Projektarbeit. Elektromagnetische Verträglichkeit. EMV-Anforderungen an Geräte und Anlagen bei Vermarktung innerhalb der USA

Transkript

1 Fachhochschule Trier FB Technik Projektarbeit Elektromagnetische Verträglichkeit EMV-Anforderungen an Geräte und Anlagen bei Vermarktung innerhalb der USA Vorgelegt von Oliver Bichler Mat. Nr Abgabedatum 28. Oktober 2008

2 Inhaltsverzeichnis 1. EINLEITUNG KONFORMITÄTSERKLÄRUNG ZUR EMV UNTERSCHIED ZWISCHEN EUROPA UND USA UNTERSCHIED ZWISCHEN VERIFICATION, DOC UND CERTIFICATION ZULASSUNG ZUR KONFORMITÄTSERKLÄRUNG Gerätesicherheit DIE UL PRÜFUNG UL LISTING-PRÜFZEICHEN C-UL LISTING-PRÜFZEICHEN C-UL U.S. LISTING-PRÜFZEICHEN KLASSIFIZIERUNGSZEICHEN RECOGNISED COMPONENT MARK FÜR KANADA UND DEN VEREINIGTEN STAATEN NEMA KONFORMITÄT CSA PRÜFUNG CB VERFAHREN FAZIT LITERATURVERZEICHNIS QUELLENNACHWEIS... 8 ANHANG A:... 9 Oliver Bichler 2

3 Konformitätserklärung EMV 1. EINLEITUNG Die Produktzulassungskennzeichnung CE ist keine weltweit gültige Richtlinie. Die Anforderungen an elektrische Produkte und Anlagen in Bezug auf die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) sind in den USA nicht durch die CE Richtlinien, sondern in den Vorschriften der amerikanischen Behörde Federal Communications Commission (FCC) geregelt. Zusätzlich zur EMV muß in den USA auch die Produktsicherheit abgeprüft sein. Hierfür ist z.b. das Underwriters Laborities (UL) zuständig. Diese Ausarbeitung beschreibt welche Anforderungen (technisch sowohl als auch administrativ) der FCC und UL erfüllt sein müssen, bevor ein elektrisches Produkt legal in die USA zum verkauf eingeführt werden darf. 2. KONFORMITÄTSERKLÄRUNG ZUR EMV 2.1. UNTERSCHIED ZWISCHEN EUROPA UND USA Anders als in Europa wird in den USA nicht zwischen Normen, Richtlinien und Gesetzen unterschieden. Des weiteren unterscheidet man nicht zwischen EMV und funkspezifischen Anforderungen. Aus Sicht der FCC unterliegt eine effektive Nutzung eines Funkfrequenzspektrums ebenso wie eine elektromagnetische Störung den EMV Anforderung. Es wird demnach davon ausgegangen, daß ein elektrisches Produkt durch elektromagnetische Wellen in seiner Funktion gestört werden kann, als auch elektromagnetische Wellen zur Störung andere Produkte aussenden. Jedes elektrisch betriebe Produkt fällt in den USA unter den Code of Federal Regulations (CFR) 47 der FCC. Welche Produkte ohne eine Typprüfung (individuelle Betriebsgenehmigung) in den USA Betrieben werden dürfen, ist in den Teilen 2(Frequency allocations and radio treaty matters; general rules and regulations), 15 (Radio frequency devices) und 18 (Industrial, scientific, and medical equipment) geregelt. 2.2 UNTERSCHIED ZWISCHEN VERIFICATION, DOC UND CERTIFICATION Der Teil 2 beschreibt die drei Verfahren Verification, DoC und Certification unter denen Produkte für den US amerikanischen Markt zertifiziert werden. Das Verfahren Verification beruht auf einer Herstellererklärung. Der Hersteller führt selbst Messungen durch oder läßt diese in einem Labor durchführen. Dabei unternimmt er die notwendigen Schritte, um sicherzustellen, daß das Produkt mit den entsprechenden technischen Vorschriften übereinstimmt. Verifizierte Produkte müssen eindeutig identifizierbar sein, eine besondere Kennzeichnung ist nicht erforderlich. Die Zusendung eines Gerätemusters oder repräsentativer Daten an die FCC ist nicht erforderlich, sofern sie nicht von der Commission angefordert werden. Abb. 1: Kennzeichungsmuster nach DoC Verfahren Oliver Bichler 3

4 Konformitätserklärung EMV Bei dem Verfahren Declaration of Conformity (DoC) (Abb. 1) führt der Hersteller ebenfalls eine Konformitätsbewertung in Eigenverantwortung durch. Allerdings müssen die Prüfungen in besonderen Laboren erfolgen. Die Labore müssen gelistet (akkreditiert) sein und, außerhalb der USA, als Konformitätsbewertungsstelle (CAB) im Bereich EMV anerkannt sein. Unter dem DoC-Verfahren in Verkehr gebrachte Produkte bedürfen einer besonderen Kennzeichnung. Die Zusendung eines Gerätemusters oder Daten an die FCC ist auch hier nicht erforderlich. Das Verfahren Certification beschreibt die klassische Zulassung. Es ist ein bilateraler Zulassungsprozess, bei dem ein Antrag an die FCC oder einen Telecommunication Certification Body (TCB) zur Bewertung und Zulassung gestellt werden muß. Hierunter fallen nur Produkte die Aktiv am Funkverkehr teilnehmen. 2.3 ZULASSUNG ZUR KONFORMITÄTSERKLÄRUNG Es gibt zwei Möglichkeiten eine FCC Zulassung für ein neues Produkt zu erhalten: 1. Eine Prüfung in einem FCC zugelassenen Labor in Amerika 2. Eine Prüfung in einem Mutual Recognition Agreements (MRA) anerkannten Labor in Europa. Die Variante 1 ist je nach Gerätegröße mit erheblichen Frachtkosten verbunden. Des weiteren muß in diesem Fall der Hersteller selbst sich mit den administrativen Anforderungen in USA auseinander setzen. Um den Handel zu erleichtern, vereinbarte die Europäische Kommission seit den 90er Jahren mit Drittländern MRAs. MRAs sind Abkommen über die gegenseitige Anerkennung der Konformitätsbewertung von reglementierten Produkten. Mit einem MRA werden die Vertragspartner ermächtigt, Produkte vor der Ausfuhr in ihrem eigenen Hoheitsgebiet nach den Regeln der anderen Vertragspartei zu prüfen, und falls erforderlich, zu zertifizieren. Das MRA zwischen der USA und der EU ist seit in Kraft. Der Sektor EMV gilt in der EU für alle unter die EMV-Richtlinie fallende Produkte und in den USA für alle unter 47CFR Teil 15 und 18 fallende Produkte. Im Teil 15 ist der Frequenzbereich festgelegt ab dem für ein Produkt in den USA ein FCC Prüfzeichen benötigt wird(cfr47 Subpart A Teil 15.3.u). Hiernach sind alle Produkte die nicht im Teil 15 und 18 einzuordnen sind und unterhalb von 9kHz arbeiten von einer EMV Prüfung befreit. Das FCC Formular 740 (Anhang A) bestätigt noch einmal dem Zoll gegenüber, das alle nötigten Richtlinien eingehalten wurden. Im vorliegenden Fall des Dimmers, arbeitet das Produkt innerhalb der Netzfrequenz von 50 Hz, somit weit unterhalb der 9kHz und benötigt kein FCC Zeichen. Es genügt demnach, das im Formular 740 angegeben wird, das das Produkt unterhalb der Frequenz von 9kHz arbeitet. Oliver Bichler 4

5 Gerätesicherheit 3. Gerätesicherheit Unabhängig von der elektromagnetischen Verträglichkeit eines Produktes, sollte der Hersteller sich gegen Schäden die durch sein Produkt entstehen mittels einer Sicherheitsprüfung absichern. Hierzu sind in den USA eine Reihe von Möglichkeiten zur Auswahl, die alle Ihre Vor- und Nachteile je nach Einsatz haben. 3.1 DIE UL PRÜFUNG Die Gerätesicherheit wird in Deutschland durch das freiwillige Prüfzeichen GS oder TÜV geprüft gewährleistet. Das Gegenstück hierzu ist in USA das UL Prüfzeichen. Dieses Zeichen ist, ähnlich wie GS in Deutschland keine Pflicht um ein Produkt auf dem US amerikanischen Markt zu verkaufen. Auf Grund der weitreichenden Produkthaftung in USA ist es ratsam eine UL Prüfung anzustreben. Durch dieses Abb. 2: UL Kennzeichen Prüfzeichen wird gewährleistet der Hersteller, das er nach geltendem Recht sein Produkt geprüft hat und zusätzlich ein Rückrufmangament eingerichtet hat. Außerdem muß dem Produkt eine dem Wissensstand des Standardendverbrauchers entsprechende Bedienungsanleitung beigefügt sein. D.h. das es sich je nach Einsatzgebiet des Produktes um eine mehr oder weniger umfangreiche Anleitung handeln muß. Beides, Produkt und Anleitung müssen zur Typenprüfstelle eingesendet werden. Besteht das Produkt den Test, darf es das Prüfzeichen tragen. Es gibt unterschiedliche UL Prüfungen, die sich in Einsatzgebiet und Einsatzort unterscheiden. Der Hersteller sollte vor der ersten Prüfung abwägen, welche Prüfung für seinen Vertrieb die beste ist UL LISTING-PRÜFZEICHEN Für das UL Listing-Prüfzeichen (Abb. 3) muß dem Prüflabor eine repräsentative Probe des Gesamtproduktes zur Verfügung gestellt werden. Diese Stichprobe wird in Abständen wiederholt. Die Prüfung erfolgt nachanerkannten US Sicherheitsnormen. Abb. 3: UL Listed C-UL LISTING-PRÜFZEICHEN Für das C-UL Prüfzeichen (Abb. 4) wird das Produkt auf kanadische Sicherheitsanforderungen geprüft. Typisches Einsatzgebiet sind Haushaltsgeräte, Computerausrüstung, Verkaufsautomaten, Einbruchssicherungen, Beleuchtungsarmaturen Abb. 4: C-UL Listed C-UL U.S. LISTING-PRÜFZEICHEN Das C-UL US Listing Prüfzeichen (Abb. 5) erhalten Produkte die auf kanadischen und US Märkten vertrieben werden. Es weist aus, daß kanadische und US Anforderungen für klassifizierte Produkte erfüllt wurden. Abb. 5: C-UL-US Listed Oliver Bichler 5

6 Gerätesicherheit KLASSIFIZIERUNGSZEICHEN Das Classified Prüfzeichen (Abb. 6) weißt Produkte aus, die auf spezifische Eigenschaften geprüft wurden. Ebenso ist ein Produkt mit diesem Prüfzeichen nur auf eine begrenzte Anzahl an Gefahren und auf Gebrauchseignung bzw. speziellen Bedingungen geprüft. Abb. 6: Classiefied RECOGNISED COMPONENT MARK FÜR KANADA UND DEN VEREINIGTEN STAATEN Das Recognised Component Mark (Abb. 7) darf nur für Komponenten verwendet werden. Diese dürfen nur als Bestandteil eines Produktes oder Systems vertrieben werden. Abb. 7: Classiefied Das Prüfzeichen ist von UL für kanadische und US Anforderungen zertifiziert. Bauteile mit diesem Prüfzeichen können entweder eingeschränkt in ihrer Leistung oder noch nicht vollständig Entwickelt sein. Diese Prüfungen sind mit erheblichen Kosten verbunden, da es sich um eine Einzelprüfung handelt, die nur vom UL Institut selbst durchgeführt werden darf. Alternativen hierzu sind: a.) NEMA Konformität b.) CSA Prüfung c.) CB Verfahren 3.2 NEMA KONFORMITÄT Die National Electrical Manufacturer Assocciation (NEMA) ist eine US amerikanische Vereinigung. Sie ist der Interessenvertreter und Berufsverband der Elektroindustrie in Nordamerika. Unter der Kontrolle der NEMA steht ein Großteil der in Nordamerika gültigen Standards. Die Prüfung dieser Standards obliegt dem Produkthersteller. Ist das Produkt konform mit den NEMA Standards, so steht der Einfuhr des Produkts in die USA nicht im Wege. 3.3 CSA PRÜFUNG Die Canadian Standard Association (CSA) ist die kanadische Gegenstelle der UL in den USA. Es ist ein in ganz Nordamerika anerkanntes Prüfzeichen und erleichtert somit die Einfuhr eines Produkts in den USA und Kanada. Das CSA Prüfzeichen bedeutet, daß ein Produkt geprüft wurde und die geltenden Sicherheits- und Leistungsstandards erfüllt. Das schließt folgende Normen mit ein: - ANSI (American National Standards Institute) - UL - CSA - NSF (National Satiation Foundation Oliver Bichler 6

7 Gerätesicherheit Das CSA C/US-Zeichen (Abb. 8) weist darauf hin, dass ein Produkt sowohl für den US-amerikanischen als auch für den kanadischen Markt zertifiziert ist. CSA ist in den USA beim Amt für Arbeitsschutz OSHA (Occupational Safety and Health Administration) akkreditiert und ist eine staatlich anerkannte Prüfstelle (Nationally Recognised Testing Laboratory - NRTL). Erreicht man für ein Produkt ein CSA Prüfzeichen, so ist Abb.8: CSA Prüfzeichen dies für die Einfuhr in die USA genügend. Vorteile der CSA Prüfung gegenüber einer UL Prüfung liegen nicht nur im Preis und in der Möglichkeit, ein Produkt nach der Zertifizierung auch in Kanada vertreiben zu können, die Verfahrensdauer ist deutlich kürzer als bei der UL Zertifizierung. Letztere benötigt einen hohen administrativen Aufwand, zudem ist das UL Prüflabor häufig überlastet. 3.4 CB VERFAHREN Das CB Verfahren (Certivicated Body) ist ein vom internationale elektrotechnische Komitee für normengerechte Konformitätsprüfung (International Electrotechnical Committee for Conformity Testing to Standards (IECEE)) entwickeltes Programm. Es ist ein international anerkanntes Programm mit dem Ziel Prüfungen andere Länder zu bewerten und anzuerkennen. Das CB-Programm - oder auch CB- Abkommen - ist ein multilaterales Übereinkommen zwischen teilnehmenden Ländern und Zertifizierungsorganisationen, die einen CB-Prüfbericht verwenden, der vom IECEE ausgestellt wurde. Das CB-Programm wird weltweit mehr und mehr akzeptiert. Der Zusammenschluß umfaßt derzeit 58 Produktzertifizierungsorganisationen - Nationale Zertifizierungsorgane (National Certification Bodies (NCB)) und 140 Prüflaboratorien (CBTL) in 43 Ländern, u. a. Amerika, Europa, Asien, Australien und Afrika. (Quelle: UL,2008) Das CB Verfahren kann für alle Produkte angewendet werden, für die IEC-Normen vorhanden sind. Diese IEC Normen müssen von der IECEE für die Nutzung innerhalb dieses Verfahrens akzeptiert werden. Die Produkte werden nach IEC-Normen geprüft; es sollten zusätzlich die angegebenen nationalen Unterschiede der teilnehmenden Länder geprüft werden. Nationale Unterschiede sind z.b. besondere Anforderungen, die das IECEE dem Land gewährt. Eine solche Prüfung kann z.b. vom TÜV vorgenommen werden. Dieser prüft gemäß CB verfahren nach gültigen IEC Norm und übergibt die Unterlagen an UL. UL wiederum prüft auf die nationalen Unterschiede und schreibt die fehlenden Prüfungen vor. Insgesamt ist die Prüfung dennoch kostengünstiger und schneller als die anderen Prüfungen. Zum Abschluß steht kein UL Zeichen sondern ein CB Prüfzertifikat und ein standardisierter Prüfbericht. Oliver Bichler 7

8 Fazit 4. FAZIT Für das vorliegende Produkt empfiehlt sich zur Zulassung nur in den USA eine Prüfung nach IEC Norm. Dies kann von einem vom IECEE zertifizierten Testlabor vorgenommen werden. Die Auflagen hierfür sind von allen besprochenen die Möglichkeiten am geringsten, da nur die Normen des Ursprungslandes zu Grunde liegen. Eine anschließendes CB Verfahren gibt das Produkt für die verschieden Länder frei, in denen das Verfahren beantragt wird. Vorteil hiervon ist, daß der Hersteller nach und nach in verschiedenen Ländern die Zulassung kostengünstig beantragen kann. Der Nachteil ist, daß für jedes Land extra eine Zulassung beantragt werden muß. Soll sich die Zulassung von Anfang an auf USA und Kanada beziehen, empfiehlt sich eine CAS Prüfung. Diese bringt den Vorteil, daß sie kostengünstiger als die UL Zulassung ist, und in beiden Ländern ihre Gültigkeit hat. Oliver Bichler 8

9 Literaturverzeichnis 5. LITERATURVERZEICHNIS Dipl. Ing. H. Bentje: EMV-Anforderungen der FCC in den USA, Blomberg, 2003 Dipl. Ing. A. Kohling: EMV-Anforderungen im globalen Markt, Erlangen, 2003 Dipl. Ing.M, Loerzer: Produkte global, Berlin, 2007 FCC: CFR 47 Part 2, Washington D.C., USA, 2008 FCC: CFR 47 Part 15, Washington D.C., USA, 2008 FCC: CFR 47 Part 18, Washington D.C., USA, 2008 FCC: Form 740,Washington D.C., USA, 2008 FCC: Subpart K-Import of Devices Capable of Causing Harmfull Interference, Washington D.C., USA, 2008 KEMA: Ungestört den Markt erobern, Dresden, 2006 Oliver Bichler 7

10 Quellennachweis 6. QUELLENNACHWEIS DEMVT: 2008, Gesellschaft für EMV Technologie (www-seite, Stand 2008) _id=1598 (Zugriff: ) EMCE GmbH: 2008, Prüflabor (www-seite, Stand 2008) (Zugriff: ) EMV Testhaus: 2008, EMV Testhaus Konformitätsbewertungsstelle (www-seite, Stand 2008) (Zugriff: ) FCC: 2008, FCC (www-seite, Stand 2008) (Zugriff: ) Phoenix-Testlab: 2008, Die EMV Anforderungen der FCC und IC (www-seite, Stand 2008) (Zugriff: ) Siemens AG: 2008, Messungen im Labor Erlangen (www-seite, Stand 2008) (Zugriff: ) Wikipedia: Underwriters Laborities, 2008, (www-seite Stand 2008) (Zugriff ) Wikipedia: Federal Communicatuins Commission, 2008, (www-seite Stand 2008) (Zugriff ) Oliver Bichler 8

11 Anhang A ANHANG A: Form 740 FCC Oliver Bichler 9