Grundlagenwissen IEC / UL

Was bedeutet IEC?
Die Abkürzung IEC steht für „International Electrotechnical Commission“ (Internationale Elektrotechnische Kommission). Der Sitz dieser Kommission ist in Genf.

• Zur weltweiten Vereinheitlichung von Standards wird über die Normeninhalte international abgestimmt. Eingabe für Änderungen bestehender Normen sowie Neuanfragen können von jedem Mitgliedsland getätigt werden<./li>
• Deutschland ist eines der wenigen Industrieländer die im Bereich der Eingaben führend sind.
• Nach Annahme des Standards durch die Mitgliedsländer kann jedes Land diese Norm auch in nationale Fassungen formulieren.

So entsteht auf Europaebene aus der internationalen IEC 60439-1 die inhaltlich gleiche nationale Norm DIN EN 60439-1. Dies entspricht ebenfalls der nationalen VDE 0660 Teil 500.

Prüfung nach DIN EN 60439-1
Zu einer sicheren Funktion von Niederspannungs-Schaltgerätekombinationen müssen die unterschiedlichsten Eigenschaften der einzelnen Komponenten aufeinander abgestimmt werden - die dabei zu beachtenden technischen Details beschreibt die Norm DIN EN 60439-1(„Niederspannungs-Schaltgerätekombinationen; Teil1: Typgeprüfte und partiell typgeprüfte Kombinationen“).

Der Nachweis der Anforderungen zur Erfüllung der gesetzlichen Grundlagen für Niederspannungs-Schaltgerätekombinationen kann im Rahmen der Konformitätserklärung und der damit verbundenen CE-Kennzeichnung durch die Anwendung der o.g. Norm erbracht werden. Hierzu muß der Anlagenhersteller bereits in der Planungsphase und darüber hinaus bei der Herstellung, Montage sowie Anlagendokumentation die einschlägigen Normen beachten.

Vom Grundsatz bedeutet das für den Anlagenhersteller, dass gemäß oben genannter Norm folgende Ausführungsmöglichkeiten bestehen:

• Variante 1:
  Typgeprüfte Schaltgerätekombination (TSK)
• Variante 2:
  Partiell typgeprüfte Schaltgerätekombination (PTSK)

Erstere Variante umfasst die Prüfung einer betriebsfertigen Anlage in einem akkreditierten Prüflabor. Hierzu muss die Prüfanlage im technischen Umfang sowie den technischen Eigenschaften und der Ausführung der am Aufstellungsort zu montierenden Anlage entsprechen.

Gemäß DIN EN 60439-1 (Tabelle 7) müssen an dem Prüfling folgende Prüfungen durchgeführt werden:

» Tabellen anzeigen

Der Umfang für die TSK-Prüfungsdurchführung verursacht hohe Kosten. Aus diesem Grund lohnt es sich für den Schaltanlagenbauer nicht, einzelne Anlagen zu prüfen. Gerade für den Sonderbau und Einzelanlagen steht der Kostenaufwand in keiner Relation zum Anlagenwert. Erst bei größeren Mengen (Serienbau) amortisieren sich diese Kosten.

Neben den eigentlichen Prüfkosten entstehen noch Konstruktions-, Material-, Lohn-, Aufbau-, und Transportkosten für den Prüfling selbst. Oftmals werden auch die Kosten für die Instandsetzung und im schlimmsten Fall für die Zerstörung der Anlage während der Prüfung außer Betracht gelassen. Gerade die Kurzschlussprüfung bedeutet in vielen Fällen eine Zerstörung des Prüflings, so dass dieser als verkaufsfertige Anlage für den Endkunden nicht mehr genutzt werden kann.

Die zweite Variante (PTSK) ermöglicht den Anlagenherstellern ohne zusätzliche Prüf- oder periphere Kosten eine dem Stand der Technik entsprechenden Anlage herzustellen.

• Hierzu werden für den Anlagenaufbau typgeprüfte und nicht typgeprüfte Baugruppen eingesetzt.
• Letztere können z.B. durch Berechnung, abgeleitet von typgeprüften Komponenten, nachgewiesen werden.
• Im Vergleich zur typgeprüften Anlage muss jedoch ein Gesamtnachweis mittels Durchführung von Prüfungen bzw. Berechnung auf Basis durchgeführter Prüfungen erbracht werden.

Der genaue Prüfumfang für beide Varianten sowie die genauen Normenverweise die zur Erfüllung der Anforderungen notwendig sind können aus Tabelle 7 der DIN EN 60439-1 entnommen werden.

Prüfung unter Störlichtbogenbedingungen

Ergänzend zu dieser Prüfprozedur kann noch eine freiwillige Prüfung unter Störlichtbogenbedingungen durchgeführt werden.

IEC 61 439: Neue Norm für Niederspannungs-Schaltgerätekombinationen
Die neue IEC 61 439 beschreibt als Nachfolgenorm zur IEC 60 439 die Ausführung und die Prüfaufgaben für Niederspannungs-Schaltgerätekombinationen und gliedert sich in:

• IEC 61 439-1 (früher IEC 60439-1): Allgemeine Festlegungen
• IEC 61 439-2 (früher ebenso IEC 60439-1): Energie-Schaltgerätekombinationen
• IEC 61 439-3 (wird IEC 60439-3 ersetzen): Installationsverteiler
• IEC 61 439-4 (wird IEC 60439-4 ersetzen): Baustromverteiler
• IEC 61 439-5 (wird IEC 60439-5 ersetzen): Kabelverteilerschränke
• IEC 61 439-6 (wird IEC 60439-2 ersetzen): Schienenverteiler
• IEC/TR 61 439-0 (keine Vorgängernorm): Anforderungshandbuch

Was bedeutet UL?
UL oder Underwriter Laboratory wurde 1894 als gemeinnützige Organisation für Prüfungen und Zertifizierungen gegründet. UL betreibt fünf Prüflabors in den Vereinigten Staaten und Tochtergesellschaften weltweit, mit dem Hauptziel Produktprüfungen hinsichtlich der allgemeinen Sicherheit durchzuführen.

• Internationale Vorschriften bzw. Standards wie z.B. NEMA und IEC werden von den Herstellern bei Produktentwicklungen und deren nachfolgenden Prüfungen zugrunde gelegt.
• National anerkannte Prüflabors bestätigen und zertifizieren, daß ein Produkt den spezifischen Standards entspricht.
• Dies erfolgt in Nordamerika durch Organisationen wie UL oder CSA (Canadian Standard Association).

Für viele Applikationen wird die ausschließliche Verwendung von UL- und / oder CSA-approbierten Produkten gefordert. Folglich ist es zu empfehlen, elektrische Steuerungen für Anwendungen in Nordamerika mit entsprechend UL-approbierten Komponenten auszuführen.

UL-Produktkennzeichnung:
Was bedeutet „UL Listed“ oder „UL Recognized“?

Hinsichtlich der Kennzeichnung von UL-approbierten Produkten wird grundsätzlich zwischen Recognized Components und
Listed Components unterschieden:

Recognized Components
Diese -Kennzeichnung wird bei Produkten angewendet, die hinsichtlich Ihrer Anwendung nicht vollständig sind.

• Diese Produkte sind in der „gelben Komponentendatenbank“ von UL aufgeführt.
• Die korrekte Verwendung solcher Komponenten erfolgt unter Berücksichtigung der Conditions of Acceptability (COA´s), in denen die von UL zugelassenen Rahmenbedingungen und Anwendungsparameter festgelegt sind.
• Das können Einschränkungen der Bemessungsdaten (Deratings), Anwendungs-/ Einsatzspezifikationen in Verbindung mit weiteren aktiven/passiven Komponenten, wie z.B. bestimmte Sicherungstypen sein.
• Weiterhin wird in den COA´s der Einsatzbereich „branch circuits“ oder „feeder circuits“ der Komponente festgelegt.
  
  

Listed Components
Dieses Zeichen findet Anwendung bei Produkten, die alleine ohne zusätzliche Berücksichtigung der COA's vom Kunden direkt in Betrieb genommen werden und somit eine vollständige Funktionseinheit ergeben.

• Diese Produkte sind in der „grünen Komponentendatenbank“ von UL gelistet.

Die Anwendung gemäß der geprüften Bemessungsdaten ist ohne Einschränkung möglich. Hierfür müssen alle technischen Daten direkt auf dem Typenschild ersichtlich sein. Gesonderte Montageanweisungen müssen direkt am Gerät oder auf einem Beipackzettel dem Produkt zugeordnet werden.

» Anlagenabnahme und Vorteile mit RiLine60

Welcher Unterschied besteht zwischen UL 508 und UL 508A in der Anwendung?
Die UL 508 beschreibt den Standard der Geräte für industrielle Steuerungen (Industrial Control Equipment) wie z.B. der Rittal Sammelschienensysteme sowie SV-Komponenten, Schatgeräte etc. Zusätzlich ist die UL 508 in sogenannten Section´s A,B,C ... aufgeteilt, mit denen der Einsatzbereich der geprüften Geräte klassifiziert wird:

• A - Magnetic, manual and solid starters
• B - Thermal, magnetic, and solid overload relays
• C - Push buttons, selector switches and pilot lights
• D - Control circuit switches and relays

Die UL 508A hingegen ist die für den Anlagenhersteller zu berücksichtigende Norm für den Aufbau von Schaltanlagen für die Steuerungstechnik (Industrial Control Panels). Die UL 508A verknüpft somit alle für die Schaltanlagenherstellung notwendigen UL Normen, einschließlich der UL 508.

Dieser Standard enthält z.B. Informationen bezüglich:

• Maschinensteuerungen
• Aufzugssteuerungen
• Kransteuerungen
• Ausrüstung für Heizungs-, Klima- und Lüftungsanlagen
  

Beide Standards beschreiben Steuerungen für allgemeine industrielle Anwendungen mit einer Bemessungsspannung bis 600 V AC. Die max. zulässige Umgebungstemperatur beträgt 40°C.

Wie funktioniert das US-amerikanische Abnahmeverfahren für elektrische Anlagen?
Jede elektrische Einrichtung (Maschine / Anlage) wird vor Inbetriebnahme durch den lokal zuständigen Inspektor (AHJ = Authority Having Jurisdiction) überprüft, der letztendlich die Entscheidungsgewalt bezüglich der Inbetriebnahme besitzt.

• Basis für alle AHJ´s ist der Standard NFPA 70 (NFPA = National Fire Protection Association à US-amerikanische Gesellschaft für Brandverhütung), der allgemein als NEC (National Electrical Code) gilt.
• Die Verwendung von UL-recognized oder UL-gelisteten Komponten ist ein wichtiger Hinweis für den AHJ, daß ein System den Sicherheitsanforderungen gemäß NFPA 70 entspricht.
• Dies spart während dem Bau und der Inbetriebnahme der Ausrüstung Zeit und somit Kosten, da die UL-Zeichen signalisieren, daß die Prüfung der Komponenten und / oder des Systems keine vorhersehbaren Risiken bezüglich Feuer, elektrischen Schocks und der damit verbundenen Gefahren ergeben hat.

Bei Geräten mit recognized Kennzeichnung prüft der UL-Inspektor die COA´s, die er im UL-File einsehen kann.

Glossar häufig genutzter UL-Vorschriften für Niederspannungsverteilungen (Switch-/Controlgears)

• UL 248 Low-Voltage Fuses
• UL 486 Equipment Wiring Terminals for use with Aluminium and/or Copper Conductors
• UL 489 Molded-Case Circuit breakers, Molded-Case Switch and Circuit-Breaker Enclosures
• UL 508 Industrial Control Equipment
• UL 508A Industrial Control Panels
• UL 512 Fuseholders
• UL 845 Motor Control Centers (MCC`s)
• UL 891 Switchboards

Der Prüfumfang entspricht ungefähr den gleichen Inhalt wie bei der IEC Prüfung (Punkt 1-5). Die markantesten Unterschiede gibt es z.B. bei der Kurzschlussprüfung, zum einen mit der Einstellung der Phasenfolge sowie der Dokumentation der Prüfergebnisse. Bei UL wird als Vorgabe der Effektivwert (RMS) an der Prüfanlage voreingestellt.

• Aus dem Oszillogramm ist zwar der Stoßkurzschlussstrom zu Beginn des Kurzschlussstromes ersichtlich, jedoch wird dieser im Gegensatz zu IEC Prüfungen nicht näher betrachtet.
• Die Prüfzeit ist begrenzt auf 3 Zyklen, das entspricht 60ms. IEC prüft hierzu mit einen Wert von 1000ms oder nach Herstellerangaben.
• Für die Grenzübertemperaturen ändern sich lediglich der Endwert. Bei den erforderlichen Kriech- und Luftstrecken wird unterschieden zwischen Feeder und branch circuits.
  
  
• Feeder-circuits ist vereinfacht ausgedrückt der Einspeise- und Hauptsammelschienenbereich, bei welchem erhöhte Kriech- und Luftstrecken gelten. Für 600V AC bedeutet das gemäß UL 508A 25,4mm Luftstrecke und 50,8mm Kriechstrecke. (Zum Vergleich bei IEC: Für 600VAC Industrieanwendungen; 8mm Luftstrecke und 11mm Kriechstrecke)
  
  
• Branch circuits sind vereinfacht ausgedrückt Steuerstromkreise und Abgänge z.B. für Elektromotoren, bei denen verminderte Kriech- und Luftstrecken gelten. Für 600V AC bedeutet das gemäß UL 508A 9,5mm Luftstrecke und 12,7mm Kriechstrecke.
  (Zum Vergleich bei IEC: Für 600V AC Industrieanwendungen; 8mm Luftstrecke und 11mm Kriechstrecke)
  

Klassifiziert wird der verwendete Einsatzbereich nach dem letzten „Over Current Protection Device“ (Schutz-, Schaltorgan, listed component nach UL 489/248 Leistungsschalter oder Sicherung). Nach dem letzten Schutzorgan eines Strompfades mit den oben beschriebenen Eigenschaften beginnt der „branch circuit“ mit verminderten Kriech- und Luftstrecken. Alles vor dem Schutzorgan gilt als feeder circuits.