Spiegelkontakte für hochverlässliche Informationen …

1 F r hochverl sslicheInformationen zu sicherheits-bezogenen Wolfgang EsserLeistungssch tze DILM otorschutz-schalter PKZM otorstarter MSCS anftanlaufger teDS4 DrivesRapid LinkDas Komplettprogramm f r den Motorabgang. Vom Sch tz ber effizienteMotorstarter bis zum geregelten Antrieb. Neue L sungen, die aufKommunikation f r SchnellleserIn den letzten Jahren ist die Bedeutungvon Sicherheitsschaltungen f r den Per-sonenschutz in ein breites Bewusstseinger ckt. Das Thema wird heute nichtnur von den deutschen Berufsgenossen-schaften und beispielsweise von derSUVA in der Schweiz ma geblichweiterentwickelt, sondern es wurdeauch die zus tzliche Bedeutung derSicherheitsschaltungen f r den Schutzhochwertiger Investitionsg ter undf r eine hohe Anlagenverf gbarkeiterkannt.

2 Die Bereitschaft zur Anwen-dung von Sicherheitsschaltungen istvorhanden, aber es bestehen h ufigUnsicherheiten bez glich der Eigen-schaften von Schaltgliedern, desZusammenwirkens von haupt - undHilfsschaltgliedern und der genormtenBegriffe, wie Zwangsgef hrte Kon-takte oder der relativ neuen Spiegel-kontakte . Zwangsgef hrte Kon-takte erf llen die Erwartungen derAnwender in sicherheitsbezogenenSchaltungen nur teilweise. Eindeutig-keit bringt die Anwendung von Spiegel-kontakten, deren Anforderungen dieneuen Sch tze DIL Mvon Moeller er-f llen. Typische Kontakteigenschaftenund die Definition werden :[1]IEC / EN 60 204-1 Sicherheit vonMaschinen, Elektrische Ausr s-tung von Maschinen, Teil 1: All-gemeine Anforderungen , nichtautorisierte Roh bersetzung vonIEC 60 204-1: 2002 / 44/367/CD(Stand 6/2002[2]DIN / IEC 62 061 * KlassifikationVDE 0113 Teil 50, Sicherheit vonMaschinen, Funktionale Sicherheitvon elektrischen, elektronischenund programmierbaren Steuerun-gen von Maschinen ,Entwurf Juni 2003[3]DIN EN ISO 13849-1 (in Vorberei-tung) Sicherheit von Maschinen -Sicherheitsbezogene Teile vonSteuerungen - Teil 1: AllgemeineGestaltungsleits tze vorgesehen als Ersatz f r.)

3 DIN EN954-1[4]IEC / EN 60 947-4-1 und DIN VDE0660 Teil 102 Niederspannungs-schaltger te Teil 4-1: Elektromcha-nische Sch tze und Motorstarter [5]Dirk Meyer Schaltger te f r Blindstrom-kompensationsanlagen , VER2100-934 Moeller GmbH, 2003[6]DIN EN 60947-5-1 (VDE 0660 Teil200):2000-08 Niederspannungs-schaltger te Teil 5-1: Steuerger teund Schaltelemente Elektro-mechanische Steuerger te (IEC 60947-5-1:1997 + A1:1999+ A2:1999), Deutsche Fassung EN60947-5-1:1997 + A12:1999 +A1:1999 + A2:2000 DIN IEC 60947-5-1/A3 Nieder-spannungsschaltger te Teil 5-1:Steuerger te und Schaltelemente Elektromechanische Steuerger te nderung 3 zu IEC 60947-5-1(1997-10) (IEC 17B/1176/CD:2001)[7]Wolfgang Esser Aspekte der funktionssicherenProjektierung kontaktbehafteterSteuerstromkreise VER 08+43-787 Moeller GmbH, Bonn, 1993[8]UL 508, Industrial Control Equip-ment [9]CSA-C No.

4 14, IndustrialControl Equipment, IndustrialProducts [10] IEC / EN 60 947-1, Nieder-spannungs-Schaltger te Teil 1:Allgemeine Festlegungen [11] IEC / EN 60 947-3 und VDE 0660 Teil 107 Niederspannungsschalt-ger te Teil 3: Lastschalter, Trenn-schalter, Lasttrennschalter undSchalter-Sicherungs-Einheiten [12] IEC / EN 60 947-2 und DIN VDE0660 Teil 101 Niederspannungs-schaltger te Teil 2: Leistungs-schalter Siehe auch:Wolfgang Esser Mit mechanischen Hilfskontaktennormenkonform und funktions-sicher projektieren VER2100-956 DMoeller GmbH, Bonn, 20061 Sicherheitsbezogene Steuerfunktion: Steuerfunktion mit einem festgelegten Zuverl ssigkeitsgrad, welchedazu bestimmt ist, den sicheren Zustand einer Maschine zu erhalten oder beginnenden Gef hrdungssituatio-nen vorzubeugen (IEC / EN 60 204-1, Entwurf 2002 [1], in Vorbereitung als IEC 62 061 [2] und DIN EN ISO13849-1 [3]).

5 Spiegelkontakte f r hochverl ssliche Informationen zu sicherheitsbezogenen Steuerfunktionen1- h here Verl sslichkeit durch neu definierte Spiegelkontakte -3 Arten von Schaltgliedern und ihreAufgabenNiederspannungs-Schalt- und Schutzge-r te f r industrielle Anwendungen wer-den nach unterschiedlichen Teilen derIEC / EN 60 947 entwickelt, gebaut undgepr ft (Tabelle 2). Je nach der Art derSchalt- und Schutzger te ergeben sich,speziell durch ihre Aufgabe und die Artihrer Bet tigung, unterschiedliche kons-truktive Anforderungen. Diese unter-schiedlichen Anforderungen ergebensich, auf die Schaltglieder oder elektri-schen Kontakte bezogen, sowohl durchanwendungsbezogene, wie auch kons-truktiv bedingte Anspr che, die in derTabelle 1aufgelistet werden.

6 WeitereEinfl sse ergeben sich durch die Artdes Kontaktmaterials und des Mediums,in dem die Kontakte schalten (Luft,Schutzgas, Vakuum). Moeller w hltdie Materialien neben ihrer technisch-physikalischen Eignung auch unterGesichtspunkten des Umweltschutzesaus. Die unterschiedlichen Anforderungengelten in erster Linie f r die haupt -schaltglieder, auch Hauptkontakteoder Hauptstrombahnen genannt. DieHauptschaltglieder werden in haupt -stromkreisen eingesetzt. Sie habendie Aufgabe, die betriebsm ige Last(Motor, Heizung, Beleuchtung )des Schalt- und Schutzger tes ein-und auszuschalten und sie m ssen auchbei definierten, au ergew hnlichenZust nden ( berlast, Kurzschluss)erh hte Str me mit einer eingeschr nk-ten H ufigkeit schalten k nnen.

7 Zurrichtigen Dimensionierung der haupt -kontakte und zur anwendungsgerech-ten Auswahl der Schaltger tebau-gr en sind verschiedene, typischeGebrauchskategorien in den Normendefiniert ( IEC / EN 60 947-4-1 [4]:AC-1, AC-3, DC-5 ). Die Gebrauchs-kategorien ber cksichtigen insbeson-dere die typischen Einschaltspitzen-str me unterschiedlicher Betriebsmittel,wie die extrem hohen, nadelf rmi-gen Einschaltspitzen bei Kondensatorenin Gruppenkompensationsanlagen, diezu erh htem Kontaktverschlei oderzum Verschwei en der Kontakte f hrenk nnen [5]. Die Tabelle 3 zeigt beispielhaft diespezifischen Anforderungen bei unter-schiedlichen Schaltger tearten. So sinddie leichteren Hauptkontakte von Leis-tungssch tzen f r ein h ufiges Schaltenund eine lange Lebensdauer optimiert,w hrend die Hauptkontakte von null-punktl schenden Leistungsschaltern,die wesentlich seltener geschaltet wer-den, f r hohe Kontaktkr fte optimiertsind, um ungewollte, dynamischeKontaktabhebungen bei Kurzschluss-str men zu verhindern.

8 Bei diesenKontakten ist ein hoher Icw Wert2ein wichtiges Auswahlkriterium. Beistrombegrenzenden Leistungsschalternist wiederum eine h here Dynamik derHauptkontakte an die Schaltglieder berwiegendeAnwendungsabh ngigkeitKonstruktionsabh ngigkeit1H he von Bemessungsstrom und -spannungAuswahlkriteriumhat Einfluss auf die Konstruktion2 Spannungsart und gegebenenfalls FrequenzAuswahlkriteriumhat Einfluss auf die Konstruktion3 Gebrauchskategorie der zu schaltenden LastAuswahlkriteriumhat Einfluss auf die Konstruktion4erwartete mechanische und elektrische LebensdauerAuswahlkriteriumhat Einfluss auf die Konstruktion5H he m glicher berlast- und Kurzschlussstr meAuswahlkriteriumhat Einfluss auf die Konstruktion6 Verhalten im St rungsfall

9 (Zuordnungsart)Auswahlkriteriumhat Einfluss auf die Konstruktion7H ufigkeit der Bet tigungAuswahlkriteriumhat Einfluss auf die Konstruktion8 Wiederholbarkeit der Bet tigungBei maschinenbet tigten Positionsschaltern l sst sich eine Bet tigung nach einem Kontakt-fehler nicht ohne weiteres wiederholen, bei Befehlsger ten bet tigt man das Bet tigungs-element einfach noch , beimSchaltungsaufbau ber cksichtigen9geometrische Dimensionierung der Kontakteabh ngig von 1 - 8 und vomKonstruktionsprinzip10 Anzahl der Kontaktpunkte (Unterbrechungsstellen)abh ngig von 1 - 8 und vomKonstruktionsprinzip 11notwendige Kontakthubl ngenabh ngig vom Konstruktionsprinzip12H he der notwendigen Kontaktdruckkr fteabh ngig von 1 - 8 und vomKonstruktionsprinzip2 Bemessungskurzzeitstromfestigkeit: geringe Erw rmung bei hoher Stromf hrung ber eine definierte ZeitTabelle 1.

10 Unterschiedliche Anforderungen an Schaltglieder, die sich teilweise aus der geplanten Anwendung und andererseits / EN 60 947 Zuordnung der Schaltger tearten zu den allgemeinen Festlegungen und Produktnormenund deren Anforderungen an haupt - und HilfsschaltgliederInhaltAnforderungen an HauptschaltgliederAnforderungen an HilfsschaltgliederTeil 1 Allgemeine FestlegungenDefinition von zwangsgef hrten Kontakten als Beziehungzwischen haupt - und Hilfsschaltgliedern. Die Definition ist nurauf die weiteren Teile anzuwenden, sofern in diesen Teilen aufdie Definition aus Teil 1 Bezug genommen 2 Leistungsschalterkeine Bezugnahme auf diezwangsgef hrten Kontaktenach Teil 1keine Bezugnahme auf diezwangsgef hrten Kontaktenach Teil 1 Teil 3 Lasttrennschalter, Trennschalter, Last-trennschalter und Schalter-Sicherungs-Einheitenkeine Bezugnahme auf diezwangsgef hrten Kontaktenach Teil 1keine Bezugnahme auf diezwangsgef hrten Kontaktenach Teil 1 Teil 4-1 Elektromechanische Sch tze undMotorstarterkeine Bezugnahme auf diezwangsgef hrten Kontaktenach Teil 1keine Bezugnahme auf diezwangsgef hrten Kontaktenach Teil 1.