CHP03 Niederspannungsschaltgeräte /UL

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1 CHP03 Niederspannungsschaltgeräte /UL Kurzschluss- und Überlastschutz für Schaltanlagen in Nordamerika Automation University Special 2015 Marc Erismann Commercial Engineer Components and Drives PUBLIC CO900H

2 2 Agenda Normen Umgebungsbedingungen Komponenten Kurzschlussschutz

3 3 US Institutionen, Normen und Prüfzeichen Maschinensicherheit in den USA United States NFPA National Fire Protection Association Mechanical Safety OSHA Occupational Safety & Health Administration FCC Federal Communications Commission NFPA 70 NEC (National Electric Code) CFR Code of Federal Regulations ANSI Documents American National Standards Inst. UL 508 Industrial Control Equipment UL 2011 Factory Automation Equipment UL 508A Industrial Control Panel ANSI B11 Safety of Machinery NFPA 79 Electrical Standard for Industrial Machinery Electrical AHJ Authority Having Jurisdiction

4 Kontrolle / Verifizierung Anforderungen Definitionen PUBLIC Installations- und Produkt-Konformität Installation Produkte NFPA Industrial Experts Certification Bodies IAEI IEEE Standardization Bodies ANSI Electrical Codes NFPA 70 or NEC UL508A UL Standards Arbeitsplatz Elektrische Applikationen und Geräte OSHA Inspektionen AHJ s Inspektionen NRTL s Erste Untersuchung Kontrolle der Anlage Produkt Klassifizierung (Listed, Recognized) On Site - Bewertung

5 5 NEC, UL 508A SB vs. IEC Kategorien Produkte Schaltanlagen und Maschinen Elektrische Installationen Nordamerikanische Märkte UL 508 Part I All Equipment UL 508, 489, 1077 Circuit Breakers UL 98 Disconnect Switches UL 508 Part II Mag Motor Controllers UL 508 Part III Man Motor Controllers UL 508 Part IV Comb Motor Controllers UL 508 Part V Reduced Voltage Starters UL 508 Part IV Solid-State AC Motor Control UL 508 Part X Auxiliary Devices UL 1059 Power & Terminal Blocks UL 508C Power Conversion Equipment NFPA 79 Electrical Standard for Industrial Machinery UL 508A (SB) Industrial Control Panels UL 845 Motor Control Centers UL 1558 LV Switchgear NEC (NFPA 70) National Electrical Code CEC Canadian Electrical Code Internationale Märkte IEC General IEC Circuit Breakers IEC Disconnect Switches IEC Contactors & Starters IEC Soft-Starters IEC Control Circuit Devices IEC Terminal Blocks IEC Variable Freq Drives IEC Electrical Equipment of Industrial Machines IEC LV Control-gear & Switchgear Assemblies IEC Application of SCCR (TR) IEC Low-Voltage Electrical Installations for Buildings

6 US Institutionen, Normen und Prüfzeichen NEC (NFPA70) National Electrical Code (Kanada CEC) PUBLIC Der NEC ist die Installationsvorschrift für die USA. Alle Installationen müssen dieser Vorschrift entsprechen. Der NEC ist auch die Grundlage für die Beurteilung durch die AHJs. Der NEC hat Gesetzescharakter und wird von lokalen Verwaltungen, teilweise mit lokalen Ergänzungen in lokales Recht übernommen Der NEC verlangt auch die Approbation von Geräten und Anlagen durch sog. NRTL National Recognized Testing Laboratory (z.b. UL) 6

7 7 US Institutionen, Normen und Prüfzeichen Quelle:

8 8 US Institutionen, Normen und Prüfzeichen UL508A - Industrial Control Panels Allgemeine Industrieanwendungen gemäß NFPA 70 (NEC) Spannung kleiner als 600V Umgebungstemperatur < 40 C Nicht erfaßt werden : Hazardous Locations oder Fire Pump Controllers Im Wesentlichen basiert die UL508A auf dem NEC (National Electrical Code), Artikel 430 Motor Controllers und der NFPA79 (Electrical Standard for Industrial Machinery)

9 9 US Institutionen, Normen und Prüfzeichen NFPA 79 Electrical Standard for Industrial Machinery NFPA 79 definiert spezifische Anforderungen für die Installation von elektrischen Maschinen und wird als Ergänzung zum NEC verwendet. NFPA 79 ist vergleichbar mit der IEC Sicherheit von Maschinen Elektrische Ausrüstung von Maschinen Teil 1: Allgemeine Anforderungen Sicherheit von Maschinen.

10 10 US Institutionen, Normen und Prüfzeichen NFPA 70E Electrical Safety Requirements for Employee Workplaces Standard für Sicherheit am Arbeitsplatz - Bestimmung des Gefährdungsgrades bei Arbeiten an stromführenden Teilen einer Anlage - Definition von Gefährdungs-/Zugangsbereichen - Maßnahmen zur Vermeidung von Gefährdungen ( shock-hazards und arc-flashes ) - Auswahl geeigneter Schutzkleidung - Anforderungen an Kennzeichen

11 11 Was ist ein Arc Flash?

12 12 Was ist ein Arc Flash?

13 13 Was kann passieren?

14 14 US Institutionen, Normen und Prüfzeichen! WARNING NFPA 70E Arc Flash and Shock Hazard Appropriate PPE Required 24 inch Flash Hazard Boundary 3 cal/cm 2 Flash Hazard at 18 inches 1DF PPE Level, 1 Layer 6 oz Nomex, Leather Gloves Faceshield 480 VAC Shock Hazard when Cover is removed 36 inch Limited Approach 12 inch Restricted Approach V Class 00 Gloves 1 inch Prohibited Approach V Class 00 Gloves PPE = Personal Protection Equipment Equipment Name: NoName Pump Starter

15 Arc Flash PPE (Personal Protection Equipment) 15 Festlegen des PPE-Levels Begrenzen des Arc Flash Levels

16 16 Personal Protection Equipment Hazard Risk Category 0 Hazard Risk Category 1 Hazard Risk Category 2 Hazard Risk Category 3 Hazard Risk Category 4

17 17 Beispiele von Arc Flash Panels

18 18 Beispiele von Arc Flash Panels

19 19 Umgebungsbedingungen Netz Enclosure Schutzarten Feldverdrahtung Components Listed/Unrestricted Recognized/Restricted Unevaluated Assembly Interne Verdrahtung Motoren Report Dokumentation Schaltpläne Spezielle Komponenten Fotos

20 20 Netze Netze in den USA Übliche Spannungen 120V, 240V,480V,600V

21 21 Netze Spannungsangaben auf Geräten: Distribution V 120V 115V 240V 230V 480V 460V 600V 575V Grund: Utilization V Leistungsschalter Slash ratings Nenndaten der Motoren beziehen sich auf die voraussichtliche Klemmenspannung Schütz

22 22 Power Circuit Feeder Circuit (Fused) Disconnect oder Circuit Breaker Branch Circuit Protection Contactor/ Controller Overload Relay Combination Controller Non combination controller Branch Circuit Protection Branch Circuit protection Contactor Overload Relay

23 23 Feeder- und Branch Circuit Definition nach NFPA 79

24 24 Feeder Circuits Gilt seltsamerweise nicht für Sicherungshalter und Power Distribution Blocks.

25 25 Komponenten Netz Enclosure Schutzarten Feldverdrahtung Components Listed/Unrestricted Recognized/Restricted Unevaluated Assembly Interne Verdrahtung Motoren Report Dokumentation Schaltpläne Spezielle Komponenten Fotos

26 26 UL508A Komponenten Typische Komponenten eines ICP - Disconnects - Circuit Breakers, Fuses - Motor Controllers - Overload Relays - Buttons, Switches, Power Supplies Timers & Controllers Power Circuit Control Circuit - Wiring - Terminals - Enclosure

27 27 UL508A Komponenten Power Circuit Motor Circuit and Controller Disconnect Motor Branch Short Circuit and Ground Fault Protection Motor Controller Motor Overload Motor Disconnect Funktionen Motorabzweig - Trennen - Kurzschlußschutz - Betriebsmäßiges Schalten - Überlastschutz - Wartungsschalter M

28 28 UL508A Komponenten Power Circuit Motor Circuit and Controller Disconnect Motor Branch Short Circuit and Ground Fault Protection Motor Controller Motor Overload Motor Disconnect Den nebenstehenden Funktionen können nicht einfach bestimmte Produkte zugeordnet werden. Viele sich ähnelnde Produkte dürfen entsprechend ihren Zulassungen nur für bestimmte Zwecke eingesetzt werden. Besonders den Kurzschlußschutz, bzw. Feeder- und Branch Circuit Protection (BCP) betreffend gibt es in den USA vom europäischen Verständnis abweichende Regeln. M

29 UL508A Komponenten Power Circuit PUBLIC Trenner (Disconnects) Ein Hauptschalter ist gemäß UL508A für jede Einspeiseleitung vorzusehen Ausnahmen : Vermerk im Schaltschrank und auf Zeichnung Main Disconnect is to be provided in the field Mehrere Einspeisungen erfordern mehrere Trenner und den Hinweis Caution Risk of Electrical Shock- More than one disconnect switch may be required to de-energize the equipment before servicing Hinweis : Falls die Versorgung des Steuerstromkreises separat erfolgt und nicht durch den Main Disconnect abgeschaltet wird ist ebenfalls eine Warnung vor Multiple Sources auf dem Schaltschrank anzubringen M Motor Circuit and Controller Disconnect Motor Branch Short Circuit and Ground Fault Protection Motor Controller Motor Overload Motor Disconnect 29

30 30 UL508A Komponenten Power Circuit Anforderungen an Disconnects UL98 Disconnect switch Nennstrom = 115% Laststrom UL1087 Molded Case Switch Nennstrom = 115% Laststrom UL489 Circuit Breaker Lastrom = max. 80% Nennstrom (außer expliziter Angabe 100%) UL508 Self-protected combination motor controller (Type E) Nennstrom = 100% Laststrom UL508 manual motor controller Nennstrom = 115% Laststrom Einsatz nur als Wartungsschalter mit dem Vermerk Suitable as motor disconnect.

31 31 UL508A Komponenten Power Circuit Disconnects und Wartungsschalter In sight (of controller) disconnecting means ahead of controller required per (A) Controller 2002 NEC Code Change Barrier, wall or isle with an obstruction In sight motor disconnecting means required per (B) In sight heißt : sichtbar und nicht mehr als 50 Fuß (ca. 15m) entfernt. M

32 32 UL508A Komponenten Power Circuit Disconnects, Trenner UL98 manual disconnect switch Motor(en) : Auslegung für mindestens 115% FLC (FLC aus Tabelle 50.1) Motor + andere Lasten : 115% Motor + 100% andere Lasten 194R,1494U fused oder non-fused ON OFF < 201 cm (79 inch)

33 33 UL508A Komponenten Power Circuit Disconnects, Trenner UL98 manual disconnect switch 194R-J R-D R-NU UL Fused bis 800A IEC/CE Fused bis 1250A UL & IEC Non-Fused bis a

34 34 UL508A Komponenten Power Circuit Disconnects, Trenner UL489 Circuit Breaker (MCCB) Laststrom = 80% des Nennstromes wenn nicht ausdrücklich 100% vermerkt. U1087 Molded Case Switch (MCS) Nennstrom = 115% Laststrom 140U-D bis 30A 140G bis 3000A

35 35 UL508A Komponenten Power Circuit Disconnects, Trenner UL 508 Self-protected combination motor controller (Type E) Nennstrom = 100% Laststrom Für Type E Motor Controller, die in der Regel eine kleine Bauform aufweisen sind Aufsätze erforderlich die die notwendigen Luft- und Kriechstrecken 1, bzw. 2 für die Anerkennung als Einspeisung sicherstellen 140M

36 36 UL508A Komponenten Power Circuit Montagesystem 141A Ab Juni 2005 gelten Regeln gemäß UL 508A 1 Luftstrecke 2 Kriechstrecke für Busbar modules Busbar supports Supply modules

37 37 UL508A Komponenten Power Circuit Kurzschlußschutz : (Short Circuit Protection Device, SCPD) In den USA unterscheidet man zwischen : Branch Circuit Protection Devices (BCPD) Supplementary Protectors (sind recognized nicht listed) Branch Circuit Protection dient primär dem Leitungsschutz, bzw. Erdschlußschutz, Supplemantary Protection dem Geräteschutz in Steuerstromkreisen Branch Circuit Protection ist sehr ernst zu nehmen, da die Inspektoren darauf größten Wert legen. M Motor Circuit and Controller Disconnect Motor Branch Short Circuit and Ground Fault Protection Motor Controller Motor Overload Motor Disconnect

38 38 UL508A Komponenten Power Circuit Branch Protection und Controller Typen Type A: Type C: Type D: Type E: Type F: UL248 Fuse UL489 Thermal-Magnetic Circuit Breaker UL489 Instantaneous Trip Circuit Breaker UL508 Self-Protected Combination Motor Controller UL508 Combination Motor Controller

39 UL508A Komponenten Power Circuit Type A Anforderungen an Branch Circuit Protection Devices UL 248 Branch Circuit Fuse immer mit UL 512 Fuse Holder 140F Marker 1492-FB LED PUBLIC UL 489 Circuit Breaker UL 508 Type E Motor Controller / Combination Controller Diese Geräte sind nur für Motoren, nicht für Transformatoren oder andere Lasten als Kurzschlußschutz anerkannt * FLA für Motoren bitte immer aus Tabelle 50 der UL 508A entnehmen 39

40 40 UL508A Komponenten Power Circuit Type A Branch Circuit Protection für Motoren für Normalanlauf Non timedelay Fuse 1 Dual-Element (Time-Delay) Fuse Instantaneous Trip Breaker Inverse Time Breaker 300% 175% 800% 250% Branch Circuit Protection für Motoren für Schweranlauf Non timedelay Fuse 1 Dual-Element (Time- Delay) Fuse Inverse Time Breaker>100 A Inverse Time Breaker<100 A A Fuse 400% 225% 300% 400% 300% 1 Non-Time-Delay gilt auch für Class CC fuses

41 41 UL508A Komponenten Power Circuit Type A UL 248 Fuses Non time-delay Fuse (flink) Dual-Element (Time-Delay) Fuse (träge) Besteht aus Überlast und Kurzschlußelement Übersicht Fuse Classes Class L UL/CSA/ANCE Class H/K UL/CSA/ANCE 248-6, 7 & 9 Class RK1 & Class RK5 UL/CSA/ANCE Class J UL/CSA/ANCE Class T UL/CSA/ANCE Class G UL/CSA/ANCE Class CC UL/CSA/ANCE Sicherungen lösen in USA bei Nennstrom irgendwann aus!!

42 42 UL508A Komponenten Power Circuit Type C und D UL 489 Circuit Breaker Type Leistungsverteilung Motorschutz C Molded Case Circuit Breaker Motor Protection Circuit Breaker (MPCB) (MPCB) D Molded Case Switch (MCS) Motor Circuit Protectors (MCP) MCCB und MPCB beinhalten Überlast- und Kurzschlußschutz MCS und MCP beinhalten nur Kurzschlußschutz MCS und MCP sind UL-recognized, nicht UL-listed und sind als Branch Circuit Protection nur in Verbindung mit einem Schütz und einem Überlastrelais als listed Combination Controller zugelassen

43 43 UL508A Komponenten Power Circuit Type C UL 489 listed Circuit Breaker (Inverse Time Trip CB) 1489-M Einsetzbar als Kurzschlußschutz : AC 0,5-40A, DC A 480/277 VAC, 96 VDC polig, DC 1-2-polig Auslöseklassen C,D SCCR 10-14kA Zubehör: Hilfskontakte Signalkontakte Spannungsauslöser Abschließbar Sammelschienen - Motoren - Transformatoren (prim. + sek.) - Heater - Lighting - andere Lasten

44 44 UL508A Komponenten Power Circuit Type C UL 489 Listed Molded Case Circuit Breaker (Inverse Time Trip MCCB) 140U-D Einsetzbar als Kurzschlußschutz : 0,5 30A 480/277 VAC 2-3-polig SCCR kA Zubehör: Hilfskontakte Signalkontakte Abschließbar Sammelschienen Verbindungsmodule Türantriebe - Motoren - Transformatoren (prim. + sek.) - Heater - Lighting - andere Lasten

45 45 UL508A Komponenten Power Circuit Type E UL 508 Type-E Self Protected Combination Motor Controller Diese Geräte sind nur für Motoren, nicht für Transformatoren oder andere Lasten als Kurzschlußschutz anerkannt. Änderungen gemäß UL ab Ab ist es für Hersteller obligatorisch den Hinweis auf die Einsatzfähigkeit als "Manual Combination Motor Controller Self-Protected" um den sinngemäßen Passus: "in Verbindung mit einem Zusatz zur Gewährleistung einer 1 Luftstrecke und einer 2"- Kriechstrecke" zu ergänzen. Für den Anwender bedeutet dies,dass auch über das Datum hinaus Geräte ohne den Vorsatz als Typ E eingesetzt werden dürfen, wenn der Zusatz-Passus nicht auf dem Gerät angebracht ist.

46 46 UL508A Komponenten Power Circuit Type E

47 47 UL508A Komponenten Power Circuit Type E UL 508 Type-E Self Protected Combination Motor Controller Besondere Anforderungen gegenüber Standard Motor Controllern Low Fault Test erforderlich (3-10 ka) Kritischster Fall, größte thermische Belastung Endurance Test nach Kurzschlußtest 1000 x Unterbrechung des 2-fachen Nennstromes 5000 x Unterbrechung des 1-fachen Nennstromes 4000 x Unterbrechung ohne Last

48 48 UL508A Komponenten Power Circuit

49 49 UL508A Komponenten Power Circuit Type F UL 508 Type-F Combination Motor Controller Type-F Motor Controller sind Motorstarter bestehend aus Motorschutzschalter + Schütz, gekennzeichnet als eine Einheit (eine Artikelnummer) Sowohl Type-E, als auch Type-F Controller müssen besondere Prüfungen bestehen. Es ist offensichtlich, daß bei Type-F Controllern eine gewisse Koordination zwischen Motorschutzschalter und Schütz sichergestellt sein muß. 190E 190S

50 50 UL508A Komponenten Power Circuit

51 51 UL508A Komponenten Power Circuit Kurzschlußkoordination Typ 1 Beachtliche Beschädigung von Schütz und Überlastrelais zugelassen Komponenten müssen eventuell nach Kurzschluß ersetzt werden Es dürfen keine Partikel außerhalb des Gehäuses freigesetzt werden Tür des Schaltschrankes muß sich öffnen lassen Kabel dürfen nicht aus Anschlussklemmen lösbar sein Das Gehäuse darf nicht unter Spannung gesetzt werden können

52 52 UL508A Komponenten Power Circuit Kurzschlußkoordination Typ 2 Schütz und Überlastrelais dürfen nicht beschädigt werden Leichte Kontaktverschweißung ist zulässig, Kontakte müssen jedoch leicht zu öffnen sein Schütz und Überlastrelais dürfen weiter verwendet werden

53 53 UL508A Komponenten Power Circuit Outline of Investigation nach UL508E für Typ 2 Kurzschlußkoordination Kein UL- Listing entsprechend Outline of Investigation Keine Hinweise auf Bezeichnungsschildern Geringfügige Unterschiede zwischen UL508E und IEC Type 2 Koordination ist nach UL nicht erforderlich Es ist ein Leistungsmerkmal, kein Sicherheitsmerkmal

54 54 UL508A Komponenten Power Circuit Motorschutzschalter nicht Type-E??? Motorschutzschalter ohne Type-E Zulassung sind gemäß UL 508A als Manual Motor Controller zugelassen.(ein-ausschalter mit Überlastschutz). Der nach europäischen Maßgaben beinhaltete Kurzschlußschutz wird in USA nicht als Branch Circuit Protection anerkannt. Hier ist jeweils eine Vorsicherung mit zugelassenen Elementen nötig

55 55 UL508A Komponenten Power Circuit Power Transformers - Transformatorschutz Feeder Circuit (Fused) Disconnect oder Circuit Breaker Branch Circuit Protection Contactor/ Controller Overload Relay Combination Controller Non combination controller Branch Circuit Protection Branch Circuit protection Contactor Overload Relay

56 56 UL508A Komponenten Power Circuit Power Transformers - Transformatorschutz Erfordert Branch Circuit Protection Primärseite Strom Sekundärseite = Sicherung primär x Übertragungsverhältnis Drahtstärke des Sekundärkreises aus Tabelle 28.1 entnehmen Gilt nur für primär und Sekundärspannungen < 600V

57 57 UL508A Komponenten Power Circuit Power Transformers - Transformatorschutz Erfordert Branch Circuit Protection Primärseite + Sekundärseite Gilt nur für primär und Sekundärspannungen < 600V

58 UL508A Komponenten Power Circuit Einsetzbare Geräte : - UL 489 MCCB - UL 489 MCB - UL 248 Fuses Power Transformers - Transformatorschutz 140U/G MCCB 1489 MCB Sicherung Nicht einsetzbare Geräte : 140M MPCB 1492-SPM MCB 1492-GH/GS MCB - UL 508 Type-E Controller - UL 508 Manual Motor Controller - UL 1077 Sicherungsautomaten Motorschutzschalter für Trafoschutz sind nur Manual Motor Controller, also nicht als BCPD für Transformatoren zugelassen PUBLIC 58

59 59 UL508A Komponenten Power Circuit Motor- oder Load Controller sind : Schütze (Direct Online,DOL-Starter) Wendeschütze /Reversing Motor Controller) Stern-Dreieck-Starter (Wye-Delta Motor Controller Motorschutzschalter (Manual Motor Controller) Starter (Combination and non-combination starter) Halbleiterschütze, Softstarter (Solid state device) Frequenzumrichter (Variable speed drive) Powerflex Softstarter SMC3, SMC Flex Halbleiterschütze ArmorStart M Motor Circuit and Controller Disconnect Motor Branch Short Circuit and Ground Fault Protection Motor Controller Motor Overload Motor Disconnect

60 UL508A Komponenten Power Circuit 60 Motor- oder Load Controller mit integriertem Überlastschutz Kurzschlußschutz durch: - Branch Protection Fuses - UL489 gelistetes Gerät - Motorschutzschalter (Type-E) Achtung : Die Schutzgeräte müssen eine thermomagnetische Auslösung besitzen. Geräte ohne thermischen Überlastschutz sind nicht zulässig. (keine Zulassung Type-E, Instantaneous Breaker UL 489 recognized )

61 NEC Article 430, Part X Drives 61 Voraussetzungen: Ueberlast- und Uebertemperaturschutz erforderlich. Der Ueberlastschutz ist normalerweise im Drive integriert. Uebertemperaturschutz kann erreicht werden durch: - PTC - Klickson (Temperaturschalter NC) (Auswertung entweder im Drive oder mit einem externen Steuergerät) - Thermal Memory Retention im Drive Bei Mehrmotor-Applikationen ist ein zusätzlicher Ueberlastschutz für jeden angeschlossenen Motor erforderlich.

62 62 NEC Article Motor Overtemperature Protection 140U oder Fuse (inverse time delay) Ueberlastschutz Uebertemperaturschutz

63 63 UL508A Komponenten Power Circuit UL 508 Motorschutzrelais, Overload Relais Auslösung bei nicht mehr als : 125% - für Motoren mit Service Faktor 1.15 oder größer - für Motoren mit ausgewiesener Temperaturerhöhung von < 40 C 115% für alle anderen Motoren Elektronischer Motorschutz 193-EE Externe Aufstellung des Überlastrelais erlaubt : Im Field Wiring Diagram ausweisen Hinweis Overload provided in the field M Motor Circuit and Controller Disconnect Motor Branch Short Circuit and Ground Fault Protection Motor Controller Motor Overload Motor Disconnect

64 64 Schütz im Feeder Circuit? Statement von UL A contactor may be used in a feeder circuit provided that feeder circuit spacings are provided between uninsulated live parts of the contactor, and 1) grounded dead-metal parts (other than those of the contactor), and 2) uninsulated live parts of opposite polarity (other than those of the contactor). Branch circuit spacings internal to the contactor are acceptable.

65 65 Kurzschlussschutz (SCCR) 480 Volt X X Industrial Control Panel A 480V 200 A 100 A 20 feet 4/0 AWG Cu THW wire In conduit 42.6kA 52.2kA Available X Industrial Control Panel B 480V 60 feet #2 Cu wire THW in conduit 13.4kA X 450 A 20 feet 1000kcmil Cu wire THW in conduit 44.4kA X 4.0kA Industrial Control Panel C 600V System studies are used to determine the available fault at any specific electrical location Isolation Transformer 175 kva 460V primary 460 V secondary Z=5%

66 UL508A SCCR bisherige Betrachtung 50 ka Available - 480V 65 ka Abschaltvermögen? Control Circuit PUBLIC 5kA 66

67 UL508A SCCR zukünftige Betrachtung 50 ka Available - 480V Ermittlung des schwächsten Gliedes aller sich im Leistungskreis befindlichen Komponenten Control Circuit PUBLIC 5kA 67

68 68 UL508A SCCR Neue Regeln des NEC 2005 Die Bestimmung des Kurzschlussstromes gemäß UL 508A erfolgt in 3 Schritten 1) Ermittlung der SCCR aller Leistungskomponenten gemäß SB 4.2 2) Berücksichtigung der strombegrenzenden Wirkung (Available Short Circuit Currrent) von Feeder Components gemäß SB 4.3 3) Ermittlung des SCCR des Gesamtpanels entsprechend SB 4.4

69 69 UL508A SCCR Ermittlung der SCCR aller Leistungskomponenten gemäß SB SCCR ist aus Typenschild oder Bedienungsanleitung ersichtlich - SCCR wird aus nachfolgender Tabelle ermittelt - Motor Controller ist zusammen mit einem Kurzschlußschutzorgan getestet worden (High Fault Test)

70 70 UL508A SCCR Ermittlung der SCCR aller Leistungskomponenten gemäß SB 4.2 Exception No. 1: Power transformers, reactors, current transformers, dry-type capacitors, resistors, varistors, and voltmeters are not require to have a short circuit current rating. Exception No. 2: The S contactor of a wye-delta motor controller is not required to have a short-circuit current rating.

71 UL508A!!Neu!! Interne Verdrahtung mit Aderendhülsen 71 Use of Wiring Ferrules in ICPs Wiring ferrules are commonly used to facilitate connection of internal wiring in industrial control panels. Ferrules are limited to factory installation since specialized tools and control of their use must be applied to the installation. Any manufacturer's insulated or non- Insulated wiring ferrules are suitable for use in panels provided the following conditions are met: a. Used for factory wiring only, power or control circuits, b. Crimped with a tool recommended by the ferrule manufacturer before terminating in terminal blocks, wire connectors, or terminals of components such as contactors, disconnect switches, fuseholders, circuit breakers and the like, c. Sized appropriately for the number of wires and wire size as recommended by the ferrule manufacturer, d. Identified for use with fine stranded conductors when used with conductors more finely stranded than Class B and Class C stranding, and e. Crimped to the wires such that the length of the uninsulated portion of the wires does not result in the reduction of electrical spacings below the distances required when the ferrule is installed. As ferrules are an extension of a conductor, no short circuit current rating is required or assigned. Ferrules are primarily for use with stranded conductors. However, they may be used with solid conductors if identified for such use.

72 SCCR Ermittlung aller Power Komponenten SCCR = 65 ka 50 ka Available - 480V SCCR = 10 ka Ermittlung des schwächsten Gliedes aller sich im Leistungskreis befindlichen Komponenten SCCR = 65 ka SCCR = 200 ka SCCR = 65 ka Control Circuit PUBLIC SCCR = 5 ka SCCR = 100 ka 5kA SCCR = 18 ka 72

73 73 UL508A SCCR-Bestimmung

74 74 UL508A SCCR-Bestimmung

75 75 UL508A SCCR-Bestimmung

76 76 UL508A SCCR-Bestimmung

77 77 UL508A SCCR-Bestimmung

78 78 UL508A SCCR-Bestimmung

79 79 UL508A SCCR-Bestimmung

80 80 UL508A Type E SCCR-Bestimmung Type F

81 UL508A SCCR High Fault Tests Schütz 50 ka Available - 480V SCCR = 65 ka 65kA SCCR = 200 ka SCCR = 100 ka SCCR = 65 ka Control Circuit Schütz 9A Schütz 12 A PUBLIC SCCR = 5 ka FU 96 A SCCR = 100 5kA Schütz 180 A SCCR = 18 ka 81

82 82 UL508A SCCR High Fault Tests Schütz

83 UL508A SCCR High Fault Tests Schütz 50 ka Available - 480V SCCR = 65 ka 65kA 100 ka SCCR = 100 ka SCCR = 65 ka PUBLIC Control Circuit Schütz 9A Schütz 12 A FU 96 A SCCR = 100 5kA Schütz 180 A SCCR = 18 ka 83

84 UL508A SCCR High Fault Tests FU

85 UL508A SCCR High Fault Tests FU Test mit max. zulässigem Circuit Breaker 140G-J6F3-D25 = 250A

86 UL508A SCCR High Fault Tests FU Test mit optimalem Circuit Breaker 140G-J6F3-D20 = 200A

87 UL508A SCCR High Fault Tests FU Für den 75 Hp Drive gilt nach NEC Max. CB = 275A (= FLC * 2,5 = 110*2,5 = 275A) Min. CB = 137A (= FLC * 1,25 = 110*1,25 = 137A) Der nächstkleinere Wert des max. zul. Breakers beträgt 250A Dies ist der von Rockwell publizierte max. Circuit Breaker. Der optimale Circuit Breaker ist von Rockwell mit 200A spezifiziert. Der minimale CB sollte nur dann verwendet werden, wenn der Drive mit Sicherheit nicht überlastet wird. Eine gewisse Reserve ist einzuplanen, in diesem Fall z.b. Verwendung eines 150A Breakers. Bei Heavy Duty Anwendungen gelten die entsprechend publizierten Werte

88 UL508A SCCR High Fault Tests FU 50 ka Available - 480V SCCR = 65 ka 65kA 100 ka 100kA SCCR = 65 ka Control Circuit Schütz 9A Schütz 12 A FU 96 A SCCR = 18 ka Schütz 180A PUBLIC 88

89 89 UL508A SCCR High Fault Tests Schütz

90 90 UL508A SCCR High Fault Tests Schütz 80% Current : Wenn CB nicht explizit für eine Belastung mit 100% Strom gekennzeichnet sind dürfen diese nur mit 80% des Nennstromes belastet werden. Bsp. 140U-D bis 15A sind für 100% Nennstrom zugelassen

91 UL508A SCCR High Fault Tests Schütz 50 ka Available - 480V SCCR = 65 ka 65kA 100 ka 100 ka 65 ka Control Circuit Schütz 9A Schütz 12 A FU 96 A Schütz 180A PUBLIC 91

92 92 UL508A SCCR Control Circuit SCCR = 10 ka Das Schutzorgan für den Steuerstromkreis muß ein SCCR >= SCCR-Gesamtpanel aufweisen. Im aktuellen Fall also > 65 ka Für den CB 1489 ist ein SCCR von 10kA ausgewiesen!!! Das SCCR des Panels reduziert sich damit auf 10kA!!! Control Circuit

93 UL508A SCCR Verbesserungen SCCR = 65 ka 50 ka Available - 480V Im vorliegenden Fall wird man den Steuerstromkreis mit Sicherungen absichern, sodaß hier von einem SCCR von 65 ka ausgegangen werden kann ka mit 140U-D 65kA 100 ka 100 ka 65 ka Control Circuit PUBLIC Schütz 9A Schütz 12 A FU 96 A Schütz 180A

94 94 UL508A SCCR Beispiele von UL

95 95 UL508A SCCR Beispiele von UL

96 96 UL508A SCCR Beispiele von UL

97 97 UL508A SCCR Beispiele von UL

98 98 UL508A SCCR Beispiele von UL

99 99 UL508A SCCR Beispiele von UL

100 100 UL508A SCCR Beispiele von UL

101 101 UL508A SCCR Beispiele von UL

102 102 UL508A SCCR Beispiele von UL

103 103 UL508A SCCR Beispiele von UL

104 104 UL508A SCCR Beispiele von UL

105 105 UL508A SCCR Beispiele von UL

106 106 UL508A SCCR Beispiele von UL

107 107 UL508A SCCR Beispiele von UL

108 108 UL508A Fazit SCCR Wichtig ist es in erster Linie die Branches mit einem möglichst hohen SCCR zu versehen, d.h. Angaben der Hersteller auf Basis eines High Fault Tests. Falls ein Abzweig ein zu geringes SCCR aufweist kann zumindest bei kleineren Anlagen eine Sicherung im Feederbereich das Gesamt-SCCR erhöhen. Hier wirken Sicherungen noch stark strombegrenzend. Entscheidend für das Gesamt-SCCR sind auch Herstellerangaben zu Stromschienensystemen, Power Distribution Blocks, Klemmen, Sicherungshalter etc. da hier ein Standard SCCR von nur 10kA in der UL508A ausgewiesen ist.

109 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Alle Dokumente stehen Ihnen nach der Veranstaltung als Download zur Verfügung. PUBLIC CO900H