtigen Projektierung helfen.
Im Gegenteil, es melden sich immer wieder Maschinen- und
Schaltanlagenbauer, die ihre Erzeugnisse in Nordamerika nicht
abgenommen bekommen und die verzweifelt nach Lösungen
für ihre, zum Teil schweren Fehler suchen. Es können extreme
Kosten, Zeit- und Imageverluste entstehen. Zum Teil dürfen
Änderungen in Nordamerika nicht vom Maschinen- oder Schaltanlagenhersteller durchgeführt werden, sondern die Arbeiten
müssen durch nordamerikanische Firmen durchgeführt werden. Das macht die Situation dann nicht leichter.
Der Aufsatz hat lediglich die Aspekte beleuchtet, die die elektrotechnische Ausrüstung von Maschinen und Anlagen betreffen. Es ist zu beachten, dass es zusätzlich Richtlinien gibt, die
die mechanische Konstruktion, die Maschinensicherheit oder
die Verfahrenstechnik betreffen. Maschinen für den Export
nach Nordamerika sind in der Regel teurer, als nach IEC/ENStandards erstellte Produkte. Es ist empfehlenswert die Vertriebs-Kollegen des Unternehmens über die Besonderheiten
bei diesen Export-Maschinen und Anlagen zu informieren,
damit diese die höheren Preise argumentieren und durchsetzen
können. Sie sollten auch über die Fragen, die schwer zu klären
sind, die aber einen deutlichen Einfluss auf die Kosten haben
können, wie z.B. die Netzform oder das notwendige Schaltvermögen, unterrichtet sein, um bei der Klärung dieser wichtigen
Fragen mitzuwirken.
Für Firmen, die nur selten den nordamerikanischen Markt beliefern und die diese Geschäfte auch nicht ausbauen wollen,
kann es günstiger sein, die elektrische Ausrüstung von einem
erfahrenen Sub-Unternehmer planen und ausführen zu lassen. Solche Firmen, Kunden von Eaton , projektieren IEC/ENAnlagen nach nordamerikanischen Codes und Standards um
Bild 39: SASY 60i ist ein modulares Sammelschienen-System für die effektive Energieverteilung im Schaltschrank – sicher und platzsparend. Durch die zeitsparende Schnellmontagetechnik lassen sich Einspeise- und Abgangsschalter sowie Motorstarter schnell und rationell montieren. Das Bild zeigt Bestückungsbeispiele (IEC/EN)
und sie dimensionieren und bauen Anlagen, die bereits am
Herstellungsort abgenommen und mit einem ApprobationsLabel versehen werden. Eaton übernimmt selbst keinen Projektierungsservice, weil wir nicht in Wettbewerb mit unseren
Kunden treten wollen. Diese Geschäftspolitik wird von vielen
Kunden begrüßt.
Der Aufsatz wurde nach bestem Wissen erstellt und sorgfältig
geprüft. Es wurden die Produktsituation von Anfang 2013 und
der Stand der Codes und Standards von Mitte 2012 berücksichtigt. Verbindlich sind immer die Originale der nordamerikanischen Codes und Standards und für die beschriebenen
Produkte, der jeweils gültige Stand des Hauptkatalogs Industrie von Eaton (Bild 40), die Kennzeichnungen auf den Geräten,
sowie die gültigen Approbationsakten von Eaton. Die Inspekto-
ren richten sich in erster Linie nach den Kennzeichnungen auf
den Geräten. Bei Veränderungen an den Geräten durch Kunden
oder Betreiber erlöschen die Approbationen der Komponenten
und u. U. der Anlage.
Der Aufsatz entstand dankenswerterweise mit der freundlichen
und sachkundigen Unterstützung durch:
Herrn BA Phys. Andre R. Fortin
und
Herrn Dipl.-Ing. Dieter Reiß
Institute for International
Product Safety GmbH, Bonn
http://www.i2ps.de
Bild 40: Der Aufsatz entstand parallel zur Verbesserung der Informationen
zum Export nach Nordamerika im Hauptkatalog Industrie.
37
Moeller GmbH, Bonn, 02/2008
Deutsch: VER4300-962de, Article No. 116836
http://www.moeller.net/binary/ver_techpapers/ver962de.pdf
Englisch: VER4300-962en, Article No. 116837
http://www.moeller.net/binary/ver_techpapers/ver962en.pdf
Literatur:
[1a]
„Schaltgeräte und Schaltanlagen für den Weltmarkt und für
den Export nach Nordamerika“
„Components and Systems suitable for World Markets and
Export to North America”
Moeller GmbH, Bonn, 11/2006
Deutsch: VKF0211-563D, Article No. 110188
http://www.moeller.net/binary/vkf_salessupport/vkf563de.pdf
Englisch: VKF0211-563GB, Article No. 110189
http://www.moeller.net/binary/vkf_salessupport/vkf563en.pdf
[1b] Dipl.-Ing. Wolfgang Esser
„Motorstarter und „Special Purpose Ratings“ für den nordamerikanischen Markt“
„Motor starters and „Special Purpose Ratings“ for the North
American market”
Moeller GmbH, Bonn, 04/2006
Deutsch: VER1200+2100-953D, Article No. 106648
http://www.moeller.net/binary/ver_techpapers/ver953de.pdf
Englisch: VER1200+2100-953GB, Article No. 106649
http://www.moeller.net/binary/ver_techpapers/ver953en.pdf
[1c]
Dipl.-Ing. Wolfgang Esser
„Sammelschienenadapter für die rationelle Motorstartermontage – jetzt auch für Nordamerika –„
„Busbar Component Adapters for modern industrial control
panels”
Moeller GmbH, Bonn, 02/2007
Deutsch: VER4300-960D, Article No. 110774
http://www.moeller.net/binary/ver_techpapers/ver960de.pdf
Englisch: VER4300-960GB, Article No. 110775
http://www.moeller.net/binary/ver_techpapers/ver960en.pdf
[1d] Dipl.-Ing. Wolfgang Esser
„Besondere Bedingungen für den Einsatz von Motorschutzschaltern und Motorstartern in Nordamerika“
„Special considerations governing the application of Manual
Motor Controllers and Motor Starters in North America”
Moeller GmbH, Bonn, 05/2008
Deutsch: VER1210+1280-928D, Article No. 267951
http://www.moeller.net/binary/ver_techpapers/ver928de.pdf
Englisch: VER1210+1280-928GB, Article No. 267952
http://www.moeller.net/binary/ver_techpapers/ver928en.pdf
[1e] Dipl.-Ing. Wolfgang Esser
„Schutz von Steuertransformatoren für den Einsatz in Nordamerika“
„Protection of Control Transformers for use in North America”
Moeller GmbH, Bonn, 02/2007
Deutsch: VER1210-951D, Article No. 105221
http://www.moeller.net/binary/ver_techpapers/ver951de.pdf
Englisch: VER1210-951GB, Article No. 105222
http://www.moeller.net/binary/ver_techpapers/ver951en.pdf
[1f]
Dipl.-Ing. Wolfgang Esser
„Hauptstromkreise sicher unterbrechen, mit Lasttrennschaltern N oder mit Molded Case Switches NS“
“Safe Isolation of Main Circuits with Switch-Disconnectors N
or with Molded Case Switches NS”
Moeller GmbH, Bonn, 11/2007
Deutsch: VER1230-950D, Article No. 105223
http://www.moeller.net/binary/ver_techpapers/ver950de.pdf
Englisch: VER1230-950GB, Article No. 105224
http://www.moeller.net/binary/ver_techpapers/ver950en.pdf
[1g] Dipl.-Ing. Wolfgang Esser
„Exportrelevante Spannungsangaben und Netzformen in
Nordamerika“
„Export relevant voltage information and mains forms in
North America”
Moeller GmbH, Bonn, 02/2008
Deutsch: VER4300-965de, Article No. 116834
http://www.moeller.net/binary/ver_techpapers/ver965de.pdf
Englisch: VER4300-965en, Article No. 116835
http://www.moeller.net/binary/ver_techpapers/ver965en.pdf
[1h] Dipl.-Ing. Wolfgang Esser
„Erfolgreicher nach Nordamerika exportieren – durch approbierte Komponenten“
„Be more successful in exports to North America – With the
use of properly certified equipment”
38
[1i]
Dipl.-Ing. Wolfgang Esser
„Hauptschalter mit Drehgriffen konform mit NFPA 79 und UL
508A einsetzen“
„Supply circuit disconnecting means with rotary handles in
compliance with NFPA 79 and UL 508A”
Moeller GmbH, Bonn, 07/2008
Deutsch: VER1230-966 de, Article No. 118892
http://www.moeller.net/binary/ver_techpapers/ver966de.pdf
Englisch: VER1230-966en, Article No. 118893
http://www.moeller.net/binary/ver_techpapers/ver966en.pdf
[1j]
Dipl.-Ing. Wolfgang Esser
„2-Komponenten-Motorstarter für den Einsatz in Nordamerika“
„2-Component Combination Motor Controller solutions for
North America”
Moeller GmbH, Bonn, 07/2008
Deutsch: VER1200+2100-967de, Article No. 118982
http://www.moeller.net/binary/ver_techpapers/ver967de.pdf
Englisch: VER1200+2100-967en, Article No. 118983
http://www.moeller.net/binary/ver_techpapers/ver967en.pdf
[1k]
Dipl.-Ing. Wolfgang Esser
„Leistungsschalter für den Einsatz in Nordamerika“
„Molded case circuit breakers for applications in North America”
Moeller GmbH, Bonn, 09/2008
Deutsch: VER1230-939de, Article No. 285780
http://www.moeller.net/binary/ver_techpapers/ver939de.pdf
Englisch: VER1230-939GB, Article No. 285781
http://www.moeller.net/binary/ver_techpapers/ver939en.pdf
[1l]
Dipl.-Ing. Wolfgang Esser
„SCCR – Overall Panel Short Circuit Current Rating – gemäß
NEC und UL Standards –“
“SCCR – Overall Panel Short Circuit Current Rating – per NEC
and UL standards –“
Moeller GmbH, Bonn, 01/2007
Deutsch: VER0211-959D, Article No. 110101
http://www.moeller.net/binary/ver_techpapers/ver959de.pdf
Englisch: VER0211-959GB, Article No. 110102
http://www.moeller.net/binary/ver_techpapers/ver959en.pdf
[1m] Dipl.-Ing. Jörg Randermann
„Frequenzumrichter auf dem nordamerikanischen Markt“
„AC Variable speed drive systems for the North American
market”
Moeller GmbH, Bonn, 09/2008
Deutsch: VER8230-964de, Article No. 119898
http://www.moeller.net/binary/ver_techpapers/ver964de.pdf
Englisch: VER8230-964en, Article No. 119899
http://www.moeller.net/binary/ver_techpapers/ver964en.pdf
[2]
„Schaltungsbuch 2008, Automatisieren und Energie verteilen“
„Wiring Manual 2008, Automation and Power Distribution“
Moeller Fachbuch,
Moeller GmbH, Bonn, 2008
Deutsch: FB0200-004DE, Article 116412
http://www.schaltungsbuch.de
Englisch: FB0200-004EN, Article 119816
http://www.wiringmanual.com/
[3]
“2008 National Electrical Code”, NFPA 70
ISBN: 0-87765-790-4
ISBN13:978-0-87765-790-3
Author: NFPA
Publisher: NFPA
“NFPA 70®: National Electrical Code® (NEC®) Handbook,
2008 Edition”
Authors: Mark W. Earley, Jeffrey S. Sargent, Joseph V. Sheehan,
and E. William Buss
Publisher: NFPA
NFPA No.: 70HB08
ISBN-10: 0-87765-793-9
ISBN-13: 978-0-87765-793-4
Library of Congress Control No.: 2007938657
[4]
“Canadian electrical code, part I (21st edition), safety standard for electrical installations”
Publisher: CSA International
Product Name: C22.1-09
Product ID: 2020257
[5]
“Industrial Control Equipment”
Publisher: CSA International
Product Name: CAN/CSA-C22.2 No. 14-05
Product ID: 2417576
[6]
“UL Standard for Safety for Molded-Case Circuit Breakers,
Molded-Case Switches and Circuit-Breaker Enclosures, UL
489”
Eleventh Edition, Dated September 1, 2009
Stand: 01.09.2009
[7]
“UL Standard for Safety for Industrial Control Equipment, UL
508”
Seventeenth Edition, Dated January 28, 1999
Standard contains revisions through and including September 19,
2008.
Stand: 19.09.2008
[8]
“UL Standard for Safety for Power Conversion Equipment,
UL 508C”
Third Edition, Dated May 3, 2002
Stand: 12.02.2010
[9]
“UL Standard for Safety for Supplementary Protectors for
Use in Electrical Equipment, UL 1077”
Sixth Edition, Dated July 14, 2005
Stand: 05.10.2009
[10] “UL Standard for Safety for Industrial Control Panels, UL
508A”
First Edition, Dated April 25, 2001
Stand: 04.02.2010
[11] “NFPA 79 Electrical Standard for Industrial Machinery, 2007
Edition”
National Fire Protection Association
http://www.nfpa.org/catalog
[12] “Molded-case circuit breakers, molded-case switches and
circuit-breaker enclosures”
Publisher: CSA International
Product Name: CAN/CSA-C22.2 No. 5-09
Product ID: 2417576
[13] IEC/DIN EN 60529, Klassifikation VDE 0410 Teil1 “Schutzarten
durch Gehäuse (IP-Code)“,
September 2000
39
Eatons Ziel ist es, zuverlässige, effiziente und sichere Stromversorgung dann zu bieten, wenn sie am meisten benötigt wird. Die
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