SINAMICS G130. Schaltschrankbau und EMV. Betriebsanleitung 03/2011 SINAMICS

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1 SINAMICS G130 Betriebsanleitung 03/2011 SINAMICS s

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3 Sicherheitshinweise 1 Allgemeines 2 SINAMICS SINAMICS G130 Grundlagen der EMV 3 EMV-gerechter Aufbau und Schaltschrankprojektierung 4 Hinweise zur Schaltschrank- Klimatisierung 5 Betriebsanleitung Regelungsausführung V4.4 03/2011 A5E A

4 Rechtliche Hinweise Rechtliche Hinweise Warnhinweiskonzept Dieses Handbuch enthält Hinweise, die Sie zu Ihrer persönlichen Sicherheit sowie zur Vermeidung von Sachschäden beachten müssen. Die Hinweise zu Ihrer persönlichen Sicherheit sind durch ein Warndreieck hervorgehoben, Hinweise zu alleinigen Sachschäden stehen ohne Warndreieck. Je nach Gefährdungsstufe werden die Warnhinweise in abnehmender Reihenfolge wie folgt dargestellt. GEFAHR bedeutet, dass Tod oder schwere Körperverletzung eintreten wird, wenn die entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen nicht getroffen werden. WARNUNG bedeutet, dass Tod oder schwere Körperverletzung eintreten kann, wenn die entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen nicht getroffen werden. VORSICHT mit Warndreieck bedeutet, dass eine leichte Körperverletzung eintreten kann, wenn die entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen nicht getroffen werden. VORSICHT ohne Warndreieck bedeutet, dass Sachschaden eintreten kann, wenn die entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen nicht getroffen werden. ACHTUNG bedeutet, dass ein unerwünschtes Ergebnis oder Zustand eintreten kann, wenn der entsprechende Hinweis nicht beachtet wird. Beim Auftreten mehrerer Gefährdungsstufen wird immer der Warnhinweis zur jeweils höchsten Stufe verwendet. Wenn in einem Warnhinweis mit dem Warndreieck vor Personenschäden gewarnt wird, dann kann im selben Warnhinweis zusätzlich eine Warnung vor Sachschäden angefügt sein. Qualifiziertes Personal Das zu dieser Dokumentation zugehörige Produkt/System darf nur von für die jeweilige Aufgabenstellung qualifiziertem Personal gehandhabt werden unter Beachtung der für die jeweilige Aufgabenstellung zugehörigen Dokumentation, insbesondere der darin enthaltenen Sicherheits- und Warnhinweise. Qualifiziertes Personal ist auf Grund seiner Ausbildung und Erfahrung befähigt, im Umgang mit diesen Produkten/Systemen Risiken zu erkennen und mögliche Gefährdungen zu vermeiden. Bestimmungsgemäßer Gebrauch von Siemens-Produkten Beachten Sie Folgendes: WARNUNG Siemens-Produkte dürfen nur für die im Katalog und in der zugehörigen technischen Dokumentation vorgesehenen Einsatzfälle verwendet werden. Falls Fremdprodukte und -komponenten zum Einsatz kommen, müssen diese von Siemens empfohlen bzw. zugelassen sein. Der einwandfreie und sichere Betrieb der Produkte setzt sachgemäßen Transport, sachgemäße Lagerung, Aufstellung, Montage, Installation, Inbetriebnahme, Bedienung und Instandhaltung voraus. Die zulässigen Umgebungsbedingungen müssen eingehalten werden. Hinweise in den zugehörigen Dokumentationen müssen beachtet werden. Marken Alle mit dem Schutzrechtsvermerk gekennzeichneten Bezeichnungen sind eingetragene Marken der Siemens AG. Die übrigen Bezeichnungen in dieser Schrift können Marken sein, deren Benutzung durch Dritte für deren Zwecke die Rechte der Inhaber verletzen kann. Haftungsausschluss Wir haben den Inhalt der Druckschrift auf Übereinstimmung mit der beschriebenen Hard- und Software geprüft. Dennoch können Abweichungen nicht ausgeschlossen werden, so dass wir für die vollständige Übereinstimmung keine Gewähr übernehmen. Die Angaben in dieser Druckschrift werden regelmäßig überprüft, notwendige Korrekturen sind in den nachfolgenden Auflagen enthalten. Siemens AG Industry Sector Postfach NÜRNBERG DEUTSCHLAND A5E A P 04/2011 Copyright Siemens AG Änderungen vorbehalten

5 Inhaltsverzeichnis 1 Sicherheitshinweise Warnhinweise Sicherheits- und Anwendungshinweise Elektrostatisch gefährdete Bauelemente (EGB) Allgemeines Sicherheitshinweise Richtlinien Normen Grundlagen der EMV Einführung in die EMV EMV-gerechter Aufbau und Schaltschrankprojektierung Verweis auf Projektierungshandbuch Hinweise zur Schaltschrank-Klimatisierung Allgemeines Hinweise zur Belüftung...21 Betriebsanleitung, 03/2011, A5E A 3

6 Inhaltsverzeichnis 4 Betriebsanleitung, 03/2011, A5E A

7 Sicherheitshinweise Warnhinweise WARNUNG Beim Betrieb elektrischer Geräte stehen zwangsläufig bestimmte Teile dieser Geräte unter gefährlicher Spannung. Bei Nichtbeachtung der Warnhinweise können deshalb schwere Körperverletzungen oder Sachschäden auftreten. Nur entsprechend qualifiziertes Personal darf an diesem Gerät arbeiten. Dieses Personal muss gründlich mit allen Warnungen und Instandhaltungsmaßnahmen gemäß dieser Betriebsanleitung vertraut sein. Der einwandfreie und sichere Betrieb dieses Gerätes setzt sachgemäßen Transport, fachgerechte Lagerung, Aufstellung und Montage sowie sorgfältige Bedienung und Instandhaltung voraus. Nationale Sicherheitsrichtlinien sind zu beachten. GEFAHR Fünf Sicherheitsregeln Bei allen Arbeiten an elektrischen Geräten sind die "Fünf Sicherheitsregeln" nach EN immer zu beachten: 1. Freischalten 2. Gegen Wiedereinschalten sichern 3. Spannungsfreiheit feststellen 4. Erden und Kurzschließen 5. Benachbarte, unter Spannung stehende Teile abdecken oder abschranken ACHTUNG Bei Aufbau eines UL-approbierten Systems dürfen nur 60/75 C Kupferleitungen eingesetzt werden. Betriebsanleitung, 03/2011, A5E A 5

8 Sicherheitshinweise 1.2 Sicherheits- und Anwendungshinweise 1.2 Sicherheits- und Anwendungshinweise GEFAHR Diese elektrischen Maschinen sind Betriebsmittel zum Einsatz in industriellen Starkstromanlagen. Während des Betriebes haben diese Betriebsmittel spannungsführende blanke Teile und zusätzlich rotierende Teile. Sie könnten deshalb, z. B. bei unzulässigem Entfernen der erforderlichen Abdeckungen, bei unsachgemäßem Einsatz, falscher Bedienung oder unzureichender Wartung, schwerste gesundheitliche oder materielle Schäden verursachen. Bei Einsatz der Maschinen außerhalb industrieller Bereiche ist der Aufstellungsort durch geeignete Einrichtungen (z. B. Schutzzäune) und entsprechende Beschilderung gegen unbefugtes Betreten zu sichern. Voraussetzungen Es wird vorausgesetzt, dass die für die Sicherheit der Anlage Verantwortlichen gewährleisten, dass die grundsätzlichen Planungsarbeiten für die Anlage sowie alle für die Arbeiten zu Transport, Montage, Installation, Inbetriebsetzung, Wartung und Reparaturen von qualifiziertem Personal ausgeführt bzw. durch verantwortliche Fachkräfte kontrolliert werden. die Betriebsanleitung und die Maschinendokumentation bei allen Arbeiten stets verfügbar sind. die technischen Daten und Angaben über die zulässigen Montage-, Anschluss-, Umgebungs- und Betriebsbedingungen konsequent beachtet werden. die anlagespezifischen Errichtungs- und Sicherheitsvorschriften eingehalten werden sowie die Benutzung persönlicher Schutzausstattungen beachtet wird. Arbeiten an diesen Maschinen oder in deren Nähe für nichtqualifizierte Personen untersagt werden. Dementsprechend sind in dieser Betriebsanleitung nur solche Hinweise enthalten, die bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Maschinen für qualifiziertes Personal erforderlich sind. Die Betriebsanleitung und Maschinendokumentationen sind in Sprachen entsprechend den Festlegungen in den Lieferverträgen abgefasst. Hinweis Es wird empfohlen, für Planungs-, Montage-, Inbetriebsetzungs- und Service-Aufgaben die Unterstützung und Dienstleistungen der zuständigen SIEMENS-Servicezentren in Anspruch zu nehmen. 6 Betriebsanleitung, 03/2011, A5E A

9 Sicherheitshinweise 1.3 Elektrostatisch gefährdete Bauelemente (EGB) 1.3 Elektrostatisch gefährdete Bauelemente (EGB) VORSICHT Die Baugruppe enthält elektrostatisch gefährdete Bauteile. Diese Bauelemente können durch unsachgemäße Behandlung sehr leicht zerstört werden. Wenn Sie dennoch mit elektronischen Baugruppen arbeiten müssen, beachten Sie bitte folgende Hinweise: Elektronische Baugruppen sollten nur berührt werden, wenn es wegen daran vorzunehmender Arbeiten unvermeidbar ist. Wenn Baugruppen dennoch berührt werden müssen, muss der eigene Körper unmittelbar vorher entladen werden. Baugruppen dürfen nicht mit hochisolierenden Stoffen z. B. Kunststoffteilen, isolierenden Tischplatten, Bekleidungsteilen aus Kunstfaser in Berührung gebracht werden. Baugruppen dürfen nur auf leitfähigen Unterlagen abgelegt werden. Baugruppen und Bauelemente dürfen nur in leitfähiger Verpackung (z. B. metallisierten Kunststoff- oder Metallbehältern) aufbewahrt oder versandt werden. Soweit Verpackungen nicht leitend sind, müssen Baugruppen vor dem Verpacken leitend verhüllt werden. Hier kann z. B. leitender Schaumstoff oder Haushalts-Alufolie verwendet werden. Die notwendigen EGB-Schutzmaßnahmen sind im folgenden Bild noch einmal verdeutlicht: a = leitfähiger Fußboden b = EGB-Tisch c = EGB-Schuhe d = EGB-Mantel e = EGB-Armband f = Erdungsanschluss der Schränke g = Verbindung zum leitfähigen Boden b d d b d e e f f f f f g a c c a g c a Bild 1-1 EGB-Schutzmaßnahmen Betriebsanleitung, 03/2011, A5E A 7

10 Sicherheitshinweise 1.3 Elektrostatisch gefährdete Bauelemente (EGB) 8 Betriebsanleitung, 03/2011, A5E A

11 Allgemeines 2 Durch das modulare Konzept von SINAMICS G130 ist die Beschreibung jeder einzelnen Kombination nicht möglich. Vielmehr sollen Grundlagen und allgemeingültige Regeln vermittelt werden, mit deren Hilfe spezielle Gerätekombinationen "elektromagnetisch verträglich" und mechanisch aufgebaut werden können. Aufgrund ihrer Beschaffenheit sind die Komponenten von SINAMICS G130 für den Einbau in Gehäuse vorgesehen. Diese Gehäuse sind in der Regel Schaltschränke oder Schaltkästen aus Stahl, die den Schutz gegen direktes Berühren und andere Umwelteinflüsse gewährleisten. Sie gehören auch zum EMV-Konzept. Betriebsanleitung, 03/2011, A5E A 9

12 Allgemeines 2.1 Sicherheitshinweise 2.1 Sicherheitshinweise WARNUNG Beim Transportieren der Geräte und Austausch von Bauteilen ist zu beachten: Die Geräte und Komponenten sind teilweise schwer und kopflastig. Das hohe Gewicht der Geräte erfordert in jedem Fall einen vorsichtigen Umgang und geschultes Personal. Unsachgemäßes Heben und Transportieren der Geräte kann schwere oder sogar tödliche Körperverletzungen und beträchtlichen Sachschaden zur Folge haben. Hinweis Während der Montage des Schaltschrankes ist darauf zu achten, dass keine Fremdkörper, insbesondere metallische Gegenstände wie Bohrspäne, Aderendhülsen oder Leitungsabschnitte in das Gerät gelangen. Gegebenenfalls sind die Lüftungsschlitze abzudecken. Hinweis Die Sicherheitsvorschriften bezüglich des Berührungsschutzes sind zu beachten. Siehe auch EN VORSICHT Für die einwandfreie Funktionalität des Gesamtsystems wird die Verwendung des Original- Siemens-Zubehörs vorgeschrieben. Für die Verdrahtung der DRIVE-CLiQ-Teilnehmer dürfen nur originale DRIVE-CLiQ- Leitungen verwendet werden. Vor der Inbetriebnahme ist das korrekte Anzugsmoment aller Anschlussschrauben zu kontrollieren. WARNUNG Leitungsschirme und nicht benutzte Adern von Leistungsleitungen müssen auf PE- Potenzial gelegt werden. Bei Nichtbeachtung können lebensgefährliche Berührspannungen entstehen. VORSICHT In ungeerdeten Netzen und in Netzen mit geerdetem Außenleiter und einer Netzspannung >600 V AC sind anlagenseitig Maßnahmen zu ergreifen, um auftretende Überspannungen auf die Überspannungskategorie II nach IEC zu begrenzen. 10 Betriebsanleitung, 03/2011, A5E A

13 Allgemeines 2.2 Richtlinien 2.2 Richtlinien Folgende EG-Richtlinien müssen im Europäischen Wirtschaftsraum (EWR) durch den Schaltschrank erfüllt werden: Tabelle 2-1 Richtlinien Richtlinie 2006/95/EG 2004/108/EG Beschreibung Richtlinie des Europäischen Parlaments und des Rates vom zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedsstaaten betreffend elektrischer Betriebsmittel zur Verwendung innerhalb bestimmter Spannungsgrenzen (Niederspannungsrichtlinie) Richtlinie des Europäischen Parlaments und des Rates vom zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedsstaaten für die elektromagnetische Verträglichkeit und zur Aufhebung der Richtlinie 89/336/EWG (EMV-Richtlinie) 2.3 Normen Hinweis Die in der nachfolgenden Tabelle gelisteten Normen sind unverbindlich und erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Die gelisteten Normen sind keine zugesicherte Produkteigenschaft. Verbindliche Aussagen sind ausschließlich in der Konformitätsbestätigung enthalten. Tabelle 2-2 Wesentliche anwendungsrelevante Normen in der Reihenfolge: EN, IEC/ISO, DIN, VDE Normen* EN 1037 ISO DIN EN 1037 EN ISO 9001 ISO 9001 DIN EN ISO 9001 EN ISO x ISO x DIN EN ISO x EN ISO x ISO x DIN EN ISO x EN ISO ISO DIN EN ISO EN CISPR 11 DIN EN VDE Titel Sicherheit von Maschinen; Vermeidung von unerwartetem Anlauf Qualitätsmanagementsysteme - Anforderungen Sicherheit von Maschinen; Allgemeine Gestaltungsleitsätze; Teil 1: Grundsätzliche Terminologie, Methodik Teil 2: Technische Leitsätze und Spezifikationen Sicherheit von Maschinen; Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen; Teil 1: Allgemeine Gestaltungsleitsätze Teil 2: Validierung Sicherheit von Maschinen - Risikobeurteilung Teil 1: Leitsätze Industrielle, wissenschaftliche und medizinische Hochfrequenzgeräte (ISM-Geräte) - Funkstörungen - Grenzwerte und Messverfahren Betriebsanleitung, 03/2011, A5E A 11

14 Allgemeines 2.3 Normen Normen* EN IEC DIN EN VDE EN IEC DIN EN VDE EN IEC DIN EN VDE0295 EN IEC DIN EN VDE IEC bis -3 HD x-x IEC x-x DIN VDE 0100-x-x VDE 0100-x-x EN IEC DIN EN VDE EN IEC DIN EN VDE EN x IEC x DIN EN x EN x-x IEC x-x DIN EN x-x VDE 0660-x Titel Halbleiterstromrichter; Allgemeine Anforderungen und netzgeführte Stromrichter; Teil 1-1: Festlegung der Grundanforderungen Elektrische Ausrüstung von Maschinen; Teil 1: Allgemeine Festlegungen Leiter für Kabel und isolierte Leitungen Niederspannungssicherungen; Teil 1: Allgemeine Anforderungen Kabel - Berechnung der Strombelastbarkeit Teil 1: Strombelastbarkeit-Gleichungen (100 %-Lastfaktor) und Berechnung der Verluste Teil 2: Thermischer Widerstand Teil 3: Hauptabschnitte für die Betriebsbedingungen Errichten von Starkstromanlagen mit Nennspannungen bis 1000 V; Teil 200: Begriffe Teil 410: Schutzmaßnahmen, Schutz gegen elektrischen Schlag Teil 420: Schutzmaßnahmen, Schutz gegen thermische Einflüsse Teil 430: Schutz von Kabeln und Leitungen bei Überstrom Teil 450: Schutzmaßnehmen, Schutz gegen Unterspannung Teil 470: Schutzmaßnahmen; Anwendungen der Schutzmaßnahmen Teil 5xx: Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel Teil 520: Kabel, Leitungen, Stromschienen Teil 540: Erdung, Schutzleiter, Potentialausgleichsleiter Teil 560: Elektrische Anlagen für Sicherheitszwecke Niederspannungs-Schaltgerätekombinationen; Teil 1: Typgeprüfte und partiell typgeprüfte Kombinationen Schutzarten durch Gehäuse (IP-Code) Klassifizierung von Umweltbedingungen Teil 3-0: Klassen von Umwelteinflussgrößen und deren Grenzwerte; Einführung Teil 3-1: Klassen von Umwelteinflussgrößen und deren Grenzwerte; Langzeitlagerung Teil 3-2: Klassen von Umwelteinflussgrößen und deren Grenzwerte; Transport Teil 3-3: Klassen von Umwelteinflussgrößen und deren Grenzwerte; Ortsfester Einsatz, wettergeschützt Niederspannungsschaltgeräte 12 Betriebsanleitung, 03/2011, A5E A

15 Allgemeines 2.3 Normen Normen* EN x IEC x DIN EN x VDE x EN IEC DIN EN VDE EN IEC DIN EN VDE EN IEC DIN EN VDE EN x IEC x DIN EN x VDE x EN IEC DIN EN VDE UL 50 CSA C22.2 No UL 508 CSA C22.2 No. 142 UL 508C CSA C22.2 No. 14 Titel Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) Teil 6-1: Fachgrundnorm; Störfestigkeit für Wohnbereich, Geschäfts- und Gewerbebereiche sowie Kleinbetriebe Teil 6-2: Fachgrundnormen; Störfestigkeit für Industriebereich Teil 6-3: Fachgrundnormen; Fachgrundnorm Störaussendung für Wohnbereich, Geschäfts- und Gewerbebereiche sowie Kleinbetriebe Teil 6-4: Fachgrundnormen; Fachgrundnorm Störaussendung für Industriebereich Schutz gegen elektrischen Schlag; Gemeinsame Anforderungen für Anlagen und Betriebsmittel Drehzahlveränderbare elektrische Antriebe; Teil 2: Allgemeine Anforderungen Festlegungen für die Bemessung von Niederspannungs- Wechselstrom-Antriebssystemen mit einstellbarer Frequenz Drehzahlveränderbare elektrische Antriebe; Teil 3: EMV- Anforderungen einschließlich spezieller Prüfverfahren Elektrische Leistungsantriebssysteme mit einstellbarer Drehzahl; Teil 5: Anforderungen an die Sicherheit; Hauptabschnitt 1: Elektrische, thermische und energetische Anforderungen Hauptabschnitt 2: Funktionale Sicherheitsanforderungen Sicherheit von Maschinen; Funktionale Sicherheit sicherheitsbezogener elektrischer, elektronischer und programmierbar elektronischer Steuerungssysteme Enclosures for Electrical Equipment Industrial Control Equipment Process Control Equipment Power Conversion Equipment Industrial Control Equipment * Die aufgelisteten Normen sind bzgl. der technischen Anforderungen nicht unbedingt inhaltsgleich. Betriebsanleitung, 03/2011, A5E A 13

16 Allgemeines 2.3 Normen 14 Betriebsanleitung, 03/2011, A5E A

17 Grundlagen der EMV Einführung in die EMV Was versteht man unter EMV? Unter der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) versteht man die Fähigkeit eines elektrischen Gerätes, in einer vorgegebenen elektromagnetischen Umgebung fehlerfrei zu funktionieren, ohne dabei die Umgebung in unzulässiger Weise zu beeinflussen. Die EMV stellt somit ein Qualitätsmerkmal dar für die Eigenstörfestigkeit: Beständigkeit gegen interne elektrische Störgrößen Fremdstörfestigkeit: Beständigkeit gegen systemfremde elektromagnetische Störgrößen Störemissionsgrad: Beeinflussung des Umfeldes durch elektromagnetische Abstrahlung Für einen störungsfreien Betrieb des Schrankgerätes in der Anlage darf das störungsbehaftete Umfeld nicht vernachlässigt werden. Daher werden an den Aufbau der Anlage hinsichtlich der EMV besondere Anforderungen gestellt. Betriebssicherheit und Störfestigkeit Um die größtmögliche Betriebssicherheit und Störfestigkeit einer Gesamtanlage (Umrichter, Automatisierung, Antriebsmaschine usw.) zu erreichen, sind Maßnahmen seitens Umrichterhersteller und Anwender notwendig. Nur wenn alle diese Maßnahmen eingehalten werden, kann die einwandfreie Funktion des Umrichters garantiert, sowie die vom Gesetzgeber vorgeschriebene Anforderungen (2004/108/EG) eingehalten werden. Betriebsanleitung, 03/2011, A5E A 15

18 Grundlagen der EMV 3.1 Einführung in die EMV Störemissionen Die EMV-Anforderungen an "Drehzahlveränderbare Antriebssysteme" beschreibt die Produktnorm EN Sie stellt Anforderungen an Umrichter mit Betriebsspannungen unter 1000 V. Abhängig vom Aufstellort des Antriebssystems werden unterschiedliche Umgebungen und Kategorien definiert. Bild 3-1 Definition der Ersten und Zweiten Umgebung Bild 3-2 Definition der Kategorien C1 bis C4 Tabelle 3-1 Definition der Ersten und der Zweiten Umgebung Definition der Ersten und der Zweiten Umgebung Erste Umgebung Zweite Umgebung Wohngebäude oder Standorte, an denen das Antriebssystem ohne Transformator am öffentlichen Niederspannungsnetz angeschlossen ist. Industriegebiete, die über einen eigenen Transformator aus dem Mittelspannungsnetz gespeist werden. 16 Betriebsanleitung, 03/2011, A5E A

19 Grundlagen der EMV 3.1 Einführung in die EMV Tabelle 3-2 Definition der Kategorien C1 bis C4 Definition der Kategorien C1 bis C4 Kategorie C1 Kategorie C2 Kategorie C3 Kategorie C4 Nennspannung <1000 V uneingeschränkter Einsatz in der ersten Umgebung. Ortsfeste Antriebssysteme Nennspannung <1000 V für den Einsatz in der zweiten Umgebung. Einsatz in erster Umgebung bei Vertrieb und Installation von Fachpersonal. Nennspannung <1000 V ausschließlich Einsatz in der zweiten Umgebung. Nennspannung 1000 V oder für Nennströme 400 A in komplexen Systemen in der zweiten Umgebung. Betriebsanleitung, 03/2011, A5E A 17

20 Grundlagen der EMV 3.1 Einführung in die EMV 18 Betriebsanleitung, 03/2011, A5E A

21 EMV-gerechter Aufbau und 4 Schaltschrankprojektierung 4.1 Verweis auf Projektierungshandbuch Ausführliche Projektierungshinweise zum EMV-gerechten Aufbau von Antrieben und zur Schaltschrankprojektierung finden Sie im "Projektierungshandbuch SINAMICS Low Voltage". Betriebsanleitung, 03/2011, A5E A 19

22 EMV-gerechter Aufbau und Schaltschrankprojektierung 4.1 Verweis auf Projektierungshandbuch 20 Betriebsanleitung, 03/2011, A5E A

23 Hinweise zur Schaltschrank-Klimatisierung Allgemeines Die nachfolgend aufgeführten Mindestmaße für die Freiräume der Belüftung sind unbedingt einzuhalten. In diesen Bereichen dürfen keine anderen Bauteile und Leitungen montiert bzw. verlegt werden. VORSICHT Werden die Einbauvorschriften für die Geräte SINAMICS G130 nicht eingehalten, so führt dies zu einer deutlichen Reduzierung der Lebensdauer von Bauteilen. Es kann zu vorzeitigen Ausfällen von Komponenten führen. Folgende Spezifikationen sind bei Verwendung eines SINAMICS G130 Antriebsverbandes zu beachten: Lüftungsfreiraum Leitungsführung Luftführung Tabelle 5-1 Lüftungsfreiräume der Komponenten Komponente Baugröße Abstand vorn [mm] Abstand oben [mm] Abstand unten [mm] Power Module FX 40 1) Power Module GX 50 1) Power Module HX, JX 40 1) ) Die Abstände gelten für den Bereich der Lüftungsschlitze in der Frontabdeckung. Hinweis Die Maße beziehen sich auf die Außenkanten der Geräte. Die Maßzeichnungen finden sich in der Betriebsanleitung. 5.2 Hinweise zur Belüftung Die Geräte SINAMICS G130 werden mit eingebauten Lüftern zwangsbelüftet. Um einen ausreichenden Luftstrom zu gewährleisten, sind entsprechend große Öffnungen für Zuluft, z. B. Lüftungsöffnungen in der Schranktüre und Abluft, z. B. durch Verwendung einer Dachhaube, vorzusehen. Betriebsanleitung, 03/2011, A5E A 21

24 Hinweise zur Schaltschrank-Klimatisierung 5.2 Hinweise zur Belüftung Die Komponenten müssen von der Kühlluft senkrecht von unten (kalter Bereich) nach oben (durch den Betrieb warmer Bereich) durchströmt werden. Auf die richtige Luftströmungsrichtung ist unbedingt zu achten. Es muss ferner sichergestellt sein, dass die warme Luft nach oben entweichen kann. Die Lüftungsfreiräume sind gemäß der Tabelle "Lüftungsfreiräume der Komponenten" im vorherigen Kapitel unbedingt einzuhalten. Hinweis Direkt auf den Komponenten dürfen keine Leitungen verlegt werden. Die Lüftungsgitter müssen unbedingt frei bleiben. Direktes Anblasen der elektronischen Geräte mit Kaltluft ist zu vermeiden. VORSICHT Luftführung und Anordnung und Einstellung der Kühleinrichtung sind so zu wählen, dass auch bei der maximal zu erwartenden relativen Luftfeuchtigkeit ein Betauen ausgeschlossen ist. Gegebenenfalls muss eine Schaltschrankheizung eingebaut werden. Bild 5-1 Luftführung bei Power Module, Baugröße FX, GX 22 Betriebsanleitung, 03/2011, A5E A

25 Hinweise zur Schaltschrank-Klimatisierung 5.2 Hinweise zur Belüftung Abluft Bild 5-2 Luftführung bei Power Module, Baugröße HX, JX Ein Betrieb der Geräte in einem so genannten Luftkurzschluss ist unbedingt zu vermeiden, da dies zum Ausfall bzw. zur Zerstörung führt. Durch die Sogwirkung des Lüfters entsteht an den Lüftungsöffnungen der Schranktüren ein Unterdruck. Dieser ist abhängig vom Volumenstrom und dem hydraulischen Querschnitt der Öffnungen. Die Luft, die oben aus dem Gerät ausgeblasen wird, staut sich unter dem Dachblech, bzw. der Dachhaube. Dadurch entsteht an dieser Stelle ein Überdruck. Innerhalb des Schaltschrankes entsteht durch die Druckdifferenz zwischen Überdruck oben und Unterdruck unten eine Luftströmung, der Luftkurzschluss. Je nach Querschnitt der Türund Dachöffnungen und des Volumenstromes der Luft ist dieser unterschiedlich stark ausgeprägt. Durch die Luftströmung innerhalb des Schaltschrankes wird durch den Gerätelüfter bereits vorgewärmte Luft angesaugt. Dadurch erwärmen sich die Bauteile deutlich stärker. Darüber hinaus stellt sich für den Ventilator ein ungünstiger Arbeitspunkt ein. Betriebsanleitung, 03/2011, A5E A 23

26 Hinweise zur Schaltschrank-Klimatisierung 5.2 Hinweise zur Belüftung VORSICHT Ein Betrieb der Geräte im Luftkurzschluss ist unbedingt zu vermeiden, da dies zum Ausfall führen kann! Der Luftkurzschluss ist durch geeignete Schottungsmaßnahmen zu verhindern. Die Schottung hat so zu erfolgen, dass an Ober- und Unterseite der Geräte keine Luft außen an den Seiten entlang strömen kann. Vor allem eine Luftströmung von oben (warme Abluft) nach unten (kalte Kühlluft) muss vermieden werden. Ausgeführt werden können die Schottungsmaßnahmen z. B. durch die Verwendung geeigneter Bleche. Die Schottung hat bis zu den Seitenwänden bzw. der Schaltschranktüre zu erfolgen. Sie muss so gestaltet sein, dass der austretende Luftstrom nicht in die Schrankholme gedrückt sondern um diese herum gelenkt wird. Bei allen Schutzarten größer IP20 sind Schottungsmaßnahmen unbedingt erforderlich. Die den Umrichterschränken benachbarten Schaltschränke o. ä. sind bei der Schottung mit zu berücksichtigen. Für eine ausreichende Belüftung der Geräte sind die in der nachfolgenden Tabelle angegebenen Öffnungsquerschnitte mindestens einzuhalten. Die angegebenen Öffnungsquerschnitte setzten sich aus mehreren kleinen Öffnungen zusammen. Damit der Druckverlust und der Strömungswiderstand an diesen gitterförmigen Öffnungen nicht zu groß werden, muss die Querschnittsfläche je Öffnung mindestens in der Größenordnung von 190 mm² liegen (z. B. 7,5 mm x 25 mm oder 9,5 mm x 20 mm). Um einen dauerhaften Betrieb der Geräte zu gewährleisten, muss darauf geachtet werden, dass keine Schmutz- und Staubpartikel eindringen können. Dazu sind Drahtgitter (Drahtgewebe DIN 4189-St-vzk-1x0.28) bzw. Filtermatten (mindestens Filterklasse G2) zu verwenden. Die Wahl der Filtermatten richtet sich auch nach der geforderten Schutzart und den Umgebungsbedingungen. Sind Schaltschränke in einer Umgebung aufgestellt, wo feine Stäube oder Öldämpfe auftreten, sind Feinfiltermatten zu verwenden, um eine Verschmutzung der Geräte zu vermeiden. Werden Schmutzfilter eingesetzt, so sind die angegebenen Öffnungsquerschnitte und damit die Filterflächen nach oben hin anzupassen. VORSICHT Bei Verwendung von Schmutzfiltern sind die angegebenen Tauschintervalle unbedingt einzuhalten. Sind die Filtermatten stark mit Schmutz zugesetzt, verringert sich das angesaugte Luftvolumen durch den erhöhten Strömungswiderstand. Dies führt zur Überlastung der in die Geräte eingebauten Lüfter bzw. zur Überhitzung und damit Beschädigung der Geräte selber. Die in der Tabelle angegebenen Öffnungsquerschnitte beziehen sich auf jeweils ein Gerät. Werden mehrere Geräte in einen Schaltschrank eingebaut, so vergrößert sich der Öffnungsquerschnitt entsprechend. Lassen sich die benötigten Öffnungen im Schaltschrank nicht realisieren, so sind die Geräte auf mehrere Schaltschränke zu verteilen, die durch Trennwände gegeneinander abgeschlossen werden. 24 Betriebsanleitung, 03/2011, A5E A

27 Hinweise zur Schaltschrank-Klimatisierung 5.2 Hinweise zur Belüftung Die Abführung der erwärmten Abluft muss über das Dachblech bzw. die Dachhaube oder seitliche Öffnungen im Schaltschrank in Höhe der Geräteoberseite erfolgen. Auch hier ist die Größe des Öffnungsquerschnittes zu beachten. Bei Schutzarten größer IP20 und Verwendung einer Dachhaube kann es erforderlich sein, eine "aktive" Dachhaube zu verwenden. In eine solche Dachhaube sind Ventilatoren integriert, die den Luftstrom nach vorne ausblasen. Bis auf die Luftaustrittsöffnung ist die Dachhaube geschlossen. Bei der Auswahl der "aktiven" Dachhaube ist auf eine ausreichende Luftleistung der Ventilatoren zu achten, damit kein Luftstau im Schaltschrank entstehen kann. Kommt es zu einem Luftstau, wird die Kühlleistung reduziert und es kann zu einer Überhitzung und damit Zerstörung der Geräte führen. Die Luftleistung der Ventilatoren sollte mindestens den Daten des Gerätelüfters entsprechen. Tabelle 5-2 Volumenstrom, Öffnungsquerschnitte Power Module Bestellnummer 6SL3310-1GE32-1AAx 1GH28-5AAx 1GH31-0AAx 1GH31-2AAx 1GH31-5AAx 1GE32-6AAx 1GE33-1AAx 1GE33-8AAx 1GE35-0AAx 1GF31-8AAx 1GF32-2AAx 1GF32-6AAx 1GF33-3AAx 1GF34-1AAx 1GH31-8AAx 1GH32-2AAx 1GH33-6AAx 1GH33-3AAx 1GE36-1AAx 1GE37-5AAx 1GE38-4AAx 1GF34-7AAx 1GF35-8AAx 1GH34-1AAx 1GH34-7AAx 1GH35-8AAx 1GE41-0AAx 1GF37-4AAx 1GF38-1AAx 1GH37-4AAx 1GH38-1AAx Kühlluftbedarf [m³/s] 0,17 0,23 0,36 0,78 1,48 Minimaler Öffnungsquerschnitt im Schaltschrank - Einlassöffnung - Auslassöffnung [m²] [m²] 0,1 0,1 0,1 0,1 0,19 0,19 0,28 0,28 0,47 0,47 Betriebsanleitung, 03/2011, A5E A 25

28 Hinweise zur Schaltschrank-Klimatisierung 5.2 Hinweise zur Belüftung 26 Betriebsanleitung, 03/2011, A5E A

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