Leichtere Produktauswahl für den Export nach Nordamerika

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1 Produkte für USA und Kanada Befehlen und Signalisieren Motoren schalten, schützen, antreiben Automatisieren Energiemanagement Leichtere Produktauswahl für den Export nach Nordamerika Fachaufsatz Dipl.Ing. Wolfgang Esser 2. geänderte Auflage 2013

2 Leichtere Produktauswahl für den Export nach Nordamerika Ein Leitfaden für ExportWeltmeister aus dem Maschinen und Steuerungsbau Bisher war es nicht immer ganz einfach, geeignete Schalt und Schutzgeräte auszuwählen, die in Maschinen und Anlagensteuerungen für den Export nach Nordamerika eingebaut werden dürfen. Das Verbesserungspotenzial war für Eaton ein Grund den deutschen Hauptkatalog 2010 umzugestalten. Der deutsche Katalog ist der StammKatalog, von dem der Online Katalog und AuslandsKataloge abgeleitet werden. Im neuen Katalog findet man nun, für alle Produktgruppen, die wichtigsten Informationen für die exportorientierte Produktauswahl und teilweise sogar für die richtige Kombination der Komponenten direkt auf den Auswahlseiten. Die neue Seitengestaltung setzte gute Kenntnisse über die nordamerikanischen Codes & Standards bei den Produktmanagern, Produktsupportern und Redakteuren voraus, die von der Approbationsabteilung unterstützt wurden. Es war gutes Wissen über die Besonderheiten bei der Anwendung der Produkte in Nordamerika notwendig. Vielleicht fragt man sich, ob der Umfang dieses Aufsatzes wirklich für eine leichte Produktauswahl spricht? Der Aufsatz enthält viele anwendungstechnische Hinweise, Antworten auf Fragen, die bei Kundenkontakten häufig gestellt werden. Bei Kunden sind zu bestimmten Themen Unsicherheiten zu erkennen und der Aufsatz gibt Hinweise auf häufig vorkommende Fehler. Das Hintergrundwissen aus diesem Aufsatz soll eine noch höhere Projektierungssicherheit erzielen. 2

3 Inhalt Leichtere Produktauswahl für den Export nach Nordamerika Ein Leitfaden für ExportWeltmeister aus dem Maschinen und Steuerungsbau 2 Warum werden die Belange der wichtigen Exportmärkte USA und Kanada im deutschen Hauptkatalog Indus trie so stark betont? 4 Grundlagen für die Approbationen und ihre rechtliche Bedeutung 4 Inspektor am Einsatzort der Maschine 5 Approbationsformen bei Komponenten von Eaton 6 Technische Daten und Approbationsstatus für Nordamerika 8 Elektrische Spannungsarten und Netzformen in Nordamerika 10 Codes und Standards in Nordamerika 12 Gerätearten in Nordamerika 12 Geräte für die Energieverteilung (Distribution Equipment) 12 Industrieschaltgeräte (Industrial Control Equipment) 12 Arten der Stromkreise in Nordamerika 13 Leistungsangaben für Industrieschaltgeräte 13 Motorschütze DILM und Spezialschütze DIL 14 Kombination Schütz und Überlastrelais ( Non Combination Motor Starter ) 14 Motor Starter ( Combination Motor Starter ) 16 IEC/EN Motorschutzschalter 16 Motorschutzschalter PKZ(M), PKE 17 Motorstarter ohne zusätzliches Kurzschlussschutzorgan, UL 508 Type E SelfProtected Combination Motor Controller 17 UL 508 Manual Type E Starter, handbetätigte UL 508 Type E Starter 20 UL 508 Type F Starter, fernschaltbare Type F Starter 20 Motorstarter für größere Motorleistungen 21 MotorschutzLeistungsschalter, NZM ME NA 21 Leistungsschalter ohne Überlastschutz, NZM..S(E)..CNA 23 Leistungsschalter NZM...A(E) NA, NZM A(E)F NA, NZM VE NA, NZM V(E)F NA 24 Leistungsschalter PKZM4 CB 24 Lasttrennschalter N, PN 25 Molded Case Switches NS NA 25 Strombegrenzung (Current Limiting) 25 Reihenschaltung von Schutzschaltern, BackupSchutz (Series Rating) 26 Betätigungsorgane für Leistungsschalter und Molded Case Switches 26 Türkupplungsdrehgriffe für Nordamerika 28 Leitungsschutzschalter FAZ (Supplementary Protectors) 28 UL/CSA Leistungsschalter FAZ NA, FAZ RT (Molded Case Circuit Breakers, MCCB) 29 Approbation von Schalt und Schutzgeräten für den Einsatz in Nordamerika 29 Sicherungsunterteile und Schmelzsicherungen 30 Nockenschalter T, Lasttrennschalter P 1 und P 3 31 Softstarter und Frequenzumrichter 32 Softstarter DS7 32 Frequenzumrichter DC1 und DA1 32 easyrelay und MFDTitan 32 Transformatoren und Drosseln 33 Schutzarten für Gehäuse und Geräte, die in die Oberflächen eingebaut werden. (Degree of Protection) 33 Stahlblechgehäuse und Installationstechnik 35 StahlblechWandgehäuse CS 35 Isolierstoffgehäuse CI NA 35 Sammelschienensysteme SASY 60i 36 Zusammenfassung 36 Literatur 38 Hinweis: In Deutschland und Europa wird üb licherweise der Begriff Approbation/Approval benutzt, obwohl der Begriff Zertifizierung dem nordamerikanischen Sprachgebrauch entsprechen würde. Eine Zertifizeriung von Produkten erfolgt durch die NRTL s (z.b. UL, CSA u.a.), eine Approbation (Akzeptanz) erfolgt durch die örtlichen Inspektoren der Authorities Having Jurisdiction (AHJ). In diesem Aufsatz wird der Begriff Approbation für die Zulassung durch die NRTL s verwendet. 3

4 Warum werden die Belange der wichtigen Exportmärkte USA und Kanada im deutschen Hauptkatalog Indus trie so stark betont? Intensive Gespräche mit Maschinen, Anlagen und Schaltanlagenbauern unterschiedlicher Technologien und Betriebsgrößen zeigten sehr übereinstimmend, dass die in diesem Segment tätigen Kunden eine partnerschaftliche Unterstützung durch den Lieferanten erwarten bzw. fordern. Warum? Die Unterstützung der Exportgeschäfte nach Nordamerika ist so wichtig und erfolgreich, weil die für diese Geschäfte notwendigen Produkte, durch die Aktivitäten von Maschinen und Schaltanlagenbauern, besonders hohe, indirekte Exportanteile erzielen, die eine besonders qualifizierte Darstellung rechtfertigen, weil weniger bekannte nordamerikanische Codes und Standards anzuwenden sind, die sich deutlich von den überwiegend angewandten IEC/ENNormen unterscheiden, weil für diese Exportprojekte grundsätzlich approbierte Geräte benötigt werden, weil die approbierten Geräte oft anders dimensioniert und häufig in einer anderen Weise kombiniert und eingesetzt werden müssen, als dies von IEC und EN her bekannt ist, weil bei der Projektierung zusätzlich weniger bekannte nordamerikanische Markt und Gebrauchsgewohnheiten zu berücksichtigen sind, die nicht in Büchern nachzulesen sind, weil diese Kunden mit dem eigenen, kompetenten Personal Maschinen für die ganze Welt bauen möchten, ohne für die Projektierung ihr spezifisches MaschinenbauKnowhow aus dem Haus geben zu müssen, weil diese Firmen Schalt und Schutzgeräte nicht bei Lieferanten kaufen wollen, die zu ihnen im Schaltschrankbau im direkten Wettbewerb stehen, weil qualifizierte Schaltanlagenbauer dieses anspruchsvolle Geschäftsfeld ausbauen wollen. Die selbstbewussten und anspruchsvollen Kunden in diesem Geschäftssegment sehen im neuen Hauptkatalog, dass sie für alle Märkte weitgehend die gleichen Geräte von Eaton einsetzen können und sie sehen auch, dass es wieder neue, interessante und effiziente Produkte für dieses Geschäftsfeld gibt. Auch in der Zukunft ist der Katalog nicht das alleinige Medium für den Kundenkontakt. Der Katalog ersetzt nicht den persönlichen Kontakt und die persönliche Beratung. Zwei Aspekte für die Eaton Electric bekannt ist. Die umfangreichen Verbesserungen im neuen Katalog sind die direkte Reaktion auf sehr intensive Diskussionen mit unseren exportierenden Kunden. Eaton hat die Bedürfnisse und Wünsche da abgeholt, wo die Produkte verarbeitet werden und wo die Fragen entstehen; in den Planungsbüros und in den Werkstätten. Praktiker haben mit Praktikern diskutiert. Auch die Erkenntnisse aus dem Produktsupport und aus vielen Export Seminaren, die mit diesem Kundenkreis veranstaltet wurden, sind eingeflossen. Die Verbesserungen im Katalog sind ein deutliches Signal, dass Eaton den Export für seine Kunden möglichst einfach gestalten will. Der Katalog stellt ausschließlich die Produkte von Eaton dar. In Einzelfällen, z.b. bei Leistungsschaltern für größere Ströme, können die nationalen Vertriebsgesellschaften der Eaton Electric ergänzend auf weitere approbierte Produkte des Eaton Konzerns zugreifen. Dieser Aufsatz stellt die exportrelevanten Merkmale der wichtigsten Komponenten in kurzer Form vor 1. Tiefer gehende Erläuterungen zum Export nach Nordamerika bieten ausführliche Eaton Fachaufsätze 2 [1] und ein Kapitel des kostenlosen Schaltungsbuchs [2]. Erläuterungen zu speziellen Begriffen der nordamerikanischen Codes und Standards findet man jetzt zusätzlich im Glossar des Katalogs. Mit dem Begriff Nordamerika bzw. mit der Abkürzung NA sind in diesem Aufsatz immer die USA und Kanada angesprochen. Grundlagen für die Approbationen und ihre rechtliche Bedeutung In den USA verlangen die gesetzlich verankerte OSHA 3 und der NEC/NFPA 70 4 die Approbation von Geräten und Anlagen. Die notwendigen Prüfungen und Zertifizierungen können ausschließlich durch unterschiedliche Nationally Recognized Testing Laboratories (NRTL) erfolgen. Den größten Bekanntheitsgrad und die höchste Akzeptanz besitzen die Underwriter s Laboratories (UL) 5. Alternativen können Zulassungen und die Approbationszeichen von zugelassenen, amerikanischen Tochtergesellschaften deutscher Technischer Überwachungsvereine (TÜV) 6 oder z.b. von der auch im deutschsprachigen Raum tätigen ETLIntertek 7 bilden (Bild 1). Allein auf der Basis von Prüfungen durch den Hersteller kann keine Approbation von Produkten erfolgen. Es ist immer eine unabhängige Third PartyPrüfung und Zulassung notwendig. Das ist ein wesentliches Merkmal des nordamerikanischen Sicherheitssystems für elektrotechnische Produkte. Kanada hat eigenständige Standards und dort müssen alle elektrischen Betriebsmittel dem CEC/CSAC entsprechen, der ebenfalls verlangt, dass alle Geräte und Anlagen durch die CSA 9 oder gleichwertige Gesellschaften approbiert sind. LISTED Bild 1: Zielmärkte für den Export von Maschinen und Anlagen, in denen nicht nach den Normen der IEC oder nach EN gearbeitet wird und Beispiele für die Approbationszeichen verschiedener Nationally Recognized Testing Laboratories. 1 Stand der beschriebenen Codes und Standards, sowie der Entwicklungs und Approbationsstand: Januar siehe: die Aufsätze können auch als deutsch oder englischsprachige Druckschriften kostenlos angefordert werden. 3 Occupational Safety and Health Administration, 4 National Electrical Code [3] 5 UL, 6 z.b. TUV Rheinland of North America, Inc., TÜV SÜD America http.// Canadian Electrical Code [4] 9 Canadian Standards Association, 4

5 1) 2) 3) 4) 5) 6) Bild 2: Approbationszeichen verschiedener NRTL, die jeweils sowohl in den USA, als auch in Kanada Anerkennung finden sollen. 1) UL, Listed, 2) UL, Recognized Components, 3) CSA, Listed, 4) ETL Intertek, Listed, 5) TUV Rheinland of North Amerika, Listed, 6) TÜV SÜD Amerika Infolge der Handelsbeziehungen im Rahmen der NAFTAVerträge 10 gibt es zusätzlich zu den schon bekannten UL oder CSA Zulassungen schon seit vielen Jahren die Möglichkeit, bei allen Approbationsgesellschaften jeweils eine gemeinsame Zulassung für die USA und Kanada zu beantragen. Die Geräte tragen dann ein Logo, das in beiden Regionen Anerkennung finden soll (Bild 2). Von Eaton wurde bisher selten Gebrauch von dieser Approbationserleichterung gemacht, weil diese Kombinations Approbationen von lokalen Inspektoren und Endverbrauchern immer noch nicht voll akzeptiert werden. Es ist sogar eine nachlassende Akzeptanz zu beobachten. Darüber wird auch von MaschinenbauUnternehmen berichtet. Für Eaton ist es wichtig, unseren Kunden vermeidbare Probleme mit approbierten Geräten in Nordamerika zu ersparen. Deshalb arbeitet Eaton auch ausschließlich mit den nordamerikanischen Hauptverwaltungen der ApprobationsGesellschaften zusammen. Eaton ist selbst in amerikanischen Normenausschüssen vertreten. Inspektor am Einsatzort der Maschine Eine wesentliche Besonderheit des nordamerikanischen Marktes besteht darin, dass gewerbliche und industrielle, elektrische Einrichtungen, bis auf wenige Ausnahmen, vor der ersten Benutzung, am vorgesehenen Einsatzort, durch Inspektoren (Authorities Having Jurisdiction, AHJ) auf gesetzlicher Basis abgenommen werden müssen. Die Inspektoren, auch Electrical Inspectors, Approval Agency Representatives 11 oder Code Enforcement Officers genannt, können den Betrieb von beanstandeten Maschinen oder Anlagen rechtsverbindlich verbieten. Letztendlich können dann nur Nachbesserungen eine Inbetriebnahme ermöglichen. Dabei muss man beachten, dass die ausländische Herstellerfirma diese Nachbesserungen in Nordamerika nicht immer mit eigenem Personal durchführen darf. Es gibt unterschiedliche Wege, wie die AHJ s von Neuanlagen erfahren, z.b. über Bauanträge, Stromlieferanten, Versicherungen. Ein anderer Weg ist die Meldung durch den Betreiber. In Nordamerika sind die Arbeitgeber verpflichtet sichere Arbeitsplätze für ihre Mitarbeiter bereitzustellen. Wenn der Arbeitgeber auch von seiner Seite aus mit den lokalen Inspektoren zusammenarbeitet, wird das als Zeichen seiner Fürsorge für seine Mitarbeiter gewertet. Wenn der Inspektor etwas beanstandet, kann das durchaus wirksamer sein, als eine Beanstandung durch den Betreiber. Es kann sehr empfehlenswert sein, sich bereits in der Projektierungsphase von komplexen Anlagen mit dem örtlich zuständigen Inspektor zu Situationen, die in den Codes und Standards nicht eindeutig beschrieben sind, abzustimmen. Der Inspektor (AHJ) kann bei Bedarf weitere, örtliche Begutachtungen durch ein NRTL anordnen. 10 North American Free Trade Agreement, Nordamerikanisches Freihandelsabkommen 11 Im Aufsatz wird über verschiedene Inspektoren geschrieben. Die Inspektoren der ApprobationsGesellschaften würde man als Certification Agency Representatives bezeichnen. Die Inspektoren überzeugen sich unter anderem von der Approbation aller verarbeiteten Komponenten. Mit der Approbation der Komponenten alleine ist es aber noch nicht getan. Die Komponenten müssen eine Approbation nach dem richtigen Standard für den jeweiligen Einsatz besitzen (Art der Schaltanlage, Art der elektrischen Last, usw.). Die approbierten Komponenten müssen entsprechend der Codes NEC bzw. CEC und der anzuwendenden Standards korrekt dimensioniert, kombiniert und eingesetzt sein. Durch die bereits vom Komponentenhersteller veranlasste Approbation von Gerätekombinationen, z.b. von MotorstarterKombinationen, lassen sich meistens bessere technische Daten erreichen, als dies bei der bloßen Kombination der Einzelgeräte ohne Kombinationsprüfungen möglich ist. Das liegt daran, dass sich die Komponenten bei den Schaltaufgaben gegenseitig unterstützen. Kurzschlussströme werden bei diesen Kombinationen durch mehrere, in Reihe liegenden Kontakten unterbrochen. Jeder Kontakt hat nur einen Bruchteil der Lichtbogenspannung zu unterbrechen. Bei Eaton werden vielfach sehr schnelle, strombegrenzende Kontakte zur Optimierung des Schaltvorgangs eingesetzt (Bild 3). Bei modernen Leistungsschaltern sind das z.b. hochdynamische Rotationskontakte. Ein Teil der Leistungsschalter Baugrößen besitzt die zusätzliche Approbation für das Current Limiting 12, ein weiteres im Katalog angegebenes Auswahlkriterium. Das Erreichen der bestmöglichen Performance ist z.b. für ein optimales Overall Short Circuit Current Ratings 13 der gesamten Schaltanlage wichtig. Schaltgeräte mit strombegrenzender Wirkung. Wie wirkt die Strombegrenzung? F Um stromdurchflossene Leiter bilden sich Kraftfelder, die sich bei einer Stromschleife mit entgegengesetzter Stromflussrichtung abstoßen. Dieser dynamische, physikalische Effekt wird Viele Maschinen und Schaltanlagenbauer lassen ihre Endprodukte (z.b. Maschinen, Anlagen 14 ) bereits am Produktionsort, z.b. in Europa, untersuchen und approbieren oder sie besitzen sogar eigene zugelassene (approbierte) Werkstätten, die die Schaltschränke labeln dürfen. Das ApprobationsLabel einer Approbationsgesellschaft im Schaltschrank erleichtert meistens die Abnahme durch den AHJ. Es kann ihn von einem Teil seiner persönlichen Verantwortung entlasten. Ein Approbationslabel (Bild 4) kann allerdings keinesfalls die Akzeptanz der Lieferung durch den örtlichen Inspektor erzwingen. Ein weiterer Vorteil einer Abnahme beim Hersteller besteht darin, dass etwaige 12 Das Current Limiting reduziert den Durchlassstrom und die Durchlassenergie eines Schalters auf einen Bruchteil eines zu unterbrechenden Kurzschlussstromes. 13 SCCR, Kurzschlussfestigkeit der Schaltanlage, nach UL 508A, Supplement SB 4 14 Unter einer Anlage wird hier eine Gruppe von Maschinen verstanden, die abhängig zusammenwirken F 1 bei strombegrenzenden Schaltgeräten genutzt. Prinzipdarstellung eines strombegrenzenden Kontaktsystems. Die abstoßende Kraft ist etwa F ~ I 2. a = bewegliches Schaltstück Bild 3: Parallele, vom Strom durchflossene Leiter erzeugen abstoßende Kräfte. Bei hohen Kurzschlussströmen führt dieser Effekt zu dynamischen Abhebungen (Öffnen der Kontakte ohne Schaltbefehl). 5

6 (bei Recognized Components ) 18 bezeichnet. Beide Gruppen weisen folgende wesentliche Merkmale auf: Bild 4: Beispiel für ein ApprobationsLabel für einen Schaltschrank, für ein Listed Enclosed Industrial Control Panel. Nachbesserungen meistens am Ort der Herstellung leichter, schneller und kostengünstiger durchgeführt werden können, als später beim Betreiber. Approbationsformen bei Komponenten von Eaton Die Codes und Standards der USA und Kanadas weichen von denen anderer Industrieländer, in denen nach den IEC/ENNormen 15 gearbeitet wird, z. T. stark ab. Es sind beispielsweise nur geringere Erwärmungen zulässig, was zu Reduzierungen der zulässigen Betriebsströme führen kann. Die zu IEC und EN unterschiedlichen Codes und Standards können unterschiedliche Approbationsarten durch die Gerätehersteller erforderlich machen. Bei Eaton werden approbierte Elektronik, Schalt und Schutzgeräte in zwei Gruppen realisiert: 1) vorzugsweise und überwiegend als Weltmarktgeräte, mit folgenden wesentlichen Merkmalen: Weltmarktgeräte erfüllen alle Gerätestandards und Produktnormen und sie besitzen alle relevanten Approbationen und Zulassungen 16, einschließlich der nordamerikanischen Approbationen. Weltmarktgeräte können weltweit eingesetzt werden, allerdings teilweise mit unterschiedlichen technischen Daten. Weltmarktgeräte besitzen Leistungsschilder, die alle wichtigen technischen Daten für die weltweite Anwendung und für die Anwendung in den USA und Kanada enthalten. Für den ungehinderten Verkauf in den Ländern der Europäischen Union sind die Weltmarktgeräte zusätzlich mit dem europäischen CEZeichen gekennzeichnet. Beispiele für Weltmarktgeräte von Eaton sind: Befehls und Meldegeräte, Nockenschalter, Positionsschalter, Schütze, Motorschutzschalter und relais, Mess und Schutzrelais, elektronische Geräte und Systeme, frei programmierbare Steuerungen. Das sind im Wesentlichen all die Geräte, die unter die Standards UL 508 und CSAC22.2 No [5] fallen. 2) Gerätevarianten für Nordamerika oder für den Rest der Welt Diese Geräte wurden durch Modifikationen aus IEC/ENGeräten entwickelt, wenn sich die Anforderungen aller Standards und Produktnormen nicht oder nur unwirtschaftlich in einer einzigen Produktreihe vereinen lassen. Zum Teil fallen stückzahlabhängige Approbationskosten an, die möglichst nur für die Produkte gezahlt werden sollen, die exportiert werden. Bei Eaton werden die Produkte als der Moeller series NA Geräte (bei Listed Components ) 17 oder CNAGeräte Sie sind gemäß UL und CSA Standards approbiert und sie können in den USA und in Kanada eingesetzt werden und auch überall dort in der Welt, wo ebenfalls, z.b. auf Wunsch des Endkunden, UL und CSAApprobationen verlangt werden bzw. wenn die Übereinstimmung mit nordamerikanischen Standards verlangt wird 19. Die NordamerikaVarianten tragen Leistungsschilder, die mindestens alle wichtigen Daten für die Anwendung in den USA und Kanada enthalten. Da diese Geräte aber auch von den USA oder Kanada aus exportiert werden sollen, weisen die Leistungsschilder meistens auch Daten nach IEC/ENNormen auf. NordamerikaVarianten, die auch mit IEC/ENDaten gekennzeichnet sind, tragen zusätzlich das CEZeichen und das CCCZeichen für China 20. Sie sind weitgehend identisch mit den IEC/ENGeräten der gleichen Typenreihe. Sie besitzen jedoch gelegentlich Detailunterschiede konstruktiver Art oder manchmal reduzierte technische Daten, so, wie es die Standards oder Approbationen verlangen. Wenn die teilweise eingeschränkten technischen Daten kein Hindernis darstellen, können diese Geräte weltweit, wie Weltmarktgeräte, eingesetzt werden. Namhafte Kunden von Eaton Electric setzen bereits die NordamerikaVarianten von Eaton weltweit ein, um die Anzahl der insgesamt in ihren Firmen eingesetzten Typen/Varianten zu reduzieren. Die IEC/EN und die NAVarianten besitzen, bis auf seltene Ausnahmen, die gleichen Außenabmessungen und es können meistens (approbationsabhängig) die gleichen Zusatzausrüstungen, wie z.b. die Hilfsschalter, Spannungsauslöser oder Fernantriebe, verwendet werden. Es dürfen in Nordamerika lediglich approbierte Zusatzausrüstungen eingesetzt werden. Bei den Produkten von Eaton wurden selbstverständlich auch die Zusatzausrüstungen approbiert. Es gibt zusätzlich mehrere Zusatzausrüstungen, die entwickelt wurden, um auch spezielle, nordamerikanische Markt und Gebrauchsgewohnheiten zu berücksichtigen. Das gilt z.b. für die Betätigungsmittel (Griffe) von handbetätigten Schaltern in Hauptstromkreisen; speziell für Hauptschalter/ Netztrenneinrichtungen 21 (Bild 5). Die Arten der realisierten Approbationen für die USA und Kanada fließen in die Typbezeichnungen der nordamerikanischen Varianten eines Geräts ein. Die Geräte werden durch einen Zusatz zum Gerätetyp gekennzeichnet. Die Tabelle 1 zeigt die bei Produkten der Moeller series von Eaton verwendeten Typenzusätze und die unterschiedlichen Approbationszeichen, die man auf den Leistungsschildern findet. Spezielle NordamerikaVarianten wurden bei Produkten der Moeller series von Eaton bei den Leistungsschaltern NZM, Molded Case Switches NS NA und den (Leitungs)schutzschaltern FAZ (siehe die Zusatzinformationen zu FAZ, FAZNA, FAZRT) realisiert. Die Underwriter s Laboratories (UL) unterscheidet nach der Tabelle 1 zwischen Listed Devices und Recognized Components Devices. Diese Unterscheidung machen andere NRTL s nicht, weil sie oft auch nur komplette Produkte zerti fizieren und 15 International Electrical Commission, EN = Europäische Normen 16 siehe die Approbationsübersichten im Hauptkatalog 17 Vollwertige Approbation, bei FAZ RT besitzt RT als Ausnahme die gleiche Bedeutung, wie NA 18 Approbation mit Einschränkungen 19 z.b. im OffShore Bereich, oder wenn man die Notwendigkeit sieht, Anlagen an unterschiedlichen Plätzen weltweit einzusetzen. 20 Für weitere Approbationen oder Zulassungen, siehe die Approbationsübersichten im Hauptkatalog. 21 Supply Circuit Disconnecting (Isolating) Means 6

7 daher diesen Differenzierungsbedarf nicht haben. Die Geräte Hersteller können nicht wählen, wie ein Produkt approbiert wird. Die Approbationsform ergibt sich aus den Standards. Die Tabelle 2 stellt die Unterschiede bei der Projektierung und Verarbeitung dieser Komponenten dar. Der Einsatz von Recognized Components erfolgt durch die Verarbeiter häufig und fälschlicherweise ohne die Beachtung der in den ProduktStandards enthaltenen Zusatzbedingungen (CoA) 22. Dank der Marktdominanz von UL ist dies den unterschiedlichen Inspektoren 22 CoA = Condition of Acceptability CNA Art der Approbation Das Gerät ist als Einzelgerät für den Einsatz in den USA als Listed Component approbiert und es ist für Kanada eine Certified Component. Das Gerät ist als Komponente für den Einsatz in den USA bei UL als Recognized Component approbiert und es ist für Kanada als Einzelgerät eine Certified Component. Für den Einsatz in den USA müssen bei der Verarbeitung häufig Zusatzbedingungen, Conditions of Acceptability, CoA, nach nordamerikanischen Standards eingehalten werden. Typenzusatz NA Approbationszeichen 23 1 Tabelle 1: Approbationszeichen der NordamerikaVarianten.NA und.cna Listed Devices Komplette, eigenständig einsetzbare Geräte Recognized Component Devices Geräte, die ergänzt werden müssen oder bei deren Verarbeitung Bedingungen erfüllt werden müssen Leistungsschalter oder Molded Case Switch 2 IP2X Fingerschutz 3 Anschlussabdeckung, ausbrechbar 4 Abdeckung 5 IP2X Fingerschutz für Abdeckung 6 Tunnelklemme 7 Rahmenklemme 8 Steuerleitungsanschluss 9 Geräteadapter für Sammelschienen 10 Clipsplatte 11 Abstandhalter Hilfsschalter mit Doppeloder Einfachkontakt 13 Rückseitiger Antrieb 14 Antrieb für Seitenwandeinbau 15 Zusatzhandgriff NA 16 Verlängerungsachse mit Kupplung 17 Türkupplungsdrehgriff 18 Drehgriff auf Schalter 19 Bezeichnungsschild 20 Blendrahmen 21 Fernantrieb 22 Seitenhebelantrieb NA 23 Unterspannungs, Arbeitsstromauslöser 14 Geräte zugelassen für Field Wiring Field Wiring schließt Factory Wiring ein Für die Verarbeitung vor Ort und für den Einbau in Steuerungen, die werksseitig oder in Werkstätten komplett verdrahtet werden. Kennzeichnung: Geräte sind als Bausteine nur zugelassen für Factory Wiring Die Geräte müssen mit weiteren Komponenten komplettiert werden, bzw. sie werden als Komponenten in Endprodukte eingebaut. Einsatzbedingungen, Conditions of Acceptability (CoA), des Herstellers beachten! Hinweise in UL 508A SA1 beachten. Hilfe: Category Control Numbers Geräte müssen entsprechend der Einsatzbedingungen von qualifiziertem Personal ausgewählt werden, für den Einbau in Steuerungen, die werksseitig oder in Werkstätten von fachlich geschultem Personal komplett projektiert, verdrahtet und geprüft werden. Kennzeichnung: Bild 5: Systemdarstellung der KompaktLeistungsschalter NZM1 bis NZM4. Das System der Leistungsschalter wird durch die Molded Case Switches NS1 bis NS4 ergänzt. Die Grafik zeigt die wesentlichen Systembausteine des sehr universell einsetzbaren Produktsystems. Die dargestellte NAAusführung berücksichtigt abweichende Marktgewohnheiten. Die abgebildeten Zusatzausrüstungen sind ebenfalls für den nordamerikanischen Markt approbiert. Tabelle 2: Bei UL wird zwischen Listed Devices und Recognized Components Devices unterschieden. Die Folgen werden in der Tabelle beschrieben (Devices = Geräte) 7

8 LeergehäuseVerteilergehäuse für Nordamerika 20/14 Isolierstoffgehäuse CI Verteilergehäuse für Nordamerika CI...NA Abmessungen Einbautiefe Typ ArtikelNr. Breite Höhe Tiefe mm mm mm mm Schutzart IP65 Unterteil RAL7032, an allen 4 Seiten mit abnehmbaren glatten Flanschen bestückt Befestigungslaschen für Wandbefestigung Verteilergehäuse mit Deckel und Flanschen Deckel durchsichtig, plombierbare Deckelverschlüsse CI23125NA CI23150NA CI43125NA CI43150NA CI43200NA CI44125NA CI44150NA CI44200NA CI44250NA CI45200NA CI48200NA 1) CI48250NA 1) Verteilergehäuse mit Tür und Flanschen 1) Deckel durchsichtig mit Tür, plombierbare Deckelverschlüsse Tür durchsichtig mit Griffverschlüssen und Türöffnungswinkel 180 Türanschlag nachträglich nach links, rechts, oben oder unten veränderbar CI23125/TNA CI23150/TNA CI43125/TNA CI43150/TNA CI43200/TNA CI44125/TNA CI44150/TNA CI44200/TNA CI44250/TNA CI48200/TNA CI48250/TNA CI48200/2TNA CI48250/2TNA 0022 Hinweise Information export relevant for to North America Product Standards UL 508A; CSAC22.2 No.94; IEC/EN 60529; CE marking UL File No. E54120, E UL CCN NITW CSA File No CSA Class No NA Certification UL Listed, CSA certified Specially designed for NA Yes Suitable for Industrial Control Panels Degree of Protection IEC: IP65; UL/CSA Types 1, 12, 13, 4X, indoor only 1) IEC: IP65; UL/CSA Types 1, 12,13, indoor only Leergehäuse Preis pro Stück Euro RG 122,00 127,00 153,00 1,00 164,00 211,00 220,00 229,00 244,00 256,00 371,00 416,00 175,00 176,00 250,00 252,00 255,00 352,00 359,00 370,00 379,00 508,00 554,00 611,00 6,00 HPL20014DE VPE 1 Stück 1 Stück d a c CI45200NA CI48200NA 1) CI48250NA 1) CI23125NA CI23150NA CI43125NA ,00 371,00 416,00 122,00 127,00 153,00 1 Stück Information relevant for export to North America b 122,00 127,00 153,00 1,00 164,00 211,00 220,00 229,00 244,00 256,00 371,00 416,00 Product Standards UL 508A; CSAC22.2 No.94; IEC/EN 60529; CE marking UL File No. E54120, E UL CCN NITW CSA File No CSA Class No NA Certification UL Listed, CSA certified Specially designed for NA Yes Suitable for Industrial Control Panels Degree of Protection IEC: IP65; UL/CSA Types 1, 12, 13, 4X, indoor only 1) IEC: IP65; UL/CSA Types 1, 12,13, indoor only 1 Stück HPL deDE Bild 6: Beispiel für die Kennzeichnung für den nordamerikanischen Markt approbierter Artikel im Hauptkatalog 2010 bekannt, die deshalb den richtigen Einsatz der Geräte besonders genau kontrollieren. Ein fehlerhafter Einsatz von Recognized Components fällt den Inspektoren mit großer Wahrscheinlichkeit auf, da sie häufig auf ULDaten zurückgreifen müssen. Die Fehler führen häufig zur Verweigerung der Inbetriebnahme und es werden Nachbesserungen erforderlich. Hier ist also bereits bei der Projektierung eine besondere Sorgfalt notwendig. Große Probleme können entstehen, wenn im Schaltschrank kein Platz für Nachbesserungen 23 vorhanden ist. In Kanada differenziert man ebenfalls nicht zwischen Listed oder Recognized Components, aber man beginnt damit kritische Certified Components, die in den USA nur als Recognized Components approbiert werden können, mit einem kleinen, ausgefüllten Dreieck auf dem Leistungsschild zu kennzeichnen. Technische Daten und Approbationsstatus für Nordamerika Alle für den nordamerikanischen Markt approbierten technische Daten findet man für die Projektierung von Schaltanlagen, z.b. für Control Panels für die elektrische Ausrüstung von Maschinen und Anlagen 24, im Hauptkatalog. Energieverteilungsanlagen werden selten exportiert und für sie wären teilweise weitere Approbationen erforderlich 25. Auch eine für die Herstellung von Industrial Control Panels approbierte Werkstatt benötigt eine weitere Approbation, um Energieverteiler für 23 z.b. Einbau von fehlenden Vorschaltschutzorganen, Austausch von Supplementary Protectors durch Leistungsschalter, getrennte Verlegung von besonderen Stromkreisen, usw. 24 z.b. Industrial Control Panels for Machinery, UL 508A und NFPA z.b. Prüfungen in den spezifischen Verteilergehäusen Nordamerika bauen und mit einem Approbationslabel versehen zu können. Wer Schaltanlagen für Nordamerika projektiert, baut und prüft muss die anzuwendenden nordamerikanischen Standards unbedingt vorliegen haben. Erstmalig erfolgt im deutschen Katalog 2010, auf den Auswahlseiten, zunächst eine klare, artikelgenaue Kennzeichnung der für den nordamerikanischen Markt approbierten Produkte, mit den Flaggen der USA und Kanadas. Wenn alle Artikel auf einer Seite oder Doppelseite approbiert sind, ist die Seite oder Doppelseite in der Kopfleiste nur einmal mit den Flaggen gekennzeichnet (Bild 6). Wenn auf einer Seite oder Doppelseite auch nicht für Nordamerika approbierte Artikel angeboten werden, sind die approbierten Artikel in Gruppen oder artikelgenau in der Spalte Verpackungseinheit bzw. VPE mit Flaggen gekennzeichnet. Diese Spalte wurde für die Kennzeichnung gewählt, weil in dieser Spalte eine artikelgenaue Zuordnung möglich ist, ohne eine weitere Spalte einzuführen. In dieser Spalte werden z. T. mehrere Artikel, für gleiche Zuordnungen, mit einer offenen Hakenklammer zusammengefasst. Es wurden bis zu 13 Kriterien für die Kennzeichnung der einzelnen Artikel in die Produktdatenbank eingepflegt. Die Daten stehen auch für den Online Katalog und für Datenblätter zur Verfügung, die der Kunde vom Online Katalog aus selbst im PDF Format speichern und ausdrucken kann. Leider reicht eine bloße Kennzeichnung, z.b. mit den Flaggen im Katalog und mit den Approbationszeichen auf den Geräten, nicht immer für den Nachweis der Approbation gegenüber den Inspektoren aus. Es kommen auch manchmal Zweifel an der Zulässigkeit des Einsatzes approbierter Artikel für bestimmte 8

9 Category Control Numbers (CCN) nach UL und Nummern der Approbationsakten für wichtige Produkte von Eaton (Auszug) Inspektoren suchen Informationen über Produktapprobationen vorzugsweise über die Category Control Numbers Geräteart Typ Standard UL 508 Type E Motorstarter UL 508 Type E Manual SelfProtected Combination Motor Controller UL 508 Type E Motorstarter UL 508 Type E SelfProtected Combination Motor Controller UL 508 Type F Motorstarter UL 508 Type F SelfProtected Combination Motor Controller NZMZubehör NZM Handles, Accessories Leistungsschütze Contactors Softstarter Soft Start Devices Frequenzumrichter Frequency Inverters Vector Frequency Inverters Leitungsschutzschalter Miniature Circuit Breakers for Supplementary Protection PKZM0+BK.. PKZM4+BK.. MSCDE... SP PKZM..+BK.. +DILM MSC UL508 UL508 Klassifizierung Listed SelfProtected Combination Motor Controller Listed SelfProtected Combination Motor Controller NZM..X... UL489 Listed Circuit Breaker Accessories, Disconnect Handles DILEM DIL..M DILM... DILMC... DILMF... DILK RAMO UL508 Listed Magnetic Motor Controller DM4 UL508 Listed Solidstate DS7 Motor Controler DA1/DC1 UL508C Listed Power Conversation Equipment FAZ FAZT UL1077 Recognized Supplementary Protector Paragraph Reference, Tabelle SA1.1 UL508A Category Control Numbers (CCN) USA Listed Recognized USA: ULReport EFile No. Weitere Angaben zum Approbationsumfang siehe Reports (CCN gilt nicht für Kanada) NKJH E Kanada: CSA Master Contact Certificate No. Class No. E Tabelle 3: Category Control Numbers (UL) und Classes (CSA) erleichtern die Suche nach Komponenten in Approbationsdatenbanken. Es gibt grobe Äquivalenzlisten für die Zuordnung von Catergory Control Numbers bzw. Classes. (Auszug einer Zuordnung von Geräten zu Category Control Numbers und Classes NKJH E / / DIHS E , (a) NLDX E , , , , , , , , , , , , , NMFT E cul, E gleiche ULAkte NMMS E cul, gleiche ULAkte QVNU2 E (nicht FAZT) Bedeutung der Category Control Numbers CCN ohne Endziffer ULListed CCN mit Endziffer 2 ULRecognized CCN mit Endziffer 7 cullisted, die Approbation ist mit gültig für Kanada CCN mit Endziffer 8 culrecognized, die Approbation ist mit gültig für Kanada Tabelle 4: Aus dem Aufbau der von Underwriter s Laboratories (UL) genutzten Categorie Control Number kann man erkennen, ob es sich um Listed oder Recognized Components handelt und ob es sich um eine Doppelapprobation für beide Regionen handelt. Anwendungen auf. In solchen Fällen muss man die Nummern der Approbationsakten, also der Certification Reports kennen oder sogar Zugang zu diesen Dokumenten haben. Um dies zu erleichtern werden nun in einer Spalte Information relevant for export to North America rechts auf den Auswahlseiten oder gelegentlich in einer Fußzeile, die Nummern der Certification Reports von UL und CSA angeben. Ergänzt werden diese Informationen durch die Angabe der maßgeblichen Categorie Control Numbers (UL) 26 bzw. der Classes (CSA) 27 (Tabellen 3 und 4). Der Kunde kann die wichtigsten Auszüge aus den Certification Reports für die meisten approbierten Artikel über die Eingabe der Typengruppe, z.b. DILM, und der Approbationsgesellschaft in der InternetApprobationsdatenbank von Eaton 28 finden. Leider sind die nicht von Eaton selbst erstellten Approbationsakten häufig unübersichtlich und nicht leicht zu lesen. Teilweise werden auch die Typen der approbierten Produkte mit unterschiedlicher Genauigkeit dargestellt. Die Inspektoren der Approbationsgesellschaften können zusätzlich, von ihrer Einsatzstelle aus, über das Internet Einblick in die kompletten Approbationsakten bei ihrer Gesellschaft nehmen. Bei Schwierigkeiten, die oft lediglich auf Missverständnissen beruhen, nehmen Sie bitte Kontakt zu Eaton Electric auf. Trotz guter Kenntnisse der Codes und Standards und guter Darstellung der Produkte im Katalog werden immer Fragen offen bleiben, die man nur mit dem Gerätehersteller klären kann. An der Verbesserung und Ergänzung der Approbationssituation wird permanent gearbeitet. Dadurch wird sich der Approbationsstand während der Laufzeit des Hauptkatalogs ändern. Änderungen werden zeitnah in die InternetDatenbank und in den Online Katalog von Eaton Electric 29 eingepflegt. Die ApprobationsGesellschaften pflegen ebenfalls ihre Datenbanken. Über den Online Katalog können jederzeit aktuelle Datenblätter zu den Produkten dynamisch erstellt, im PDFFormat gespeichert und ausgedruckt werden. 26 Kategorisierungssystem in den USA, entsprechend UL White Book, UL 508A 27 Kategorisierungssystem in Kanada, entsprechend CSA de.ecat.moeller.net 9

10 Weitere Zugänge zu den Certification Reports bestehen direkt über die Datenbanken der Approbationsgesellschaften: zur Datenbank von UL erfolgt der Zugang über die Adresse: LISEXT/1FRAME/index.html für CSA ist es die Adresse Single Phase Systems Three Phase / Three Wire Systems Neutral TWOWIRE THREEWIRE WYE TEE DELTA OPENDELTA WYE TEE HIGH LEG DELTA OPENDELTA Bei CSA stimmen die Nummern der Certification Reports in der CSADatenbank nicht immer mit den Nummern der Approbationsakten, die Eaton ausgehändigt wurden, überein. Deshalb sollte man bei der Nutzung der CSADatenbank die Class Number (von der Auswahlseite im Hauptkatalog) eingeben. Aber auch die CSAFile No. von der Katalogseite wird zum direkten Zugang führen. In den Certification Reports in den Datenbanken der Approbationsgesellschaften kann man in der Regel nur sehen, ob ein Gerät approbiert ist und nicht die approbierten Daten. Für Produkte mit Approbationen als Weltmarktgeräte findet man weitere technische Daten am Ende des jeweiligen KatalogKapitels, wo auch die IEC/ENDaten dargestellt werden. Obwohl die Schütze und Motorstarter ebenfalls als Weltmarktgeräte approbiert sind, gibt es für diese Produkte besondere Auswahlseiten, die die nordamerikanischen Spannungen und die approbierten HPLeistungen berücksichtigen. Da bei Exportmaschinen und anlagen häufig Motoren mit kwleistungen verwendet werden, muss man damit rechnen, dass die Inspektoren die kwleistungen in HPLeistungen 30 umrechnen und dann dem NEC/CEC die Normströme für die nächst größeren StandardMotoren mit Leistungsangaben in HP entnehmen. Das kann u. U. dazu führen, dass größere Leitungsquerschnitte notwendig werden. Deshalb sollte der Projekteur von vorn herein diesen Dimensionierungsweg einhalten. Ergänzend sind nach den nordamerikanischen Codes und Standards oft weitere Korrekturfaktoren für die Dimensionierung von Komponenten und Leitungen zu beachten, die man IEC/EN nicht kennt. Für die NordamerikaVarianten der Leistungsschalter NZM und Molded Case Switches NS NA enthält der Hauptkatalog umfangreiche Auswahlseiten mit der Kopfleiste Leistungsschalter für UL/CSA, IEC. Hier werden z.b. Schalter mit fest eingestellten Überlastauslösern (NZM AF NA) angeboten, die man in Nordamerika in Motorstartern für größere Motorleistungen mit einem Schütz und Überlastrelais kombiniert (3KomponentenMotorstarter). Schalter mit fest eingestellten Überlastauslösern sind in IEC/ENLändern unüblich. Die Schalter der Baugröße NZM..2..NA decken zusätzlich die Strombereiche der Schalter NZM..1..NA ab, um beispielsweise für kleine Ströme auch hohe Schaltleistungen bereitzustellen. Insgesamt gibt es mehr Schaltertypen für den nordamerikanischen Markt als für den IEC/ENMarkt. Die Auswahlseiten für die speziellen Geräte für den NAMarkt enthalten alle für die Schalterauswahl notwendigen Daten. Weitere, selten für die Projektierung benötigte Daten findet man am Ende des Kapitels, bei den Technische Daten. Für die komplexe LeistungsschalterAuswahl sind mehr Informationen erforderlich, als für andere Geräte. Deshalb werden in der Spalte Information relevant for export to North America weitere wichtige Angaben gemacht. Es wird dargestellt, ob der Einsatz in Feeder Circuits und/oder in Branch Circuits zulässig ist oder ob die Schalter als strombegrenzende Schalter approbiert sind ( Current Limiting ). Es werden Verweise auf die Listenseiten gegeben, auf denen die Auslösekennlinien und die Kennlinien der 30 HP = Horse Power = PS = Pferdestärke Three Phase / Four Wire Systems Neutral [ in Anlehnung an ANSI C84.1 ] Neutral Neutral Neutral Bild 7: Einige moderne, kleine IEC/ENSchaltgeräte dürfen nur in Netzen mit einer Slash Voltage, z. B. bei 480Y/277 V eingesetzt werden. Diese Spannung setzt ein starr geerdetes SternNetz voraus. Dieses Netz darf mit oder ohne Neutralleiter ausgeführt sein. Durchlasswerte bei nordamerikanischen Spannungen dargestellt werden. Für Leistungsschalter mit dem Typenzusatz CNA (Regognized Components) wird z.b. als Condition of Acceptability, CoA angegeben, dass diese Schalter immer mit einem Schütz und Motorschutzrelais kombiniert werden müssen. Die MotorstarterAuswahltabellen im Katalog erleichtern die Suche. Erst für diese kompletten Kombinationen dürfen dann Angaben über das Schaltvermögen (SCCR) 31 gemacht werden. Elektrische Spannungsarten und Netzformen in Nordamerika Für den Einsatz einiger Geräte, z.b. die Motorschutzschalter, bestimmte Motorstarter, einige Leistungsschalter, ist es wichtig die max. zulässige Full Voltage 32 (z.b. 480 V, 600 V) oder die Slash Voltage 33 (z.b. 480Y/277 V, 600Y/347 V) 34 zu kennen. Geräte, für die die Approbation Slash Voltages vorschreibt, dürfen ausschließlich an starr geerdeten Sternnetzen eingesetzt werden (Bild 7). Diese Netze dürfen mit oder ohne Neutralleiter installiert sein. Das geerdete Sternnetz ist nicht negativ zu bewerten. Diese Netzform ist mit Neutralleiter in den meisten europäischen Ländern die überwiegend anzutreffende Netzform. Viele, vor allem neuere Netze wurden auch in den USA und in Kanada so aufgebaut. Die Spannungen 277 V oder 347 V sind keine üblichen Nennspannungen für 1phasige Betriebsmittel oder Steckdosenstromkreise im häuslichen Bereich, aber diese Spannungen werden durchaus für 1phasige Beleuchtungsanlagen im gewerblichen und industriellen Bereich eingesetzt. Das Problem für den Maschinenexporteur ergibt sich dadurch, dass er häufig nicht die am Betriebsort vorhandene Netzform ermitteln kann. Dann kann der in diesem Aufsatz etwas später beschriebene Anpasstrafo, den man häufig in Kanada einsetzt, helfen. Oder man muss bei der Projektierung vom ungünstigen Fall ausgehen und für eine Full Voltage planen. Im Angebot für eine Maschine sollte man eine deut 31 Short Circuit Current Rating (SCCR) = der prospektive symmetrische Fehlerstrom bei Nennspannung, mit dem ein Gerät oder ein System verbunden werden kann, ohne einen Schaden zu erleiden, der definierte Akzeptanzkriterien überschreitet. Entspricht dem Interrupting Rating =Schaltvermögen. 32 Spannung Phase Phase 33 Spannung Phase Neutralleiter, der Ausdruck SlashVoltage kommt von dem Schrägstrich Slash 34 Eine Zulassung für 600Y/347 V deckt nicht 480 V ab, die 480 V müssen vom Hersteller zusätzlich nachgewiesen werden. 10

11 Geräte für die Energieverteilung (Distribution Equipment) große Luft und Kriechstrecke einsetzbar in Circuits einsetzbar als Branch Circuit Protective Device (BCPD) einsetzbar als Hauptschalter/Netztrenneinrichtung in Maschinensteuerungen* Leistungsschalter (UL489, CSAC22.2 No. 509) Leistungstrenner (UL489, CSAC22.2 No. 509) Lasttrennschalter (UL98, CSAC22.2 No. 404) Sicherungen (UL248, CSAC22.2 No. 248) Sicherungslasttrenner (UL98, CSAC22.2 No. 404) Industrieschaltgeräte (Industrial Control Equipment) normale Luft und Kriechstrecke Feeder, Branch Feeder, Branch Feeder, Branch Feeder, Branch Feeder, Branch x x x x x x x Schütze Hilfsschütze Motorschutzschalter Nockenschalter Befehls und Meldegeräte elektronische Geräte und Syteme** (alle nach UL508, UL60947 und CSAC22.2 No. 14) Branch Control Branch Branch, Control Control Control Control nur als UL508 Type E, UL508 Type F Starter für den einzelnen Motorabgang * nach UL508A, NFPA 79 ** nach CSAC22.2 No. 142M1987 Tabelle 5: Unterscheidung in Nordamerika zwischen den Gerätearten Distribution Equipment und Industrial Control Equipment. Für Distribution Equipment werden große Luft und Kriechstrecken verlangt und für Industrial Control Equipment reichen normale Luft und Kriechstrecken. UL steht jeweils für die Normen der USA und CSA... kennzeichnet die Normen Kanadas. Die höchsten Anforderungen werden an Distribution Equipment gestellt. Die Begriffe Feeder und Branch Circuits werden noch erläutert. Branch Circuit Protective Devices werden, wie später erläutert, an der Grenze zwischen Feeder und Branch Circuits als Schutzorgane für die Abgangsstromkreise eingesetzt. Für diese Geräte werden auch wieder große Luft und Kriechstrecken verlangt. liche Aussage dazu machen, für welche Spannung man eine Maschine anbietet. Dann hat man die Chance, einen anderen Preis zu kalkulieren, falls der Kunde eine Maschine für eine andere Spannung/Netzform geliefert bekommen will. In Nordamerika werden Betriebsmittel in Drehstromnetzen fast immer 3polig geschaltet. Geräte für Full Voltages dürfen in Stern und in Dreiecknetzen, unabhängig von der Art einer Erdung eingesetzt werden. Manche Schalt und Schutzgeräte können auch kombiniert für kleinere Full Voltages und für größere Slash Voltages zugelassen sein, z.b. jeweils teilweise zugelassen für 480V und für 600Y/347 V. Die tatsächlich verwendete Spannung (hier im Beispiel: 600 V) ist in diesen Fällen entscheidend für die zulässige Netzform (hier in Beispiel: geerdetes Sternnetz). Wenn in einer Schaltanlage lediglich ein einziges Gerät nur für eine SlashVoltage eingesetzt werden kann, muss diese SlashVoltage (Schreibweise: Y/ V) auf dem Leistungsschild der Schaltanlage angegeben werden. Alle Schalt und Schutzgeräte dürfen Gleichspannungen, unabhängig von der Spannungshöhe, nur dann schalten, wenn sie dafür geprüft, approbiert und auf dem Leistungsschild gekennzeichnet wurden. Einige Geräte beherrschen die in Kanada häufig vorkommende Spannung von 600 V nicht. Das kann selbst dann zutreffen, wenn diese Geräte nach IEC/EN bis 690 V eingesetzt werden dürfen. Die Einschränkungen hängen mit den abweichenden Prüfbedingungen nach den nordamerikanischen Standards zusammen. Viele Kunden setzen bei Exporten nach Kanada Anpasstransformatoren 600/480 V oder 600/400 V ein, um Einschränkungen bei der Projektierung, wegen der hohen Spannung von 600 V, zu umgehen. Beim Einsatz von Transformatoren mit getrennten Wicklungen kann gleichzeitig auf deren Sekundärseite ein eigenes, geerdetes Sternnetz gebildet werden, um in der Maschine auch Geräte einsetzen zu dürfen, die lediglich für SlashVoltages zugelassen sind. Für den Einsatz von Anpasstransformatoren ergeben sich durch die notwendige, installierte Leistung der Maschine wirtschaftliche Grenzen. Für ganz große Maschinenanschlusswerte bietet es sich an, über den Anlagenbetreiber und den Stromlieferanten Einfluss auf eine günstigste Auswahl des Netztrafos zu nehmen. Die meisten nordamerikanischen KomponentenStandards lassen zzt., als maximale ACSpannung in Niederspannungsanlagen 600 V zu. Man hat jetzt erkannt, dass diese maximale Spannung für neue Technologien mit hohen Leistungen, wie Photovoltaik oder Windpower, nicht mehr ausreicht. Hier werden z. Z. neue Standards erarbeitet, die zukünftig höhere Niederspannungen zulassen werden. Das wird man z.b. zukünftig auch bei der UL 489 ändern müssen. Beim Einsatz von Schalt und Schutzgeräten irritieren häufig die Spannungsangaben von 115 V bzw. 120 V, 230 V bzw. 240 V, 460 V bzw. 480 V, 5 V bzw. 600 V. Die jeweils höhere Spannungsangabe ist die NominalNetzspannung im Versorgungs/ Verteilungsnetz 35 des Energieversorgungsunternehmens. Ab dem Übergabepunkt zur VerbraucherAnlage 36 spricht man bis zum Anschlusspunkt des Betriebsmittels, mit dem jeweils niedrigeren Spannungswert, von der Verbrauchsspannung 37. Eine weitere, nordamerikanische Besonderheit: an ein Netz mit einer Nennspannung von 480 V werden immer Motoren angeschlossen, die lediglich für 460 V dimensioniert wurden. Für die anderen Spannungspaare gilt das analog. In den NAMotorstartertabellen gibt Eaton für seine Geräte aus der Moeller series, 35 Service Voltage 36 Point of Connection, Point of Common Coupling 37 Utilization Voltage 11

12 zur Vereinfachung der Auswahl, beide Spannungswerte an, obwohl Motoren für z.b. 480 V unüblich sind. Energieverteilung Im Zusammenhang mit den Approbationen müssen den Anwendern/Kunden viele Informationen übermittelt werden. Die wichtigsten Infos stehen auf den Leistungsschildern der Geräte und im Katalog. Bei einigen Geräten findet man weitere Informationen, die hauptsächlich für die Montage von Bedeutung sind, in den, den Geräten beigepackten Montageanleitungen AWA bzw. IL 38. Die notwendigen Informationen werden in den Standards festgelegt oder sie werden fallweise von den Approbationsgesellschaften in den Approbationsakten vorgeschrieben. Zur Sicherstellung der großen Luft und Kriechstrecken für Feeder Circuits sind bei Leistungsschaltern manchmal Isolierstoffteile und Abdeckungen erforderlich, die unbedingt montiert werden müssen. Die Montageanleitungen sollten wegen der Produzentenhaftung, für das Gerät, aber auch für die damit ausgerüstete Schaltanlage, als Teile der technischen Dokumentation an den Endkunden und Betreiber weitergeleitet werden. Einspeisung Maschine Anlage Prozess Eingabe Verarbeitung Ausgabe Stellglieder Sensorik Dialog Mensch / Maschine Leistungsteil Codes und Standards in Nordamerika In Nordamerika ist, wie auch bei IEC und europäischen Normen, zu unterscheiden zwischen KomponentenStandards und ErrichtungsStandards. KomponentenStandards (z.b. UL 489 [6], UL 508 [7], UL 508C [8], UL 1077 [9]) richten sich überwiegend an die Hersteller von Komponenten, während sich die Errichtungs Standards (z.b. UL 508A [10], NFPA 79 [11]) hauptsächlich an die Verarbeiter dieser Komponenten richten. In Kanada fehlen z. T. einzelne Errichtungsstandards. Die einzuhaltenden Anforderungen sind aber nicht so übersichtlich in den CEC und in den CSA Standards integriert. Es empfiehlt sich durchaus die US Errichtungsstandards als Projektierungshilfe anzuwenden, da sie ähnliche Forderungen stellen. Komponentenhersteller und die Verarbeiter von Schalt und Schutzgeräten sollten jeweils über Grundkenntnisse zu den Standards verfügen, die hauptsächlich die andere Zielgruppe ansprechen. Zusätzlich zu den Codes und den nationalen Standards der USA und Kanadas kann es weitere Vorgaben von einzelnen Bundesstaaten, Provinzen oder größeren Städten geben, die der Verarbeiter der Komponenten bei Lieferungen in diese Regionen ebenfalls berücksichtigen muss. In den USA wenden nicht alle Bundesstaaten den jeweils neuesten NEC an. Es empfiehlt sich, frühzeitig zu klären welche Codes und Standards, mit welchem Ausgabedatum anzuwenden sind. Auch hier kann es gut sein, bereits im Angebot für eine Maschine eindeutig anzugeben, welche Codes und Standards man als Lieferant erfüllen wird. Gerätearten in Nordamerika In den USA und in Kanada unterscheidet man, auch in Bezug auf die im Hauptkatalog angebotenen Geräte, zwischen Geräten zur Energieverteilung (Distribution Equipment) und Geräten zum Schalten und Schützen von industriellen Verbrauchern (Industrial Control Equipment) (Tabelle 5 39 ): Geräte für die Energieverteilung (Distribution Equipment) Dazu gehören z.b.: Leistungsschalter (UL 489, CSAC22.2 No. 509 [12]), Leistungstrenner (UL 489, CSAC22.2 No. 509), Lasttrennschalter (UL98, CSAC22.2 No. 404), Sicherungen (UL 248, CSAC22.2 No.248), 38 AWA = Aufstellungs und Wartungsanweisung, IL = Instructional Leaflet 39 Die Tabelle gibt bereits Hinweise auf später beschriebene Auswahlkriterien Bild 8: Prinzipiell besteht die elektrische Ausrüstung von Maschinen und Anlagen aus mehreren Funktionsgruppen. Je nach Größe und Leistung der Maschine/Anlage werden alle Bauteile in einem kleinen Gehäuse zusammengefasst oder bei großen Maschinen/Anlagen werden einzelne Funktionsgruppen, z. B. für die Verdrahtungsoptimierung oder zur Bildung von Lastzentren, dezentralisiert. Die Dezentralisierung kann Sicherheitsverriegelungen, z. B. Türverriegelungen, Freischaltung usw., schwieriger realisierbar machen. Im Industrial Control Panel werden Distribution Equipmet und Industrial Control Eqipment gemischt eingesetzt. Sicherungslasttrenner (UL98, CSAC22.2 No. 404). Diese Geräte sind sehr robust in ihrer Bauart und sie besitzen größere Spannungsabstände als die übrigen Schaltgeräte (bei V: 1 Zoll = 25,4 mm Luftstrecke und 2 Zoll = 50,8 mm Kriechstrecke). In Schaltanlagen zur Energieverteilung (Switchgear, Switchboards, Panelboards) dürfen für die Einspeisung und für die Abgänge nur diese Geräte verwendet werden. Darüber hinaus werden diese Komponenten aber auch in Industriesteuerungen z.b. als Hauptschalter oder Schutzschalter in Motorstromkreisen und in anderen Laststromkreisen eingesetzt. Die Prüfvorschriften für diese Geräte werden besonders streng gehandhabt und die laufende Fertigung unterliegt einer regelmäßigen Kontrolle durch Inspektoren der Prüfgesellschaften. Die Typenprüfungen für Leistungsschalter mit UL und CSA Approbation gehören zu den schärfsten Prüfungen in der Welt. NALeistungsschalter von Eaton haben alle diese Prüfungen erfolgreich bestanden. Industrieschaltgeräte (Industrial Control Equipment) Dazu zählen z.b. Geräte nach UL 508, CSAC22.2 No. 1405: Schütze, Hilfsschütze, Motorschutzrelais, Motorschutzschalter, Nockenschalter, Befehls und Meldegeräte, elektronische Geräte und Systeme und frei programmierbare Steuerungen nach CSAC22.2 No. 142M Ab 2012: CSAC22.2 No. E

13 Beispiel: f x mm Kriechstrecken spacing over surface, creepage distance Luftstrecken spacing through air, clearance, air gap leitende Teile live parts Bild 9: Die Grenze zwischen Branch und Feeder Circuits bilden die Branch Circuit Protective Devices. Man sieht von der Last her in Richtung der Einspeisung. Das in Blickrichtung letzte Schutzorgan, das den Abgangsstromkreis schützt ist das BCPD. Bei UL 508 Type E und UL 508 Type FMotorstartern bilden die Eingangsklemmen der Schutzschalter die Grenze zwischen Branch und Feeder. Sie müssen große Luft und Kriechstrecken aufweisen. Leistungsschalter und bestimmte Sicherungen erfüllen generell die Anforderungen an die großen Luft und Kriechstrecken. Diese Geräte sind kleiner in ihrer Bauart und die Spannungsabstände sind nicht so groß wie bei den Geräten zur Energieverteilung. Auch bei diesen Geräten wird die laufende Fertigung von Inspektoren der Prüfstellen kontrolliert; die Kontrollbestimmungen sind hier jedoch nicht so weitgehend wie bei den Leistungsschaltern. Diese Industrieschaltgeräte werden vorwiegend in elektrischen Steuerungen eingesetzt, in Motorstromkreisen und Verbraucherstromkreisen jeglicher Art, in Motorstarterverteilungen (Motor Control Centers) und zur Ergänzung in Anlagen für die Energieverteilung. Sie können in Steuerungen (Industrial Control Panels) direkt mit Geräten zur Energieverteilung kombiniert werden, z.b. mit Leistungsschaltern als Hauptschalter oder in einem Motorabgang (Bild 8). Arten der Stromkreise in Nordamerika In Nordamerika unterscheidet man bei den Hauptstromkreisen zwischen Feeder Circuits 41 und Branch Circuits 42 (Bild 9). In Feeder Circuits werden große Luft und Kriechstrecken (Bild 10, Tabelle 6), wie z.b. nach UL 489, verlangt. Die Grenze zwischen den beiden Arten der Stromkreise bildet jeweils das Branch Circuit Protective Device, BCPD 43. Branch Circuit Protective Devices müssen zumindest auf der Eingangsseite große Luft und Kriechstrecken aufweisen. Typische BCPD s von Eaton sind die Leistungsschalter NZM NA, PKZM4 CB, FAZ NA, FAZ RT (Tabelle 7) oder bestimmte Schmelzsicherungsarten. Bei der Auswahl der BCPD s werden häufig Projektierungsfehler gemacht. In Nordamerika müssen Leistungsschalter mit einer Stromflussrichtungsangabe LINE und LOAD markiert werden, wenn sie nicht für eine beliebige Stromflussrichtung zugelassen wurden. Die Schalter dürfen dann nur von oben eingespeist werden. Die vorgeschriebene Einspeiseseite muss mit dem Wort LINE gekennzeichnet sein. Bei den Schaltern von Eaton aus der Moeller series gibt es diese Einschränkung nicht. 41 Feeder Circuits sind im weitesten Sinne EinspeiseStromkreise 42 Branch Circuits sind Lastabgänge 43 BCPD = Abgangsschutzschalter Bild 10: Kriechströme fließen über die Oberflächen von Isolierstoffen, besonders bei hoher Luftfeuchtigkeit und Verschmutzung. Große Luftstrecken verhindern Überschläge durch die Luft zwischen Teilen unterschiedlicher Polarität. Nach UL 489 müssen die Kriechstrecken für 480 oder 600V fast 51 mm betragen. Zum Beispiel müssen bei einem 50 mm breiten, 3poligen Gerät diese großen Kriechstrecken in der Breite 3mal vorhanden sein. Das lässt sich nur mit Nuten und Stegen realisieren. Nach Einschränkungen wird oft gefragt, obwohl auch im Katalog, bei den technischen Daten, darauf hingewiesen wird. UL 508 Type E oder UL 508 Type FMotorstarter sind als BCPD s lediglich für einzelne Motorabgänge und für keine anderen Lastarten einsetzbar. Steuerstromkreise werden als Control Circuits bezeichnet. In Motor Control Center (MCC) wird die Steuerspannung oft dezentral in jedem Einschub erzeugt. Leistungsangaben für Industrieschaltgeräte Man muss unbedingt beachten, dass die IEC/ENLeistungsdaten auf Geräten oder im Katalog nicht für die Dimensionierung der Geräte für den Einsatz in Nordamerika zugrunde gelegt werden dürfen. Es dürfen ausschließlich die approbierten Daten angewendet werden. Ähnlich wie es nach IEC und EuropaNormen Gebrauchskategorien für NiederspannungsSchaltgeräte gibt, hat man in den USA und in Kanada für Industrieschaltgeräte Gebrauchsarten für die verschiedenen Arten von zu schaltenden Lasten definiert. Jeder Gebrauchsart ist eine LastKennzeichnung zugeordnet, die auf dem Leistungsschild des Geräts bzw. in den technischen Daten zum Gerät erscheint und die damit seinen Verwendungszweck bestimmt. Die Tabelle 8 zeigt eine Übersicht dieser Zuordnung. Luft und Kriechstrecke im Einspeisebereich (Feeder circuit) Quelle: UL508A Tabelle V V V Luftstrecke 12,7 mm 19,1 mm 25,4 mm Kriechstrecke 19,1 mm 31,8 mm 50,8 mm zwischen stromführenden 12,7 mm 12,7 mm 25,4 mm Teilen und geerde ten Metallteilen Luft und Kriechstrecke im Abgangsbereich (Branch circuit) Quelle: UL508A Tabelle V V V Luftstrecke 3,2 mm 6,41 mm 9,5 mm Kriechstrecke 6,4 mm 9,5 mm 12,7 mm zwischen blanken stromführenden Teilen und dem Gehäuse 12,7 mm 12,7 mm 12,7 mm Tabelle 6: Allgemeine Luft und Kriechstrecken, die in Feeder bzw. Branch Circuits eingehalten werden müssen. Für die USA und Kanada ist überwiegend der höchste Spannungsbereich zu berücksichtigen. 13

14 Kurzschluss und Überlastschutz einsetzbar für den Eignung für Haupt und Nebenanwendungen verschiedener Schutzschalter Hauptanwendungen Nebenanwendungen Kurzschlussschutz Anlagenschutz Kabelschutz Generator, Trafoschutz Selektivschutz mit verzögertem Kurzschlussauslöser Tabelle 7: Die Tabelle zeigt, für welche Anwendungen die verschiedenen Schalter eingesetzt werden können. Zum Teil sind zusätzliche Schalt und Schutzgeräte notwendig. Wirtschaftliche oder technische Gründe können einzelne Einsatzmöglichkeiten ausschließen. Die Spalten Generator, Trafoschutz und Selektivschutz enthalten nicht alle Möglichkeiten, so können z. B. auf der untersten Ebene des Selektivschutzes alle unverzögerten Leistungsschalter eingesetzt werden. Beim Trafoschutz können z. B. FAZ NA eingesetzt werden, wenn ein SCCR von 10 oder 14 ka ausreicht. Bei nichtmotorischer Last sind meisten nur Leistungsschalter oder Sicherungen zulässig. Außer NS...NA sind alle anderen Geräte in der Tabelle Leistungsschalter, die sehr universell einsetzbar sind. Motorschutz Hauptschalter Not Aus Typ Alle Schalter entsprechen UL489 und CSAC22.2 No. 5. Es sind Leistungsschalter oder Molded Case Switches Einsatz im Feeder Circuit im Branch Circuit als Branch Circuit Protective Device (BCPD) x x (x) 3) (x) 6) (x) 6) FAZ...NA(RT) x x x x x (x) 3) (x) 6) (x) 6) PKZM4..CB x x x 1) x x NS...NA x x x 2) (x) 3) (x) 5) (x) 5) NZM..S..CNA x (x) 5) x 2) (x) 3) (x) 5) (x) 5) NZM..SE..CNA x (x) 5) x x (x) 3) x x NZM..AF..NA x x x x x (x) 3) x x NZM..AEF..NA x x x x x x x (x) 3) x x NZM..VEF..NA x x x x x (x) 3) x x NZM..A..NA x x x x x (x) 3) x x NZM..AE..NA x x x x x x x (x) 3) x x NZM..VE..NA x x x x x x 4) x x NZM..ME..NA x x x (x) bedingt einsetzbar 1) nur Eigenschutz des Schalters bis zu den angegebenen maximalen Kurzschlussströmen 2) nur einsetzbar, nach nordamerikanischen Codes und Standards in approbierten Motorstartern (Listed or Certified Combination Motor Controllers) 3) nur in Kombination mit geeignetem Schütz und Motorschutzrelais 4) Schalter wird üblicherweise mit einem Schütz zum Motorstarter kombiniert 5) nur für einzelne Motorstarter 6) nicht geeignet als ZuleitungsHauptschalter (Supply Circuit Disconnecting Means) nach NFPA79 und UL 508A (Industrial Machinery) Motorschütze DILM und Spezialschütze DIL Diese Geräte sind in Nordamerika Industrieschaltgeräte (Industrial Control Equipment nach UL 508 und CSAC222 No. 1405). Der nordamerikanische Besteller verlangt in Nordamerika entweder Motorschütze mit sogenannten NEMASizes (NEMA Größen) 44 oder er bestellt sie zum Schalten von Motoren, für die er Leistungsangaben in HP (PS) macht. Bei den NEMA Sizes sind allen nordamerikanischen Normspannungen entsprechende Motornennleistungen in HP zugeordnet, sowie ein thermischer Dauerstrom. Eine Übersicht der Leistungen in HP und der Dauerströmen, die den NEMAGrößen zugeordnet sind, gibt die Tabelle 9, Drehstromschütze nach NEMA. In den Kapiteln des Hauptkatalogs sind die Schütze bzw. Motorstarter von Eaton mit den für Nordamerika approbierten HP (PS)Leistungen dargestellt. Wenn man Motoren mit Leistungen in kw einsetzt, muss man wie bereits erläutert, die Leistung in HP umrechnen. Für die Leitungsdimensionierung werden nicht die tatsächlichen Ströme von den Leistungsschildern der Motoren verwendet, sondern man muss die Ströme von Normmotoren aus dem NEC berücksichtigen. Für die Leitungsdimensionierung werden diese Ströme aus dem NEC noch einmal mit dem Faktor 1,25 multipliziert, um mit dem Resultat den Leitungsquerschnitt zu bestimmen. Durch diese großzügige Dimensionierung und die Tatsache, dass an ein 44 NEMA = National Electrical Manufacturers Association (USA, NEMA.org) Netz mit einer Nennspannung von 480 V Motoren mit einer Nennspannung von 460 V angeschlossen werden (Differenz ca. 4 %), erspart man sich die Berechnung des Spannungsfalls. Das gilt analog bei den übrigen Netzspannungen. Bei langen Leitungen sollte man vorsichtshalber den Spannungsfall trotzdem überschlägig berechnen. Eine Projektierungstabelle im Hauptkatalog ordnet den Leistungsschützen Auswahldaten für nichtmotorische Anwendungen (Special Purpose Ratings) zu. Es stehen für Special Purpose Applications auch spezielle, approbierte Schütze, wie DILH, DILL, DILK, DILMF 45 zur Verfügung 46. Man muss beachten, dass bei nichtmotorischen Lastarten nach NEC und CEC meistens lediglich Leistungsschalter oder Sicherungen als Schutzorgane zugelassen sind. Motorschutzschalter oder auch die UL 508 Type E und Type FStarter sind ausschließlich für MotorStromkreise zugelassen. Kombination Schütz und Überlastrelais ( Non Combination Motor Starter ) Zunächst ist es wichtig zu wissen, dass der nordamerikanische Kunde unter der Kombination Schütz und Überlastrelais einen Non Combination Motor Starter versteht und für 45 DILMF sind spezielle Schütze, die den Anforderungen des Standards SEMI F47 der amerikanischen HalbleiterIndustrie entsprechen. http// org/eu 46 In Amerika besitzen Special Purpose Contactors z. T. auch besondere Bauformen (z.b.1 oder 2polig). 14

15 LastKennzeichnung Angaben auf dem Betriebsmittel/Gerät 1) Motors Horsepower (HP) (Motoren) 2) Coils (Spulen in Hilfs und Steuerstromkreisen) 3) Resistance (heating) (Widerstand, Heizung) 4) Incandescent lamps (Glühlampen) 5) Ballast (electric discharge lamps) (Drosseln, elektrische Entladungslampen) 6) General Use * (Allgemeine Verwendung) Coils: Volts, Frequency Control Circuit Contacts: Standard Pilot Duty or Heavy Pilot Duty (Spulen: Spannung/Frequenz Hilfskontakte: normale Schaltleistung oder hohe Schaltleistung) Amperes, restistance only (A, nur Widerstände) Amperes or Watts, Tungsten (A oder Watt, WolframGlühfaden) Amperes, ballast (A, Drosseln) Amperes (A) * Die Gruppe General Use gilt für allgemeine Anwendungen und entsprcht der IEC/ENKategorie AC1. Maximalwerte für die Schutzorgane ausgenutzt werden. Die besten Ergebnisse erzielt man in Bezug auf das SCCR, wenn die Nennströme von Schütz und Schutzorgan möglichst gleich groß sind. Die meisten exportierenden Firmen bevorzugen schmelzsicherungslose Lösungen. Da die Bestimmung des Overall Short Circuit Current Rating bei der Maschinensteuerung nach UL 508A und NFPA 79 Pflicht geworden ist, wurden bei Eaton weitere umfangreiche Prüfreihen für Non Combination Motor Starters und Combination Motor Starters gestartet. In der Vergangenheit wurden hauptsächlich die Schaltvermögen bei 600 V ermittelt, weil diese Spannung die Anwendungen mit 480 V abdeckt. Die Spannungshöhe hat einen sehr hohen Einfluss auf das erreichbare Schaltvermögen. Mit Prüfungen bei 480 V kann man deutlich bessere Ergebnisse erzielen, die jetzt an Bedeutung gewonnen haben. Deshalb wird jetzt auch gezielt bei dieser in den USA hauptsächlich eingesetzten Spannung geprüft. Tabelle 8: Arten der zu schaltenden Last (Gebrauchsarten) diese Kombination die gleichen Bestellangaben wie für Motorschütze macht (Bild 11). Komplette Kombinationen, bestehend aus Schütz und Überlastrelais, werden im Katalog in einer Auswahltabelle dargestellt. Es ist im Laststromkreis zusätzlich ein Kurzschlussschutzorgan, also Schmelzsicherungen oder ein Leistungsschalter, erforderlich. Im Katalog wird jeweils die maximal zulässige Größe dieser Schutzorgane angegeben. Um brauchbare SCCRErgebnisse zu erreichen, sollten nicht die Bild 11: Schütz und Motorschutzrelais sind in Nordamerika ein Non Combination Motor Starter NEMAGrößen für Schütze nach NEMA ICS 2 Drehstromschütze nach NEMA Dauerstrom NEMASize (NEMAGrößen) Leistungsdaten* 1phase 115 V 60 Hz 230 V 60 Hz 3phase 200 V 60 Hz 230 V 60 Hz 460 V 60 Hz 5 V 60 Hz A HP (PS) HP (PS) HP (PS) HP (PS) HP (PS) / / / / / / / * Leistungsdaten für Motoren mit einer Drehzahl, ohne Tippen, Reservieren und Gegenstrombremsen: (HP ~ PS) Tabelle 9: Drehstromschütze nach NEMA. Nordamerikanische NEMAGrößen (NEMASizes) für Schütze. Einer NEMAGröße sind bestimmte Ströme und für unterschiedliche Spannungen bestimmte Leistungen fest zugeordnet. Alle Werte müssen von einem Gerät beherrscht werden, um der NEMAGröße zu entsprechen. Bei dieser Zuordnung wird die Leistungsfähigkeit der Schütze nicht optimal genutzt. 15

16 Motor Starter ( Combination Motor Starter ) Der Motorstarter europäischer Art, der alle Geräte für den Kurzschlussschutz, Überlastschutz und zum betriebsmäßigen Schalten des Motors zusammenfasst (z.b. Leistungsschalter und Schütz und Überlastrelais), wird in Nordamerika als Combination Motor Starter bezeichnet (Bild 12). Solch ein Motorstarter ist wie eine Kleinsteuerung mit allen dazugehörigen Einzelgeräten zu projektieren. Die Auswahl erfolgt, wie vorher beschrieben, nach Auswahlhilfen im Katalog. Eaton bietet verschiedene Varianten für die elektrische und teilweise auch für die mechanische Verbindung zwischen den Komponenten der Motorstarter an. Die effizienteste Verbindung erfolgt mit den Verbindungssets der Kombistecktechnik (Bild 13). Alle zulässigen Verbindungstechniken, mit Drähten oder verschiedenartigen Verbindungsbausteinen von Eaton sind approbiert. Das gilt auch für den Aufbau der Starter auf Sammelschienenadapter im System SASY 60i. IEC/EN Motorschutzschalter Motorschutzschalter nach IEC und EN können in Nordamerika, unabhängig vom Fabrikat, nicht in gleicher Weise eingesetzt werden, wie es nach den internationalen und europäischen Produkt und Errichtungsnormen üblich ist. Diese weltweit bewährten Schutzschalter, die Monat für Monat von mehreren Herstellern in gewaltigen Stückzahlen produziert werden, sind nach den bestehenden Standards in Nordamerika, lediglich als Manual Motor Controllers oder Manual Motor Protectors zu bewerten. Mit dieser Bewertung sind Besonderheiten verbunden, die nachfolgend beschrieben werden und die unbedingt beachtet werden müssen. Die Motorschutzschalter werden nach UL 508 und CSAC22.2 No bewertet und approbiert. Obwohl sich die Schalter nach IEC und EN auch als kleine Hauptschalter/Netztrenneinrichtungen bewährt haben und obwohl die Schalter für kleine Stromstärken von Eaton sogar eigenfest sind, werden die integrierte Kurzschlussschutzfunktion und die Trennfunktion der Motorschutzschalter in Nordamerika nicht anerkannt. Deshalb muss der approbierte Schalter und der gesamte Stromkreis zusätzlich durch einen von UL bzw. CSA zugelassenen Leistungsschalter oder durch Sicherungen gegen Kurzschluss geschützt werden. Das sind Maßnahmen, die Schaltanlagen unnötig teurer machen. Der Motorschutzschalter kann, ohne die später erläuterten zusätzlichen Maßnahmen, nicht als Branch Circuit Protective Device (BCPD) eingesetzt werden. In Feeder Circuits kann er, wie alle UL 508Komponenten erst recht nicht eingesetzt werden. Obwohl man den tatsächlich im Motorschutzschalter vorhandenen Kurzschluss auslöser ignoriert, wird dieser im Störungsfall natürlich den Schalter auslösen. Der Schalter muss nach der Beseitigung eines Kurzschlusses wieder eingeschaltet werden. Es kann sein, dass die sehr schnellen Motorschutzschalter auslösen und den Strom Bild 12: Der Motorstarter, der alle Geräte für den Kurzschlussschutz, Überlastschutz und zum betriebsmäßigen Schalten des Motors zusammenfasst (z. B. Leistungsschalter und Schütz und Überlastrelais), wird in Nordamerika als Combination Motor Starter bezeichnet. Solch ein Motorstarter ist wie eine Kleinsteuerung mit allen dazugehörigen Einzelgeräten zu projektieren. Bild 13: Effiziente Verbindung der Komponenten eines Motor Starters mit der Kombistecktechnik. Diese Verbindungstechnik ist für Nordamerika genau so approbiert, wie auch die Verbindung der Komponenten mit Einzeldrähten oder mit elektrischen Kontaktbausteinen. Vor dieser Kombination ist in Nordamerika ein Vorschaltschutzorgan einzusetzen oder der Motorschutzschalter muss auf der Eingangsseite mit der Zusatzklemme BK25/3PKZ0E ausgerüstet werden. (siehe Bild 19) unterbrechen, bevor die zusätzlichen, vorgeschalteten Schutzorgane ansprechen. Das zusätzliche Kurzschlussschutzorgan kann für den Schutz einzelner Motorstarter/Motorschutzschalter eingesetzt werden, es darf aber auch den Gruppenschutz für eine Gruppe von Motorschutzschaltern/Motorschutzstartern übernehmen (Bild 14), wenn diese, wie bei Eaton zusätzlich als Suitable for Group Installations 47 approbiert wurden. Motorschutzschalter PKZM0 und PKZM4 besitzen zusätzlich auch noch Approbationen als Tap Conductor Protectors. Für den PKE sind diese Approbationen eingeleitet. Die Größe des Vorschaltorgans, der beteiligten Motorschutzschalter, sowie die Leitungsquerschnitte der Zuleitung und der Motorleitungen müssen bei der Projektierung koordiniert werden. Bei Group Installations sind besondere Verdrahtungsregeln nach NEC und CEC zu beachten. Die 3:1Regel oder die 10:1Regel bestimmen die zulässigen Verhältnisse zwischen den Leitungsquerschnitten der schwächsten Motorleitungen und der Zuleitung zum Gruppenschutzorgan bzw. deren Belastbarkeit. Das Gruppenschutzorgan muss den kleinsten Querschnitt einer Motorleitung schützen, es darf beim Anlauf von mehreren Motoren nicht unnötig ansprechen und es muss den durch Faktoren erhöhten Summenstrom aller Motoren der Gruppe führen können. Durch die Approbation als Tap Conductor Protector wird die Gruppenbildung und die Verdrahtungsdimensionierung durch das Verhältnis 10:1 erleichtert. Motorschutzschalter mit Vorschaltschutzorganen sind auch in DreieckNetzen und in ungeerdeten SternNetzen uneingeschränkt einsetzbar. Tap Conductor Protectors können allerdings lediglich in geerdeten Sternnetzen eingesetzt werden (Bild 15) und sie sind nach den kanadischen Standards dort nicht zugelassen. In Bild 16 werden die Vor und Nachteile des Einzelschutzes, der beiden Lösungen für Group Installations und die später beschriebenen UL 508 Type E und Type F Motorstarter verglichen. Wenn ein geerdetes Sternnetz zur Verfügung steht, sind die UL 508 Type 47 Teilweise wird auch der weniger exakte Begriff Group Protection verwendet, der sich aber mehr auf das Vorschaltschutzorgan bezieht, welches den Schutz der Gruppe übernimmt. 16

17 Bild 14: Der IEC/EN Motorschutzschalter (amerikanisch: lediglich Manual Motor Controller oder Manual Motor Protector ) benötigt in Nordamerika ein zusätzliches, vorgeschaltetes Kurzschlussschutzorgan. Bei einer Approbation der Motorschutzschalter für den Einsatz in Group Installations, darf das Kurzschlussschutzorgan gleichzeitig mehrere Motorschutzschalter schützen. E und Type F Motorstarter die günstigsten Lösungen. Das gilt für den Koordinierungsaufwand, den Materialeinsatz, den Platzbedarf und den Verarbeitungsaufwand. Motorschutzschalter PKZ(M), PKE Diese Geräte sind in Nordamerika Industrieschaltgeräte (Industrial Control Equipment nach UL 508 und CSAC22.2 No. 1405) und sie werden als handbetätigte Motorstarter in Steuerungen oder auch separat als gekapselte Einzelgerät eingesetzt. Sie haben Leistungsangaben in HP (PS) und, wenn sie mit Hilfsschaltern bestückt sind, Angaben über ihre Gebrauchsart als Steuergeräte (Pilot Duties). Die Geräte besitzen fest eingestellte oder einstellbare magnetische oder elektronische Schnellauslöser für den Kurzschlussschutz 48, einstellbare Bimetall oder elektronische Auslöser für den MotorÜberlastschutz und sie können zum Schalten von Motorstromkreisen, ihre Hilfsschalter zum Schalten von Steuerstromkreisen verwendet werden. Im System PKE können die steckbaren Auslöseblöcke im Rahmen des Bausteinsystems, in Abhängigkeit von der Motorgröße ausgewechselt werden. Die elektronischen Auslöser sind innerhalb sehr weiter Strombereiche einstellbar. Das System PKE ermöglicht es zusätzlich, Motorstarter über das approbierte System SmartWireDT bidirektional zu vernetzen. PKZ(M) und PKE dürfen in Nordamerika ausschließlich für den Schutz und das Schalten von Motoren eingesetzt werden und nicht, wie nach IEC/EN, auch für andere Lastarten. Die Schalter können mit optionalen Unterspannungs oder Arbeitsstromauslösern und weiteren Zusatzausrüstungen kombiniert werden (Bild 17). Die Motorschutzschalter PKZM0, PKZM4 besitzen Approbationen für den Einsatz in Group Installations und als Tap Conductor Protector. Für Motorschutzschalter PKE waren diese zusätzlichen Approbationen zum Erscheinungszeitpunkt des Aufsatzes eingeleitet. Die Bedeutung und Handhabung der Begriffe wurde im vorhergehenden Absatz erläutert. Bild 15: Motorschutzschalter nach IEC/EN müssen in Nordamerika durch ein vorgeschaltetes Kurzschlussschutzorgan (Leistungsschalter oder Sicherungen) geschützt werden*. Es sind die einzelnen Motorschutzschalter zu schützen oder als Erleichterung dürfen auch ganze Gruppen geschützt werden. Es sind Verdrahtungsrichtlinien nach NEC und CEC einzuhalten, die als 3:1 bzw. 10:1Regeln bekannt sind. (vereinfachte Darstellung). Die Gruppenbildung ist schwer zu koordinieren, wenn die Motorleistungen Innerhalb der Gruppe stark unterschiedlich sind. Tap Conductor Protectors dürfen lediglich in starr geerdeten Sternnetzen, bei Slash Voltages, eingesetzt werden und nicht in Kanada. * Alternativen ohne Vorschaltschutzorgane können UL 508 Type E und UL 508 Type F Starter sein. Motorstarter ohne zusätzliches Kurzschlussschutzorgan, UL 508 Type E SelfProtected Combination Motor Controller Entsprechend einer Zusatzbestimmung zum Standard UL 508 können Motorstarter als Type E Combination Motor Controller 49 geprüft werden, bei denen ein zusätzlicher Kurzschlussschutz nicht erforderlich ist (SelfProtected Combination Motor Controller). Diese Art eines Starters wird auch von der CSA für Kanada anerkannt. Type E Starter sind ausschließlich in starr geerdeten SternNetzen einsetzbar, z.b. bei der Slash Voltage 480Y/277 V. Sie dürfen ausschließlich Motoren schalten und schützen und keine anderen Lastarten. Für den Schutz von Motoren an Frequenzumrichtern, müssen die Frequenzumrichter durch deren Hersteller zusammen mit diesen Type E Startern geprüft und approbiert sein. Alle Komponenten für einen kompletten Motorstarter, einschließlich eines vollwertigen Kurzschlussschutzes, sind in einem einzigen Gerät enthalten. Dadurch verringert sich der Platzbedarf und die Verdrahtungsarbeiten zwischen den Komponenten entfallen. Solche Geräte werden in Motorstarterverteilungen (Motor Control Centers, MCC), in Steuerungen und 48 Vorhergehenden Absatz beachten. 49 Motor Starter Construction Type E; z.z. gibt es Contruction Types A bis F 17

18 Vor und Nachteile von verschiedenen Motorstartern, mit IECMotorschutzschaltern, für den Einsatz in Nordamerika Einzelantriebe mit Einzel Vorschaltschutzorgan Gruppe mit Motorschutzschaltern mit Approbation für Group Installation Gruppe mit Motorschutzschaltern mit Approbationen als Tap Conductor Protectors Einzelantriebe mit UL 508 Type E und Type FMotorstartern Vorschaltschutzorgan erforderlich Vorschaltschutzorgan erforderlich Vorschaltschutzorgan erforderlich Ist gleichzeitig das Branch Circuit Protective Device für diesen Motorabgang Vorteil: Einsatz in geerdeten und ungeerdeten Netzen Vorteil: Einsatz in geerdeten und ungeerdeten Netzen Nachteil: Einsatz nur in starr geerdeten Sternnetzen Nachteil: Einsatz nur in starr geerdeten Sternnetzen Nachteil: viele Vorschaltschutzorgane erforderlich Vorteil: weniger Vorschaltschutzorgane erforderlich Vorteil: weniger Vorschaltschutzorgane erforderlich Vorteil: kein Vorschaltschutz organ erforderlich Vorteil: Zuleitungsdimensionierung 1 nach individuellen Regeln Nachteil: Zuleitungsdimensionierung 1 nach 3:1Regel mit Bezug auf die Motorleitung Vorteil: Zuleitungsdimensionierung 1 nach 10:1Regel mit Bezug auf Motorleitung und BCPD 2 Vorteil: Zuleitungsdimensionierung 1 nach individuellen Regeln Vorteil: keine Koordinierung von Gruppen erforderlich Nachteil: schwierige Gruppenbildung Vorteil: leichtere Gruppenbildung Vorteil: keine Koordinierung von Gruppen erforderlich 1 Leitungen zum Motor immer für Motorl e x 1,25 dimensionieren Nachteil: u. U. sind mehr Gruppen erforderlich Vorteil: u. U. sind weniger Gruppen erforderlich 2 BCPD = Branch Circuit Protective Device = Vorschaltschutzorgan Bild 16: Unterschiedliche Möglichkeiten IEC/EN Motorschutzschalter in Nordamerika einzusetzen. Links wird der einzelne Motorschutzschalter mit einem Vorschaltschutzorgan (Leistungsschalter oder Sicherungen) geschützt. In der Mitte werden die beiden Möglichkeiten für den Gruppenschutz mit einem gemeinsamen Vorschaltschutzorgan verglichen. Ein Tap Conductor Protector ist in Kanada nicht einsetzbar, weil die kanadischen Standards einen Tap Conductor Protector nicht berücksichtigen. Rechts wird mit den später beschriebenen UL 508 Type E und Type F EinzelMotorstartern verglichen. als Einzelstarter in einem separaten Gehäuse eingesetzt. Bis zum angegebenen Schaltvermögen benötigen diese Geräte kein zusätzliches Kurzschlussschutzorgan. Im System PKE sind diese Geräte unter der Typenbezeichnung MSCDE...M...SP erhältlich (Bild 18). Der MSCDE...M...SP ist werkseitig mit einer Einspeiseklemme zur Erhöhung der Luft und Kriechstrecken sowie einem abschließbaren Knebel bestückt. Dieser Motorstarter vereint die Funktionen Kurzschluss und Überlastschutz, handbetätigtes Schalten und automatisches Schalten von der Ferne (z. B. aus einer Steuerung). Er kann die Funktion eines BCPD's 50 in einzelnen Motorabgängen bis zu seinem Schaltvermögen ohne zusätzliche Vorschaltschutzorgane übernehmen. 50 Abgangsschutzschalter Type E Combination Motor Controller Maximum motor rating Threephase current Setting Ranges overload release Rated shortcircuit breaking capacity Combination Motor Starter 200V HP 230V HP 460V HP 5V HP A 240V ka 480Y/277V ka 600Y/347V ka 1 / 2 1 / 2 0,3 1, MSCDE1,2M17SP( ) 3 / 4 3 / MSCDE4M17SP( ) / MSCDE12M17SP( ) / MSCDE32M32SP( ) Tabelle 10: MSCDE...M...SP, Type E Combination Motor Controler mit PKE 18

19 Motorschutzschalter PKZM01 2 Motorschutzschalter PKZM0 3 elektronischer Motorschutzschalter PKE 4 Motorschutzschalter PKZM4 5 Türkupplungsdrehgriff 6 U und AAuslöser 7 Hilfsschalter für Fronteinbau 8 Ausgelöstmelder 9 Hilfsschalter für Seitenanbau 10 Strombegrenzerbaustein 7 Bild17: Nach IEC/EN sind es Motorschutzschalter PKZM01, PKZM0, PKZM4, PKE32 und PKE63. Nach nordamerikanischen Standards sind es Manual Motor Controllers oder Motor Protectors, die durch ein Vorschaltschutzorgan gegen Kurzschluss geschützt werden. Motor feeder Motor feeder shortcircuit and groundfault protection Motor disconnecting means Motor branchcircuit shortcircuit and groundfault protection Motor circuit conductor Motor controller Motor control circuits Motor overload protection Motor Thermal protection Secondary controller Secondary conductors Secondary resistor To Supply alt/neu Part B , /II Part E /V Part J /IX Part D /IV Part B /II Part G /VII Part F /VI Part C /III Part A /I Part C /III Part B /II Part B /II and Article 470 MSCDE...M...SP VII NEC Diagramm, Artikel 430 M 3 ~ Bild 18: Das Bild des SelfProtected Combination Motor Controllers MSCDE...M...SP zeigt die Zuordnung der Gerätebaugruppen zu den Parts des NEC Diagramms Dieser Starter ist weltweit einsetzbar. Der Schaltantrieb verfügt über eine zusätzliche Strombegrenzungsfunktion. 19

20 Bild 19: Der rechte Motorschutzschalter mit der angebauten Zusatzklemme BK25/3PKZ0E bildet einen UL 508 Manual SelfProtected Starter, auch UL 508 Type E Starter genannt. Die Zusatzklemme stellt die großen Luftund Kriechstrecken an den Einspeiseklemmen bereit. Die Zusatzklemme darf für mehrere Manual SelfProtected Starters verwendet werden, die mit einem Drehstromschienenblock verbunden sind. Es ist eine günstige Lösung, um die nordamerikanischen Standards zu erfüllen und um gleichzeitig mit etwa dem gleichen Platzbedarf auszukommen, wie bei der analogen IEC/ENLösung. Man sollte diese Lösung anwenden, auch wenn man die Logik der Lösung nicht nachvollziehen kann. Diese Lösung setzt ein starr geerdetes Sternnetz voraus. Für Kanada müssen die Schaltknebel durch abschließbare Knebel ersetzt werden. Mit diesen Startern dürfen ausschließlich Motoren geschaltet und geschützt werden. UL 508 Manual Type E Starter, handbetätigte UL 508 Type E Starter Als weitere Varianten gibt es im Bereich der Type E Combination Motor Controller die Manual SelfProtected Starters. Sie benötigen einspeiseseitig erhöhte Luft und Kriechstrecken, z.b. entsprechend UL 489 bzw. CSAC22.2 No. 509, um auf eine vorgeschaltete Kurzschlussschutzeinrichtung verzichten zu können. Diese Geräte sind ausschließlich zum handbetätigten Schalten von Motoren geeignet. Diese Geräte dürfen ausschließlich in starr geerdeten SternNetzen eingesetzt werden, z.b. bei der Slash Voltage 480Y/277 V. Sie können die Funktion eines BCPD s in einzelnen Motorabgängen bis zu ihrem Schaltvermögen ohne zusätzliche Vorschaltschutzorgane übernehmen. Sie dürfen ausschließlich Motoren schalten und schützen und keine anderen Lastarten. Realisiert werden die Manual SelfProtected Combination Motor Controller im Bausteinsystem durch einen PKZM0 oder PKZM4 mit einer speziellen zusätzlichen Einspeiseklemme BK25/3PKZ0E bzw. BK50/3PKZ4E. Diese Zusatzklemmen Bild 20: Combination Motor Starter auf dem Sammelschienensystem SASY 60i. Das Bild zeigt ein System für den Einbau in den Feeder Bereich. Dort werden große Luft und Kriechstrecken verlangt. Jeder Starter benötigt die Zusatzklemme BK25/3PKZ0E. Bild 21: Aus dem UL 508 Manual SelfProtected Starter oder dem UL 508 Type E Starter entsteht durch die Kombination mit einem Schütz der UL 508 Type F Starter. Das Bild zeigt 4 Starter, die wieder mit einem Drehstromschienenblock verbunden sind und die gemeinsam über 1 Zusatzklemme eingespeist werden. Auch diese Kombinationen setzen ein geerdetes Sternnetz voraus. Es dürfen ausschließlich Motoren geschaltet und geschützt werden. Auch hierfür müssen in Kanada Motorschutzschalter mit abschließbaren Schaltknebeln verwendet werden. stellen die geforderten großen Luft und Kriechstrecken an der Eingangsseite sicher und sie ermöglichen gleichzeitig das Anschließen von größeren Leitungsquerschnitten, die man beispielsweise für Gruppeninstallationen benötigt. Für die Anwendung in Kanada müssen diese Geräte zusätzlich abschließbar sein. Deshalb müssen die Starter mit dem auswechselbaren Betätigungsknebel AKPKZ0 ausgerüstet sein. Es ist zulässig, mehrere PKZM einspeiseseitig mit Drehstromschienenblöcken, z.b. B3 PKZ0, zu verbinden und diese Gruppe über lediglich eine einzige Einspeiseklemme BK anzuschließen (Bild 19). Bei Manual Type E und den F Startern, die auf Sammelschienenadapter, z.b. des Sammelschienensystems SASY 60i, im Feeder Circuit montiert werden, wird pro PKZM eine Zusatzklemme benötigt (Bild 20). UL 508 Type F Starter, fernschaltbare Type F Starter Durch die Kombination eines Manual Type E Starters mit einem Schütz kann ein Type F Combination Motor Controller aufgebaut werden (Bild 21). Auch diese Starter benötigen bis zu ihrem Schaltvermögen kein zusätzliches Kurzschlussschutzorgan. Type F Starter werden entsprechend der Auswahlhilfe im Katalog kombiniert und eingesetzt. Ihr Einsatz ist ausschließlich in starr geerdeten SternNetzen zulässig, z.b. bei der Slash Voltage 480Y/277 V. Es ist ausnahmslos erlaubt Motoren zu schalten und zu schützen und keine andere Last arten. Lediglich innerhalb einzelner Motorabgänge dürfen diese Starter die Funktion eines BCPD s übernehmen. Type F Starter werden in Kanada akzeptiert, obwohl sie in Kanada noch nicht in den Standards beschrieben werden. Der PKZM muss für den Einsatz in Kanada mit einem abschließbaren Knebel ausgestattet werden. Auch hier können Drehstromschienenblöcke mit einer einzigen Einspeiseklemme verwendet werden. Eine Alternative bildet die Montage auf Sammelschienenadaptern und Sammelschienensystemen. Die Adapter und Schienensysteme SASY 60i sind ebenfalls für den Einsatz in Nordamerika approbiert. Eaton bietet diese sehr effektiven 2KomponentenStarter bis 58 A an. Die Einführung der UL 508 Type E und Type F Motorstarter 20