Katalog D 11 2011

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SINAMICS G150
Umrichter-Schrankgeräte
Leitungsquerschnitte und Anschlüsse
■ Übersicht (Fortsetzung)
Erforderliche Kabelquerschnitte für Netz- und Motoranschluss
Es wird grundsätzlich empfohlen, geschirmte, bei größeren Leistungen
möglichst symmetrische 3-Leiter-Drehstromkabel zwischen
Umrichter und Motor zu verwenden, gegebenenfalls
mehrere dieser Kabel parallel zu schalten. Dies hat im Wesentlichen
2 Gründe:
Nur damit lässt sich die hohe Schutzart IP55 am Motorklemmenkasten
problemlos erreichen, da die Kabelzuführung in
den Klemmenkasten über Verschraubungen erfolgt und die
Anzahl der möglichen Verschraubungen durch die Geometrie
des Klemmenkastens begrenzt ist. Einzelkabel sind dafür weniger
geeignet.
Bei symmetrischen 3-Leiter-Drehstromkabeln ist die Summendurchflutung
über den Kabelaußendurchmesser gleich Null,
und sie können problemlos in metallisch leitenden Kabelkanälen
oder Kabelpritschen verlegt werden, ohne dass nennenswerte
Ströme in den metallisch leitenden Verbindungen
induziert werden (Erd- bzw. Ableitströme). Die Gefahr von
induzierten Ableitströmen und damit von erhöhten Kabelmantelverlusten
ist bei Ein-Leiterkabeln wesentlich höher.
Der erforderliche Kabelquerschnitt richtet sich nach der Stromstärke,
die im Kabel übertragen wird. Die zulässige Strombelastung
von Kabeln ist z. B. in IEC 60364-5-52 festgelegt. Sie
richtet sich zum einen nach den Umgebungsbedingungen wie
Temperatur und zum anderen nach der Art der Verlegung. Es ist
zu berücksichtigen, ob Einzelverlegung der Kabel mit relativ guter
Kühlung vorliegt, oder ob mehrere Kabel gemeinsam verlegt
sind, die sehr viel schlechter belüftet sind und sich daher gegenseitig
stärker aufheizen können. Hierbei wird auf die entsprechenden
Korrekturfaktoren für diese Randbedingungen in
IEC 60364-5-52 verwiesen.
Für 3-Leiter-Kabel aus Kupfer und Aluminium mit PVC-Isolierung
und einer zulässigen Leitertemperatur von 70 °C (z. B. Protodur
NYY oder NYCWY), sowie einer Umgebungstemperatur von
40 °C können die Querschnitte nach folgender Tabelle zugrunde
gelegt werden, die auf IEC 60364-5-52 basiert.
Strombelastbarkeit gemäß IEC 60364-5-52 bei 40 °C
Querschnitt Kupferkabel Aluminiumkabel
3-LeiterkabelEinzel-
mehrere
verlegung Kabel nebeneinander
liegend 1)
Einzel- mehrere
verlegung Kabel nebeneinander
liegend 1)
mm2 A A A A
3 x 2,5 22 17 17 13
3 x 4,0 30 23 23 18
3 x 6,0 37 29 29 22
3 x 10 52 41 40 31
3 x 16 70 54 53 41
3 x 25 88 69 68 53
3 x 35 110 86 84 65
3 x 50 133 104 102 79
3 x 70 171 133 131 102
3 x 95 207 162 159 124
3 x 120 240 187 184 144
3 x 150 278 216 213 166
3 x 185 317 247 244 190
3 x 240 374 292 287 224
1) Maximal 9 Kabel unmittelbar nebeneinander waagerecht auf einer Kabelpritsche
liegend.
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Siemens D 11 · 2011
© Siemens AG 2011
Bei höheren Stromstärken müssen Kabel parallel geschaltet
werden.
Hinweis: Die Empfehlungen für den nordamerikanischen Markt
in AWG oder MCM sind den entsprechenden Normen NEC
(National Electrical Code) bzw. CEC (Canadian Electrical Code)
zu entnehmen.
Erdung und Schutzleiterquerschnitt
Der Schutzleiter ist mit Rücksicht auf folgende Aufgaben zu dimensionieren:
Im Erdschlussfall dürfen keine unzulässig hohen – durch
Spannungsabfälle des Erdschlussstroms auf dem Schutzleiter
verursachten – Berührspannungen auftreten (< AC 50 V bzw.
< DC 120 V, IEC 61800-5-1, IEC 60364, IEC 60543).
Der bei Erdschluss im Schutzleiter fließende Erdschlussstrom
darf den Schutzleiter nicht unzulässig belasten.
Ist es im Fehlerfall möglich, dass Dauerströme über den
Schutzleiter fließen können, so ist der Schutzleiterquerschnitt
für diesen Dauerstrom zu bemessen.
Der Schutzleiterquerschnitt ist entsprechend EN 60204-1,
EN 60439-1, IEC 60 364 auszuwählen.
Querschnitt
Außenleiter
Mindestquerschnitt externer
Schutzleiter
mm2 mm2 bis 16 Mindestens Außenleiterquerschnitt
16 ... 35 16
ab 35 Mindestens halber Außenleiterquerschnitt
Hinweis: Die Empfehlungen für den nordamerikanischen
Markt in AWG oder MCM sind den entsprechenden Normen
NEC (National Electrical Code) bzw. CEC (Canadian Electrical
Code) zu entnehmen.
Schaltanlage und Motoren sind meistens mit einem lokalen Erder
separat geerdet. Bei dieser Konstellation fließt im Erdschlussfall
der Erdschlussstrom über die parallelen Erdverbindungen
und teilt sich auf. Trotz der nach obiger Tabelle
verwendeten, relativ geringen Schutzleiterquerschnitte treten
bei dieser Erdung dann keine unzulässigen Berührspannungen
auf.
Aus den Erfahrungen mit unterschiedlichen Erdungskonstellationen,
empfehlen wir jedoch, die Erdleitung vom Motor direkt
zum Umrichter zurückzuführen. Aus EMV-Gründen und um
Lagerströme zu vermeiden sollte bei größeren Leistungen
symmetrisch aufgebauten 3-Leiter-Drehstromkabeln der Vorzug
vor Vierleiterkabeln gegeben werden. Der Schutz- bzw.
PE-Leiter muss bei 3-Leiter-Kabeln getrennt verlegt oder im
Motorkabel symmetrisch angeordnet werden. Die Symmetrie
des PE-Leiters wird durch einen Leiter erreicht, der alle Phasenleiter
umgibt oder durch ein Kabel mit symmetrischer Anordnung
der drei Phasenleiter und drei Erdleiter. Nähere Angaben
hierzu enthält das Projektierungshandbuch SINAMICS
Low Voltage, das sich als PDF auf der dem Katalog D 11 beiliegenden
CD-ROM befindet.
Die Umrichter begrenzen durch ihre schnelle Regelung den
Laststrom (Motor- und Erdschlussstrom) auf einen Effektivwert
entsprechend dem Bemessungsstrom. Aufgrund dieser
Sachlage empfehlen wir, den Schutzleiterquerschnitt für die
Erdung des Schaltschrankes generell wie den Außenleiterquerschnitt
auszuführen.