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Besondere Anforderungen an Sammel - Moeller

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Kabel und Leitungen<br />

<strong>Besondere</strong> <strong>Anforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>Sammel</strong>schienensysteme<br />

für Nordamerika<br />

Die Bestückung von <strong>Sammel</strong>schienensystemen mit Motorstartern<br />

oder Leistungsschaltern ist in Nordamerika noch nicht<br />

so verbreitet wie in der IEC-Welt. Maschinenexporte aus Europa<br />

und Übersee verhalfen dieser effektiven Technologie zur Verbreitung<br />

in den USA. Der Aufsatz erläutert, welche Maßnahmen<br />

für eine Konformität mit den nordamerik<strong>an</strong>ischen Richtlinien zu<br />

beachten sind.<br />

Weltweit steigen die <strong>Anforderungen</strong><br />

<strong>an</strong> <strong>Sammel</strong>schienensysteme in Bezug auf<br />

die Bemessungsstromstärken, die -sp<strong>an</strong>nungen<br />

und die zu beherrschenden Kurzschlussleistungen,<br />

sogar bei Maschinenund<br />

Anlagensteuerungen. Eine hohe System-Kurzschlussfestigkeit,<br />

eine sichere<br />

Leistungsschalteradaption bis 550 A oder<br />

Betriebssp<strong>an</strong>nungen von 600 V/60 Hz für<br />

K<strong>an</strong>ada oder 690 V/50 Hz für IEC-Anwendungen<br />

stellen mit heutigen Produkten<br />

keine Schwierigkeiten dar. Vor der erfolgreichen<br />

und normenkonformen Einführung<br />

der <strong>Sammel</strong>schienenadapter<br />

(Bild 1) auf dem nordamerik<strong>an</strong>ischen<br />

Markt waren aber noch besonders aufwendige<br />

Änderungen <strong>an</strong> den ursprünglich<br />

nach IEC-Normen entwickelten Komponenten<br />

zu erledigen.<br />

Für das Verständnis der in Nordamerika<br />

<strong>an</strong>zuwendenden Luft- und Kriechstrecken<br />

ist die Kenntnis einiger Begriffe notwendig.<br />

In jeder Schalt<strong>an</strong>lage (Bild 2)<br />

gibt es einen Bereich „Feeder Circuits“<br />

(Einspeisebereich), der am Punkt der Bereitstellung<br />

der elektrischen Energie beginnt<br />

(z. B. am Haus<strong>an</strong>schlusskasten oder<br />

im in Bild 2 abgebildeten Beispiel <strong>an</strong> der<br />

Einspeisung der Maschinensteuerung)<br />

und der <strong>an</strong> den Ausg<strong>an</strong>gsklemmen der<br />

„Br<strong>an</strong>ch Circuit Protective Devices“ (Abg<strong>an</strong>gsschutzschalter<br />

für jeden Stromkreis)<br />

endet. Dieser Bereich ist im Bild 2 gelb<br />

Dipl.-Ing. Wolfg<strong>an</strong>g Esser (59) ist<br />

Leiter Produktsupport Industrieschaltgeräte<br />

im Geschäftsbereich<br />

Leistungsschalter Motorstarter und<br />

Drives bei der <strong>Moeller</strong> GmbH in<br />

Bonn.<br />

E-Mail: wolfg<strong>an</strong>g.esser@moeller.net<br />

dargestellt und in diesem Bereich werden<br />

grundsätzlich größere Luft- und Kriechstrecken<br />

für das „Distribution Equipment“<br />

(Energieverteilungs<strong>an</strong>lagen) verl<strong>an</strong>gt. In<br />

diesem Bereich fallen eindeutig die <strong>Sammel</strong>schienensysteme<br />

mit den <strong>Sammel</strong>schienenadaptern.<br />

Erst im Bereich der<br />

„Br<strong>an</strong>ch Circuits“ (in Bild 2 grün dargestellt)<br />

reichen die Luft- und Kriechstrecken<br />

nach UL 508 [1] für Industrieschaltgeräte<br />

(„Industrial Control Equipment“).<br />

Die <strong>Sammel</strong>schienensysteme, Adapter<br />

und Einspeiseklemmen der aufgebauten<br />

Motorschutz- bzw. Leistungsschalter liegen<br />

nach den nordamerik<strong>an</strong>ischen Normen<br />

entsprechend Bild 2 im Einspeisebereich<br />

(„Feeder Circuit“) der Schalt<strong>an</strong>lagen.<br />

In diesem Bereich sind in Nordamerika<br />

generell größere Luft- und Kriechstrecken<br />

<strong>an</strong>zuwenden. Es sind zwischen den<br />

Außenleitern Luftstrecken von 1 Zoll<br />

(25,4 mm) und Kriechstrecken von 2 Zoll<br />

(50,8 mm) sicherzustellen. Gegenüber geerdeten,<br />

nicht isolierten Metallteilen, z. B.<br />

der Montageplatte oder dem Gehäuse,<br />

müssen Luft- und Kriechstrecken von<br />

1 Zoll eingehalten werden. Das sind die<br />

Wolfg<strong>an</strong>g Esser<br />

klassischen Luft- und Kriechstrecken der<br />

Energieverteilungs<strong>an</strong>lagen („Distribution<br />

Equipment“), die vor ein paar Jahren<br />

auch zu den neuen, später beschriebenen<br />

Motorstartern „UL 508 Construction<br />

Type E“ und „UL 508 Construction Type F“<br />

führten und die dem europäischen Mo-<br />

Bild 1. Leistungs- bzw. Lasttrennschalter (Ir bis 550 A) können direkt auf die <strong>Sammel</strong>schienensysteme<br />

als Einspeise- oder Abg<strong>an</strong>gsschalter adaptiert werden<br />

torschutzschalter den vollwertigen Zug<strong>an</strong>g<br />

zum amerik<strong>an</strong>ischen Markt ermöglichten.<br />

Damals wurden die großen Luftund<br />

Kriechstrecken der UL 489 [2] in die<br />

Tabelle 76.3 der UL 508 [1] übernommen.<br />

<strong>Sammel</strong>schienensysteme und -adapter<br />

fallen selbst nicht unter den Geltungsbereich<br />

der UL 508. Approbierte <strong>Sammel</strong>schienensysteme<br />

werden in Industrieschalt<strong>an</strong>lagen<br />

im Rahmen der UL 508A<br />

[3] eingesetzt. Wer <strong>Sammel</strong>schienensysteme<br />

einsetzt sollte beachten, dass es<br />

längst nicht selbstverständlich ist, dass<br />

jedes auf dem Markt <strong>an</strong>gebotene <strong>Sammel</strong>schienensystem<br />

auch für Nordamerika<br />

approbiert und dort einsetzbar ist. Die<br />

geschilderte Problematik der großen Luftund<br />

Kriechstrecken konnten die Hersteller<br />

durch konstruktive Änderungen, mit<br />

erheblichen Investitionen und umf<strong>an</strong>greichen<br />

Prüfungen erfolgreich alleine lösen.<br />

Auf die Abstände zum Gehäuse muss<br />

der Projekteur achten. Einen weiteren<br />

Unterschied zur EN- und IEC-Normung<br />

konnten die Systemhersteller nicht alleine<br />

lösen, er muss ebenfalls vom Anlagenprojekteur<br />

ausreichend berücksichtigt<br />

werden: Dieser muss bei der Projektie-<br />

48 Heft S3/2006 •


ung beachten, dass die zulässige, elektrische<br />

Belastbarkeit der <strong>Sammel</strong>schienenquerschnitte<br />

beim Einsatz in Nordamerika<br />

deutlich geringer ist als in den<br />

Ländern, die die IEC-Normen <strong>an</strong>wenden.<br />

Es h<strong>an</strong>delt sich bei den kleineren <strong>Sammel</strong>schienenquerschnitten<br />

immerhin um<br />

Unterschiede bei der Belastbarkeit in der<br />

Größenordnung von 40 % bis 50 %,<br />

gegenüber den weltweit bewährten IEC-<br />

Werten (Tabelle 1).<br />

Abweichende zulässige Stromdichte<br />

in den USA<br />

Die Strombelastung der <strong>Sammel</strong>schienen<br />

liegt in den USA schon seit vielen<br />

Jahren max. bei nur 1 000 A/in 2 oder<br />

Feeder Circuits<br />

große Luft- und<br />

Kriechstrecken<br />

Br<strong>an</strong>ch Circuits<br />

kleine Luft- und Kriechstrecken<br />

umgerechnet bei 1,55 A/mm 2 . Diese Dimensionierungsregel<br />

findet m<strong>an</strong> z. B. in<br />

der aktuellen UL 508A:2005-09 [3], der<br />

Norm für amerik<strong>an</strong>ische Industrieschalt<strong>an</strong>lagen.<br />

Die Reduzierung gegenüber den<br />

IEC-Werten k<strong>an</strong>n im Einzelfall die zurzeit<br />

sehr aktuelle Idee der Maschinen- und<br />

Anlagenbauer von einem einheitlichen<br />

Schaltschr<strong>an</strong>klayout für den Weltmarkt<br />

wirtschaftlich belasten. Soll ein Schaltschr<strong>an</strong>k<br />

weltweit eingesetzt werden, k<strong>an</strong>n<br />

die geringere, zulässige Belastbarkeit im<br />

Einzelfall bedeuten, dass m<strong>an</strong> mit Rücksicht<br />

auf die Exporte nach Nordamerika<br />

stärkere <strong>Sammel</strong>schienenquerschnitte einsetzen<br />

muss, als dies nach den IEC-Nor-<br />

• Heft S3/2006<br />

oder<br />

Einspeiseseite<br />

oder<br />

Kabel und Leitungen<br />

men erforderlich wäre. Dies trifft d<strong>an</strong>n zu,<br />

wenn die Projektierung die UL-Strombelastbarkeitsgrenzen<br />

der Querschnittsstufen<br />

erreicht. Günstig für das einheitliche<br />

Schr<strong>an</strong>klayout ist allerdings, dass sich<br />

meistens nur die Schienenquerschnitte<br />

ändern, der Platzbedarf für das System im<br />

Schr<strong>an</strong>k aber gleich bleibt.<br />

Für den Einsatz in Nordamerika oder<br />

wenn es nur eine Schaltschr<strong>an</strong>kausführung<br />

für den weltweiten Einsatz geben<br />

soll, muss zusätzlich eine Bodenw<strong>an</strong>ne<br />

zur Sicherstellung der Luft- und Kriechstrecken<br />

gegenüber der Montageplatte<br />

eingesetzt werden.<br />

Kompakte <strong>Sammel</strong>schienensysteme, mit<br />

dem bevorzugten Schienenmittenabst<strong>an</strong>d<br />

Hauptverteiler<br />

Einspeiseschalter<br />

<strong>Sammel</strong>schienensystem<br />

Br<strong>an</strong>ch Circuit Protective Device<br />

Lastseite<br />

Maschinensteuerung<br />

Bild 2. In jeder nordamerik<strong>an</strong>ischen Schalt<strong>an</strong>lage gibt es einen Einspeisebereich „Feeder<br />

Circuits" (gelb) mit größeren Luft- und Kriechstrecken. Erst im Bereich der „Br<strong>an</strong>ch Circuits“<br />

(grün) reichen die Luft- und Kriechstrecken nach UL 508 [1] für Industrieschaltgeräte<br />

(Industrial Control Equipment)<br />

von 60 mm zwischen den Außenleitern<br />

und mit unterschiedlichen Schienenquerschnitten,<br />

stehen auf dem Markt heute für<br />

Bemessungsströme bis 2 500 A (gemäß<br />

IEC) bzw. 1 767 A (gemäß UL) zur Verfügung.<br />

Für die max. Stromstärken werden<br />

spezielle Profilschienen eingesetzt. <strong>Moeller</strong><br />

[4] bietet die bevorzugt eingesetzten<br />

60-mm-Systeme mit Flachkupfer- und<br />

Profilschienen bis 1 600 A (gemäß IEC)<br />

oder 1 116 A (gemäß UL) <strong>an</strong>.<br />

Umf<strong>an</strong>greiches Zubehör erleichtert die<br />

Einspeisung und den Berührungsschutz.<br />

Freie <strong>Sammel</strong>schienenabschnitte können<br />

für eine spätere Bestückung mit geringem<br />

Aufw<strong>an</strong>d sicher abgedeckt werden. Heu-<br />

49


Kabel und Leitungen<br />

te ist es möglich, zusätzlich zu den erwähnten<br />

Motorstartern, auch Kompakt-<br />

Leistungsschalter NZM oder Lasttrennschalter<br />

PN, N oder NS für Stromstärken<br />

bis 550 A, als Einspeise- oder Abg<strong>an</strong>gsschalter<br />

direkt und platzsparend auf die<br />

<strong>Sammel</strong>schienen zu adaptieren (Bild 1).<br />

Vertikal montierte und dadurch längere<br />

Schienensysteme können die Schaltschr<strong>an</strong>knutzung<br />

noch effizienter gestal-<br />

Vorschaltorg<strong>an</strong><br />

UL 508<br />

„Type E“<br />

M M M<br />

Vorschaltorg<strong>an</strong><br />

UL 508<br />

„Type F“<br />

1 1 1<br />

2 2 2<br />

M M M<br />

„Type-E“-Geräte erfüllen alle<br />

vier Funktionen (Trenner,<br />

Kurzschluss, Überlast, betriebsmäßiges<br />

Schalten). Das Vorschaltorg<strong>an</strong><br />

darf entfallen.<br />

„Type-F“-Geräte entstehen aus<br />

„M<strong>an</strong>ual-Type-E“-Geräten und<br />

Schützen. Das Vorschaltorg<strong>an</strong><br />

darf entfallen.<br />

1 „M<strong>an</strong>ual-Type-E“-Gerät<br />

2 Schütz<br />

ten, da mehr Motorstarter untergebracht<br />

werden. Zum Teil werden heute auch<br />

mehr <strong>Sammel</strong>schienensysteme in den<br />

Schr<strong>an</strong>k eingebaut, als für die reine<br />

Stromverteilungsaufgabe notwendig wären.<br />

M<strong>an</strong> macht das, um die Montagevorteile<br />

für die Motorstarter zu nutzen.<br />

Da auch bei den Schaltschränken und<br />

den eingesetzten Schalt- und Schutzgeräten<br />

besondere <strong>Anforderungen</strong> für den<br />

Einsatz in Nordamerika zu beachten sind<br />

[5], bieten sich für dieses Marktsegment<br />

die aufein<strong>an</strong>der abgestimmten Komponenten<br />

von <strong>Moeller</strong> besonders <strong>an</strong>. Die<br />

normenkonforme Koordination der <strong>Sammel</strong>schienen,<br />

der Schienenträger, der<br />

Adapter und der Schalt- und Schutzgeräte<br />

wurden durch umf<strong>an</strong>greiche Tests und<br />

Approbationsprüfungen für komplett bestückte<br />

Systeme abgesichert. Der Inspektor<br />

(AHJ), der eine Anlage in den USA abnimmt,<br />

findet alle Systembest<strong>an</strong>dteile in<br />

einem einzigen Report. Das erleichtert<br />

ihm die Arbeit und vermeidet Zeitverluste<br />

durch Recherchen in Reports unterschiedlicher<br />

Hersteller.<br />

Bild 3. Drei Type-E-Motorstarter gemäß UL 508 (Type E Self-Protected Combination Motor<br />

Controller) – dargestellt als kleine Gruppe mit Drehstromschienenblöcken<br />

Bild 4. Vier Type-F-Motorstarter gemäß UL 508 (Type F Combination Motor Controller) –<br />

dargestellt als kleine Gruppe mit Drehstromschienenblöcken und auf Tragschienen montiert<br />

<strong>Sammel</strong>schienensysteme für den<br />

weltweiten Einsatz<br />

Die Grundelemente der <strong>Sammel</strong>schienensysteme<br />

bilden die <strong>Sammel</strong>schienenträger<br />

und die <strong>Sammel</strong>schienen mit<br />

unterschiedlichen Querschnitten. Die UL-<br />

<strong>Sammel</strong>schienenträger BBS-3/FL-NA<br />

können in einer einzigen Ausführung<br />

mit 12 mm, 20 mm oder 30 mm breiten<br />

Schienen bestückt werden, die jeweils<br />

5 mm oder 10 mm dick sein dürfen. Es<br />

sind für die unterschiedlichen Querschnitte<br />

keine Umbauten <strong>an</strong> den Trägern<br />

erforderlich. Die Anpassung erfolgt durch<br />

eine intelligente Schienenfixierung in jedem<br />

Fall werkzeuglos. Bei den IEC-Sam-<br />

melschienenträgern können zusätzlich<br />

15 mm und 25 mm breite Schienen eingesetzt<br />

werden. Die beiden Träger <strong>an</strong> den<br />

Enden des Systems werden mit Endabdeckungen<br />

berührungssicher verschlossen.<br />

Eingespeist wird das System über einen<br />

aufgebauten Leistungsschalter oder mit<br />

einem Anschlussset. Berührungssichere<br />

Anschlusssets stehen für Rundleiter<strong>an</strong>schlüsse<br />

bis 300 mm 2 sowie für Flachleiter<br />

bis 32 mm × 20 mm zur Verfügung.<br />

Für den Einsatz in Nordamerika ist zwischen<br />

metallischen Montageplatten und<br />

den <strong>Sammel</strong>schienenträgern die bereits<br />

erwähnte Bodenw<strong>an</strong>ne BBC-BT-NA zu<br />

montieren, um die großen amerik<strong>an</strong>ischen<br />

Luft- und Kriechstrecken von<br />

1 Zoll sicherzustellen. Diese Montageart<br />

k<strong>an</strong>n im „Weltmarkt-Schaltschr<strong>an</strong>k“ auch<br />

in Ländern eingesetzt werden, die nach<br />

den IEC-Normen arbeiten.<br />

Die <strong>Sammel</strong>schienenadapter<br />

Die <strong>Sammel</strong>schienen und ihre Träger<br />

stellen zunächst die mech<strong>an</strong>ische Konstruktion<br />

dar, die erst durch die vielseitigen<br />

Aufbauten zum effektiven Montageund<br />

Verdrahtungssystem wird. In den<br />

Adaptern steckt die eigentliche Intelligenz<br />

des Systems, und ihre ausgereifte<br />

Konstruktion eröffnet viele Verarbeitungsvorteile.<br />

Von diesen profitiert auch<br />

der spätere Anlagenbetreiber, falls er<br />

nach einem schweren Kurzschluss in der<br />

Außenverkabelung Elemente austauschen<br />

muss oder wenn die Leistung der Motorstarter<br />

aufgrund von Änderungen <strong>an</strong> den<br />

Maschinen oder in der Produktion <strong>an</strong>gepasst<br />

werden müssen. Alle Adapter für<br />

die schmelzsicherungslosen Motorstarterkombinationen<br />

sind in einer Ausführung<br />

für den Weltmarkt geeignet; dies wird<br />

durch die grundsätzliche Verwendung<br />

von Anschlussleitungen mit AWG-Querschnitten<br />

und der in den USA üblichen<br />

Isolierungsdicke erreicht, die kostenneutral<br />

eingeführt wurden. Die Motorstarteradapter<br />

werden werkzeuglos aufgeschnappt<br />

und mit Federkräften gehalten<br />

und so sicher kontaktiert. Bei den größeren<br />

Trägern für die Leistungsschalter geschieht<br />

die Arretierung und Kontaktierung<br />

für die schwereren Komponenten<br />

mit ihren wesentlich höheren Betriebsströmen<br />

über integrierte, unverlierbare<br />

Schrauben. Eine Schraube pro Außenleiter<br />

reicht für die elektrische und mech<strong>an</strong>ische<br />

Sicherheit aus. Während die Motorstarter<br />

bei der Eigenmontage einspeiseseitig<br />

über <strong>an</strong>schlussfertige, flexible<br />

Leiter <strong>an</strong>geschlossen werden, kommt bei<br />

den größeren Leistungsschaltern die<br />

rückseitige Anschlusstechnik der Schalter<br />

50 Heft S3/2006 •


zum Einsatz. Diese Anschlusstechnik<br />

führt zu einer berührungssicheren und<br />

besonders kompakten Lösung.<br />

Motorstarter entsprechend<br />

UL 508 und CSA-C22.2 No. 14<br />

Die vorgestellten <strong>Sammel</strong>schienenadapter<br />

erfüllen stets die höheren <strong>Anforderungen</strong><br />

für den Einsatz in Nordamerika.<br />

Es wurde bereits beschrieben, dass die<br />

Eing<strong>an</strong>gsverdrahtung zum Motorschutzschalter<br />

grundsätzlich mit AWG-Leitungen<br />

ausgeführt wird. Diese Maßnahme<br />

reicht jedoch alleine nicht aus. Die aufgebauten<br />

Motorstarter müssen als m<strong>an</strong>uell<br />

bediente „UL 508 Type-E-Motorstarter“<br />

(Bild 3) bzw. bei Fernbetätigung<br />

mittels eines Schützes als „UL 508 Type-<br />

F-Motorstarter“ (Bild 4) ausgeführt werden.<br />

Die Bezeichnungen „Type E“ und<br />

„Type F“ stehen für die Construction<br />

Types E und F nach UL 508. Diese speziellen<br />

Motorstarter werden ausführlich<br />

in der Druckschrift [5] vorgestellt. Der<br />

Hintergrund ist, dass typische IEC-Motorschutzschalter<br />

in Nordamerika nicht<br />

für die Trennfunktion und den Kurzschlussschutz<br />

<strong>an</strong>erk<strong>an</strong>nt werden; sie können<br />

ausschließlich das betriebsmäßige<br />

Schalten und den Überlastschutz übernehmen.<br />

Type-E- und Type-F-Motorstarter<br />

verfügen durch einen Zusatzklemmblock<br />

auf der Schaltereing<strong>an</strong>gsseite über<br />

die noch größeren Luft- und Kriechstrecken<br />

nach UL 489 [2]. Unter die UL 489<br />

fallen Geräte für die Energieverteilung<br />

(Distribution Equipment). Alle Komponenten,<br />

die <strong>Sammel</strong>schienen, die <strong>Sammel</strong>schienenadapter<br />

und der Motorschutzschalter<br />

mit dem Einspeiseklemmblock<br />

besitzen somit die großen Luft- und<br />

Kriechstrecken nach UL 489 für den Einspeisebereich<br />

(Feeder Circuits).<br />

Unterschiedliche Approbationen<br />

In Nordamerika sind Schalt- und<br />

Schutzgeräte approbations- und kennzeichenpflichtig.<br />

Es sind unterschiedliche<br />

Approbationen üblich. Die Art der Approbation<br />

hat Auswirkungen auf die <strong>Anforderungen</strong>,<br />

die <strong>an</strong> die Auswahl, Beschaffung<br />

und die weitere Verarbeitung<br />

der Schalt- und Schutzgeräte gestellt<br />

werden. Die erwähnten UL-St<strong>an</strong>dards und<br />

der k<strong>an</strong>adische CSA-St<strong>an</strong>dard CSA-C22.2<br />

No. 14-05 [6] stellen Ausführungsrichtlinien<br />

zu den vorgeschriebenen ANSI-<br />

St<strong>an</strong>dards dar.<br />

Bei den Industrieschaltgeräten nach<br />

UL 508 [1] wird in den USA zwischen<br />

vollständigen (UL-Listed) und unvollständigen<br />

Approbationen (Recognized<br />

Components) unterschieden. Für beide<br />

• Heft S3/2006<br />

Kabel und Leitungen<br />

Approbationsverfahren gibt es unterschiedliche<br />

Approbationszeichen. Ohne<br />

besondere Einschränkungen sind „gelistete“<br />

Schaltgeräte einsetzbar (bei <strong>Moeller</strong><br />

Typenzusatz „-NA“). „Recognized Components“<br />

(bei <strong>Moeller</strong> Typenzusatz<br />

„-CNA“) müssen noch mit weiteren Komponenten<br />

zu einem Endprodukt komplettiert<br />

werden. Beim H<strong>an</strong>del und bei der<br />

Verarbeitung sind innerhalb der USA besondere<br />

<strong>Anforderungen</strong> zu beachten.<br />

Nach einer UL-Statistik über Be<strong>an</strong>st<strong>an</strong>dungen<br />

bei der Abnahme von Schalt<strong>an</strong>lagen<br />

in Nordamerika fallen besonders<br />

stark „Recognized Components“ als Komponenten<br />

auf, die fehlerhaft verarbeitet<br />

bzw. die falsch mit weiteren Komponenten<br />

kombiniert wurden. Aus diesem<br />

Grund stellen die Approbationsgesellschaften<br />

erhöhte <strong>Anforderungen</strong> <strong>an</strong> die<br />

Auswahl der „Recognized Components“,<br />

die fachkundige Kombination mit weiteren<br />

vorgeschriebenen Komponenten und<br />

schließlich <strong>an</strong> die Verarbeitung ausschließlich<br />

in approbierten Werkstätten.<br />

Approbierte Werke und Werkstätten<br />

unterliegen einem regelmäßigen Inspektionsdienst<br />

durch die Approbationsgesellschaften<br />

(Follow-up-Service). In ihren<br />

Approbationsakten (Procedures) werden<br />

die in den Fertigungsstätten jeweils zulässigen<br />

Verarbeitungsprozesse beschrieben.<br />

Nur approbierte Fertigungsstätten<br />

sind berechtigt, Schaltgeräte-Kombinationen<br />

und -<strong>an</strong>lagen mit amerik<strong>an</strong>ischen<br />

Approbationslabeln zu versehen. In den<br />

USA dürfen eingeschränkt approbierte<br />

Komponenten nicht einfach über die<br />

Ladentheke verkauft werden.<br />

Auch in K<strong>an</strong>ada kennt m<strong>an</strong> Geräte, <strong>an</strong><br />

deren Verarbeitung besondere Ansprüche,<br />

ähnlich wie bei „Recognized Components“<br />

in den USA, gestellt werden.<br />

CSA [7] führt für derartige Geräte zurzeit<br />

ebenfalls ein besonderes Kennzeichen ein.<br />

Ein gelbes Dreieck kennzeichnet hier die<br />

Gerätearten, die in der Verg<strong>an</strong>genheit<br />

besonders häufig falsch eingesetzt wurden<br />

und denen besondere Beachtung zu<br />

widmen ist.<br />

Es gilt zu beachten, eine Approbation<br />

ohne Einschränkung (UL-Listed oder<br />

CSA-Certified) bedeutet nicht, dass diese<br />

Geräte wie in der IEC-Welt eingesetzt<br />

werden dürfen. Diese Produkte können<br />

lediglich im Sinne der nordamerik<strong>an</strong>ischen<br />

Normen, ohne die bei „Recognized<br />

Components“ üblichen Einschränkungen,<br />

eingesetzt werden, und es wird durch die<br />

Listung die funktionale Eigenständigkeit<br />

(ein höherer Grad der Vollständigkeit der<br />

Funktionserfüllung) dieser Produkte dokumentiert.<br />

51


Kabel und Leitungen<br />

Die Applikationen(Energieverteilung<br />

oder<br />

Steuerungs<strong>an</strong>wendung,Motorstarter,Aufzugssteuerung),<br />

in denen die Geräte<br />

eingesetzt<br />

werden, und die<br />

für die jeweilige<br />

Applikation tatsächlicherforderlichenLeistungsdatenmüssen<br />

immer durch<br />

die Leistungsschild<strong>an</strong>gaben<br />

der eingesetzten<br />

Schalt- und<br />

Schutzgeräte in<br />

vollem Umf<strong>an</strong>g<br />

abgedeckt werden(Übereinstimmung<br />

mit<br />

dem Report).<br />

Motorstarter auf<br />

<strong>Sammel</strong>schienen<br />

in IEC-Ausführung<br />

Im Feeder Circuit ist in<br />

Nordamerika die Klemme<br />

BK25/3-PKZM0-E zur<br />

Vergrößerung der<br />

Luft- und Kriechstrecken<br />

zwischen dem<br />

Motorschutzschalter<br />

und den Adapter<strong>an</strong>schlüssen<br />

zusätzlich<br />

erforderlich<br />

Bild 5. Fertig bestückte Motorstarter stellen eine weitere Rationalisierungsstufe im modernen<br />

Schalt<strong>an</strong>lagenbau dar<br />

Bestückte Motorstarteradapter –<br />

für den Export nach Nordamerika<br />

besonders geeignet<br />

<strong>Moeller</strong> bietet fertig bestückte Motorstarteradapter<br />

<strong>an</strong>. Es ist eine IEC-Reihe,<br />

die durch die bereits erwähnte Zusatzklemme<br />

am Motorschutzschaltereing<strong>an</strong>g<br />

für Nordamerika ertüchtigt wird (Bild 5).<br />

Während es bei Adaptern für den IEC-<br />

Markt gleichgültig ist, wer die Motorschutzschalter<br />

und die Schütze auf die<br />

Adapter montiert und verdrahtet, sieht<br />

die Situation beim Export nach Nordamerika<br />

wesentlich komplizierter aus.<br />

Leere <strong>Sammel</strong>schienenadapter sind<br />

nach den nordamerik<strong>an</strong>ischen Ansichten<br />

lediglich Bauteile, die keine eigenständigen<br />

Elektrogeräte sind und die daher lediglich<br />

als „Recognized Components“ approbiert<br />

werden können. Das bedeutet,<br />

dass <strong>Sammel</strong>schienenadapter immer noch<br />

durch weitere Komponenten ergänzt werden<br />

müssen und Verarbeitungseinschränkungen<br />

unterliegen. Alle zusammengehörenden<br />

Komponenten müssen in<br />

einem Approbations-Report gemeinsam<br />

beschrieben werden und müssen gemeinsam<br />

geprüft werden. Im vorliegenden<br />

Fall gelten zusätzlich die <strong>Sammel</strong>schienen<br />

mit den <strong>Sammel</strong>schienenträgern als<br />

wesentliche elektrotechnische Komponenten.<br />

Das bedeutet, auch diese Komponenten<br />

müssen in die Prüfungen so einbezogen<br />

werden, dass das Verhalten im<br />

Störungsfall für das gesamte System<br />

(inkl. der Motorstarter) nachgewiesen ist.<br />

Nun wird jeder Verarbeiter dieser Komponenten<br />

nachvollziehen können, dass es<br />

sehr schwierig sein wird, einen Nachweis<br />

über Komponenten zu führen, die im ungünstigsten<br />

Fall von zwei oder drei unterschiedlichen<br />

Liefer<strong>an</strong>ten stammen und<br />

nun zusammen die Erwärmungs- und<br />

Kurzschlussprüfungen best<strong>an</strong>den haben.<br />

Für jede Komponente alleine, wird m<strong>an</strong><br />

einen Nachweis erhalten, aber schwerlich<br />

für das gesamte System. Hier liegt ein wesentlicher<br />

Vorteil der fertig bestückten<br />

<strong>Sammel</strong>schienenadapter, da m<strong>an</strong> hier den<br />

Schienenquerschnitt<br />

in mm<br />

Fläche<br />

in mm 2<br />

Belastbarkeit<br />

in A nach IEC<br />

(35 °C Umgebung,<br />

65 °C Schiene)<br />

Nachweis in einem<br />

einzigen Report findet.<br />

Ein Vorteil, der wesentlich<br />

größer ist als<br />

die Rationalisierung bei<br />

Montage und Verdrahtung.<br />

Es ist bei <strong>Moeller</strong><br />

grundsätzlich gleichgültig,<br />

ob die elektrischen<br />

Verbindungen<br />

zwischen Motorschutzschalter<br />

und Schütz<br />

mit Einzeldrähten, vorgefertigten<br />

Verbindern<br />

(z. B. Typ PKZM0-<br />

XM32DE) oder mit der<br />

Kombi-Stecktechnik<br />

ausgeführt werden. Alle<br />

Vari<strong>an</strong>ten wurden<br />

zusammen mit den<br />

<strong>Sammel</strong>schienensystemen<br />

geprüft, approbiert<br />

und werden<br />

im Approbations-Report<br />

gelistet. Zusätzlich<br />

wird auf den Leistungsschildern<br />

der Motorschutzschalter<br />

<strong>an</strong>gegeben, mit welchen<br />

Schütztypen sie kombiniert werden<br />

dürfen. Bezüglich der Beschreibungen der<br />

zulässigen Komponenten wird in Nordamerika<br />

vom Hersteller ein sehr hoher<br />

Aufw<strong>an</strong>d verl<strong>an</strong>gt. Werden die im Report<br />

beschriebenen Teile verwendet, k<strong>an</strong>n der<br />

Schalt<strong>an</strong>lagenbauer die Kombinationen<br />

auch selbst zusammenbauen.<br />

Will m<strong>an</strong> einen Weltmarkt-Schaltschr<strong>an</strong>k<br />

bauen, muss m<strong>an</strong> generell die<br />

Zusatzklemmen am Motorschutzschalter<br />

verwenden. Type-E- und Type-F-Motorstarter<br />

dürfen in Nordamerika aus-<br />

Belastbarkeit<br />

in A nach<br />

UL/CSA<br />

12 × 5 60 200 93 46,5<br />

20 × 5 100 320 155 48,4<br />

30 × 5 150 450 232 51,5<br />

12 × 10 120 360 186 51,6<br />

20 × 10 200 520 310 59,6<br />

30 × 10 300 630 465 73,8<br />

Doppel-T 500 1 250 775 62<br />

Doppel-T 720 1 600 1 116 69,7<br />

Tabelle 1. Vergleich der Belastbarkeit der Stromschienen nach IEC und UL/CSA<br />

(Material: E-Cu verzinnt, Flachprofil, Doppel-T-Profil)<br />

52 Heft S3/2006 •<br />

Belastbarkeit<br />

in % nach UL/<br />

CSA vs. IEC


schließlich in geerdeten Netzen eingesetzt<br />

werden. Für reine IEC-Schränke reichen<br />

die bestückten IEC-Adapter.<br />

Ausblick<br />

<strong>Sammel</strong>schienensysteme und intelligent<br />

durchkonstruierte Adapter ersparen<br />

nicht nur Verarbeitungszeit, sondern sie<br />

fördern ein übersichtliches Schaltschr<strong>an</strong>klayout,<br />

und die montierten Geräte werden<br />

zw<strong>an</strong>gsläufig sauber ausgerichtet. Alle<br />

Merkmale zusammen geben der Schalt<strong>an</strong>lage<br />

ein hochwertiges Aussehen und<br />

die max. mech<strong>an</strong>ische und elektrische Sicherheit.<br />

<strong>Moeller</strong> Komponenten erfüllen<br />

die vielseitigen <strong>Anforderungen</strong> für den<br />

Weltmarkt, unter besonderer Berücksichtigung<br />

der nordamerik<strong>an</strong>ischen <strong>Anforderungen</strong>.<br />

Die Effektivität dieser Systeme<br />

wird durch montagefertig bestückte Motorstarteradapter<br />

für die Haupt<strong>an</strong>wen-<br />

Abkürzungen<br />

AHJ Authority Having Jurisdiction<br />

ANSI Americ<strong>an</strong> National St<strong>an</strong>dards<br />

Institute [10]<br />

AWG Americ<strong>an</strong> Wire Gauge<br />

CSA C<strong>an</strong>adi<strong>an</strong> St<strong>an</strong>dards<br />

Association [7]<br />

IEC International Electrotechnical<br />

Commission [9]<br />

NEC National Electric Code [11]<br />

UL Underwriters Laboratories [8]<br />

dungen erhöht. Besonders wichtig ist der<br />

Approbations-Report, der alle Komponenten<br />

des Systems gemeinsam beschreibt<br />

und der die Bestimmung der<br />

Kurzschlussfestigkeit der gesamten Schalt<strong>an</strong>lage<br />

erleichtert. Dieser Gesamt-Report<br />

erleichtert die Schalt<strong>an</strong>lagenabnahme in<br />

Nordamerika wesentlich. Der derzeit gültige<br />

NEC verl<strong>an</strong>gt in Artikel 409 generell<br />

die Angabe der Schalt<strong>an</strong>lagen-Kurzschlussfestigkeit<br />

(Short Circuit Current<br />

Rating) auf dem Anlagen-Approbationslabel<br />

für Maschinensteuerungen (Machine<br />

Control P<strong>an</strong>els) und für alle „Industrial<br />

Control P<strong>an</strong>els“. Diese zusätzliche Forderung<br />

wird den Schalt<strong>an</strong>lagenbauern<br />

noch einiges Kopfzerbrechen bereiten.<br />

Dadurch gewinnt der Aspekt der System-<br />

Kurzschlussfestigkeit des mit Komponenten<br />

komplettierten <strong>Sammel</strong>schienensystems<br />

zusätzlich <strong>an</strong> Bedeutung, und die<br />

Vorteile der fertig bestückten Motorstarteradapter<br />

werden noch deutlicher. Den<br />

Kurzschlusslevel dieser Baugruppen wird<br />

m<strong>an</strong> mit Einzelteilen unterschiedlicher<br />

Hersteller nicht erreichen können.<br />

• Heft S3/2006<br />

Kabel und Leitungen<br />

Für Nordamerika müssen die Adapter<br />

mit Type-E- oder Type-F-Startern, mit<br />

eing<strong>an</strong>gsseitigen Luft- und Kriechstrecken<br />

nach UL 489 [2] bestückt sein. Technisch<br />

und wirtschaftlich interess<strong>an</strong>t ist<br />

auch der direkte Aufbau von Leistungsschaltern<br />

und Lasttrennschaltern bis<br />

550 A. Der Aufsatz betont die schmelzsicherungslosen<br />

Lösungen. Die vorgestellten<br />

Komponenten für <strong>Sammel</strong>schienensysteme<br />

und deren Bestückung werden<br />

durch weitere Komponenten ergänzt, z. B.<br />

durch unterschiedliche Schmelzsicherungshalter.<br />

Literatur<br />

[1] UL 508:1999-01 St<strong>an</strong>dard for Industrial<br />

Control Equipment. Northbrook, Illinois/USA:<br />

Underwriter Laboratories. Zu beziehen über<br />

www.comm-2000.com (ISBN 0-7629-0404-6)<br />

[2] UL 489:2002-04 Molded Case Circuit Breakers,<br />

Molded Case Switches <strong>an</strong>d Circuit Breaker<br />

Enclosures. Northbrook, Illinois/USA:<br />

Underwriter Laboratories. Zu beziehen über<br />

www.comm-2000.com (ISBN 0-7629-0677-4)<br />

[3] UL 508A:2005-09 St<strong>an</strong>dard for Industrial<br />

Control P<strong>an</strong>els. Northbrook, Illinois/USA:<br />

Underwriter Laboratories. Zu beziehen über<br />

www.comm-2000.com (ISBN 0-7629-0398-8)<br />

[4] <strong>Moeller</strong> GmbH, Bonn:<br />

www.moeller.net<br />

[5] Esser, W.: <strong>Besondere</strong> Bedingungen für den<br />

Einsatz von Motorschutzschaltern und Motorstartern<br />

in Nordamerika. Firmenschrift. Bonn:<br />

<strong>Moeller</strong> GmbH, 2004 (VER1210-1280-928D,<br />

Article-No.: 267951, Online-Dokument<br />

www.moeller.net/binary/ver_techpapers/<br />

ver928de.pdf)<br />

[6] CSA-C22.2 No. 14-05 Industrial Control Equipment.<br />

Ontario/K<strong>an</strong>ada, C<strong>an</strong>adi<strong>an</strong> St<strong>an</strong>dards<br />

Association (CSA)<br />

[7] C<strong>an</strong>adi<strong>an</strong> St<strong>an</strong>dards Association (CSA), Ontario/<br />

K<strong>an</strong>ada: www.csa.ca<br />

[8] Underwriters Laboratories Inc. (UL), Northbrook,<br />

Illinois/USA: www.ul.com<br />

[9] International Electrotechnical Commission (IEC),<br />

Genf/Schweiz: www.iec.ch<br />

[10] Americ<strong>an</strong> National St<strong>an</strong>dards Institute (ANSI),<br />

Washington D. C./USA: www.<strong>an</strong>si.org<br />

[11] NFPA 70: NEC 2005 – National Electric Code.<br />

Quincy, Massachusetts/USA: National Fire<br />

Protection Association (NFPA). Zu beziehen<br />

über www.nfpa.org (ISBN 0-8776-5623-1) ■<br />

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