Technische Information. Maximale Leitungslängen. Schutz gegen elektrischen Schlag DIN VDE Schutz in Steuerstromkreisen 24 V DC EN
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- Rudolph Dunkle
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1 Technische Information Maximale Leitungslängen Schutz gegen elektrischen Schlag DIN VDE Schutz in Steuerstromkreisen 24 V DC EN
2 Schutz gegen elektrischen Schlag DIN VDE Maximale Leitungslängen in Steckdosenkreisen 230/400 V 1. Zur Ermittlung der max. Leitungslängen wurden wesentliche Einflußfaktoren berücksichtigt. Widerstandswert des Kupferleiters bei 70 C Betriebstemperatur Innenwiderstände der Sicherungsautomaten, die bei I n 6 A einen hohen Anteil haben. Die Grenzlängen brauchen nicht beachtet werden, wenn der Schutz bei indirektem Berühren durch eine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung sichergestellt wird. 2. Spannungsfall Der Spannungsfall ist eine bestimmende Größe. Beispiel: Eine Leitung 1,5 mm 2 wird mit einem LS -B16 geschützt. Nach Tabelle 3 ist die max. Leitungslänge 82 m. Soll der Spannungsfall 3% nicht überschreiten, ergibt sich eine max. Leitungslänge (2-adrig) von 17 m. Betriebs- Maximal zulässige Kabel- u. Leitungslänge l max in m strom Leiternennquerschnitt in mm 2 A 1,5 2, Tabelle 1: Maximal zulässige Kabel- und Leitungslängen l max bei einem Spannungsfall von 3%. Leitertemperatur 30 C, Drehstromkreise, Nennspannung der Anlage 400 V, 50 Hz. Für Einphasen-Wechselstromkreise 230 V sind die Längen mit dem Faktor 0,5 zu multiplizieren. Spannungsfall Faktor 1% 0,33 1,5% 0,5 4% 1,33 5% 1,67 8% 2,67 10% 3,33 Tabelle 2: Umrechnungsfaktoren für maximal zulässige Kabelund Leitungslängen l max bei von 3% abweichenden Spannungsfällen. 3. Schutz bei Überlast Die Bedingungen zum Schutz b e i Überlast I b I n I z und I 2 1,45 x I z nach DIN VDE 0100 Teil430 garantieren mitunter nicht den vollständigen Schutz, z.b. bei länger anstehenden Überströmen, die kleiner als I 2 sind. Sicherungsautomaten mit der K- oder Z-Charakteristik gewährleisten dagegen einen nahezu vollständigen Schutz bei Überlast, weil der thermische Auslösestrom I 2 1,2 xi n wesentlich niedriger ist als die Forderung entsprechend DIN VDE 0100 Teil 430 (I 2 1,45 x I z ). Der Überstromschutz muß entweder auf den Bemessungswert eines Bauteils oder auf den Strombelastbarkeitswert eines Leiters abgestimmt werden, je nachdem welcher der niedrigere Wert ist. 4. Fehlerstrom-Schutzeinrichtung und Steckdosenkreise Die Vorsicherung ist 63 A. Nachgeschaltet ist ein FI mit I n = 40 A und danach Steckdosenkreise mit LS- B16 geschützt. Kann der Summenstrom an den Steckdosen > 40 A sein, dann muß anstelle des FI mit I n = 40 A ein FI mit I n = 63 A eingesetzt werden, siehe DIN VDE Bbl.2 2
3 Maximal zulässige Kabel- und Leitungslängen lmax bei Einhaltung der Abschaltbedingung in Steckdosenkreisen 230/400 V Achtung: zusätzlich immer lmax aufgrund max Spannungsfall beachten! (ermittelt in Anlehnung an DIN VDE Bbl2 : ) Hinweis: Die Grenzlängen brauchen nicht beachtet werden,wenn der Schutz bei indirektem Berühren durch eine Fehlerstrom- Schutzeinrichtung sichergestellt wird. Bemessungsstrom In Char.B Char.C Char.K Char.Z /M Typ B LS-Schalter nach VDE 0641-Teil 11 VDE 0660-Teil 101 t a = 0,4 s (DIN VDE ) /M Typ C I erf Typ K Z s l max Typ Z mm² 0,14 0,25 0,34 0,5 0,75 1 1,5 2, A A m A m A m A m 0,5-5,5000 6, ,1000 2, ,0 46, ,0 38, ,5 153, ,4400 1,5500 2,2700 5, ,0 23, ,0 19, ,0 76, ,6-0,6300 0,6950 1,1000 8, ,0 14, ,2 12, ,8 48, ,4600 0,4600 0, , ,0 11, ,0 9, ,0 38, ,5-5,5000 6, ,1000 2, ,0 46, ,0 38, ,5 153, ,0-1,4400 1,5500 2,2700 5, ,0 23, ,0 19, ,0 76, ,6-0,6300 0,6950 1,1000 8, ,0 14, ,2 12, ,8 48, ,4600 0,4600 0, , ,0 11, ,0 9, ,0 38, ,1500 0,1650 0, , ,0 7, ,0 6, ,0 25, ,4400 1,5500 2,2700 5, ,0 23, ,0 19, ,0 76, ,6-0,6300 0,6950 1,1000 8, ,0 14, ,2 12, ,8 48, ,4600 0,4600 0, , ,0 11, ,0 9, ,0 38, ,1500 0,1650 0, , ,0 7, ,0 6, ,0 25, ,1100 0,1200 0, , ,0 5, ,0 4, ,0 19, ,6-0,6300 0,6950 1,1000 8, ,0 14, ,2 12, ,8 48, ,4600 0,4600 0, , ,0 11, ,0 9, ,0 38, ,1500 0,1650 0, , ,0 7, ,0 6, ,0 25, ,1100 0,1200 0, , ,0 5, ,0 4, ,0 19, ,0550 0,0550 0,0520 0, ,0 7, ,0 3, ,0 3, ,0 12, ,4600 0,0460 0, , ,0 11, ,0 9, ,0 38, ,4600 0,0165 0, , ,0 7, ,0 6, ,0 25, ,1500 0,1200 0, , ,0 5, ,0 4, ,0 19, ,0550 0,1100 0,0520 0, ,0 7, ,0 3, ,0 3, ,0 12, ,0133 0,0550 0,0126 0, ,0 4, ,0 2, ,0 1, ,0 7, ,1500 0,0165 0, , ,0 7, ,0 6, ,0 25, ,1100 0,1200 0, , ,0 5, ,0 4, ,0 19, ,0550 0,0550 0,0520 0, ,0 7, ,0 3, ,0 3, ,0 12, ,0133 0,0135 0,0126 0, ,0 4, ,0 2, ,0 1, ,0 7, ,0070 0,0070 0,0077 0, ,0 2, ,0 1, ,0 1, ,0 4, ,1100 0,1200 0, , ,0 5, ,0 4, ,0 19, ,0550 0,0550 0,0520 0, ,0 7, ,0 3, ,0 3, ,0 12, ,0133 0,0135 0,0126 0, ,0 4, ,0 2, ,0 1, ,0 7, ,0070 0,0070 0,0077 0, ,0 2, ,0 1, ,0 1, ,0 4, ,0063 0,0063 0,0067 0, ,0 2, ,0 1, ,0 0, ,0 3, ,0550 0,0550 0,0520 0, ,0 7, ,0 3, ,0 3, ,0 12, ,0133 0,0135 0,0126 0, ,0 4, ,0 2, ,0 1, ,0 7, ,0070 0,0070 0,0077 0, ,0 2, ,0 1, ,0 1, ,0 4, ,0063 0,0063 0,0067 0, ,0 2, ,0 1, ,0 0, ,0 3, ,0050 0,0030 0,0046 0, ,0 1, ,0 0, ,0 0, ,0 3, ,0133 0,0135 0,0126 0, ,0 4, ,0 2, ,0 1, ,0 7, ,0070 0,0070 0,0077 0, ,0 2, ,0 1, ,0 1, ,0 4, ,0063 0,0063 0,0067 0, ,0 2, ,0 1, ,0 0, ,0 3, ,0050 0,0030 0,0046 0, ,0 1, ,0 0, ,0 0, ,0 3, ,0036 0,0029 0,0035 0, ,0 1, ,0 0, ,0 0, ,0 2, ,0070 0,0070 0,0077 0, ,0 2, ,0 1, ,0 1, ,0 4, ,0063 0,0063 0,0067 0, ,0 2, ,0 1, ,0 0, ,0 3, ,0050 0,0030 0,0046 0, ,0 1, ,0 0, ,0 0, ,0 3, ,0036 0,0029 0,0035 0, ,0 1, ,0 0, ,0 0, ,0 2, ,0030 0,0020 0,0028 0, ,0 1, ,0 0, ,0 0, ,0 1, ,0050 0,0030 0,0046 0, ,0 1, ,0 0, ,0 0, ,0 3, ,0036 0,0029 0,0035 0, ,0 1, ,0 0, ,0 0, ,0 2, ,0030 0,0020 0,0028 0, ,0 1, ,0 0, ,0 0, ,0 1, ,0012 0,0012 0,0013 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0 1, ,0009 0,0009 0,0007 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0 1, ,0036 0,0029 0,0035 0, ,0 1, ,0 0, ,0 0, ,0 2, ,0030 0,0020 0,0028 0, ,0 1, ,0 0, ,0 0, ,0 1, ,0012 0,0012 0,0013 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0 1, ,0009 0,0009 0,0007 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0 1, Impedanz verkettete vor Spannung der Überstrom-Schutzeinrichtung der Anlage: Zv 400 = 300 V mω Tabelle 3 weitere Werte auf Anfrage c Impedanz = 0,95; Leitertemperatur vor der Überstrom-Schutzeinrichtung 70 C = Fakt. 0,8 (DIN VDE 0100 Zv = Bbl5) 300 m und typische Leitungsimpedanzen sind eingerechnet. R.Kommert
4 SK 0145 Z 00 Schutz empfindlicher Bauelemente und Brandschutz in Steuerstromkreisen 24V DC. EN Damit im Sinne der Norm ein möglichst ausreichender Schutz empfindlicher Bauelemente, wie Kontakte, konfektionierte Leitungen von Sensoren/Endschaltern erreicht werden kann, ist folgendes sicherzustellen: Projektierungshinweise: Bei Überstrom muß der unverzögerte Auslöser im Millisekunden-Bereich die Abschaltung bewirken. Hiermit wird der Stromwärmewert I 2 t, der das Bauteil belastet, so klein wie möglich gehalten. Damit der unverzögerte Auslöser innerhalb des Toleranzbandes sicher anspricht, dürfen im Hinblick auf den Schleifenwiderstand max. Leitungslängen verlegt werden. Die Parameter zur Beurteilung hierfür sind: Schleifenwiderstand (R i + R cu ) R i = Innenwiderstand Sicherungsautomat bei 20 C R L = Leitungswiderstand bei 20 C - Kupfertemperatur: 80 C im Kurzschlussfall - Spannungsfall - Übergangswiderstände R i = 0,62 R L = : 40 m 1,5 x 56 = 0,48 R = (0,62 + 0,48) = 1,1 24 V x 2/3 I K = = 14,5 A 1,1 Ansprechwert unverzögert vom S 201- Z 2 = 4,5 I n = 9 A Ergebnis: Abschaltung unverzögert im ms-bereich Beispiel 1: Standard-Netzgerät Beispiel 2: getaktetes Netzgerät In der Summe ergibt das einen Reduktionsfaktor von 2/3 (E DIN VDE ) Der Sicherungsautomat S 201 benötigt 0,1 s zur unverzögerten Abschaltung. Regelt das getaktete Netzgerät unverzögert im Kurzschlussfall nach unten, dann regelt das Netzgerät schneller als der S schalten kann. Folge: Keine selektive Fehlererkennung Ergebnis: Der Ausgang vom getakteten Netzgerät muss verzögert arbeiten 100 ms) und auf diesen verzögert herabgeregelten Wert muss das Schutzorgan abgestimmt sein. Somit erreicht man eine selektive Fehlererkennung. 4
5 Maximal zulässige Kabel- und Leitungslängen zum Schutz empfindlicher Bauelemente und Brandschutz EN Achtung: zusätzlich immer lmax aufgrund max Spannungsfall beachten! (ermittelt in Anlehnung an E DIN VDE ) Leiternennquerschnitt Bemessungsstrom In Char.B Char.K Char.Z I erf Typ B Z s LS-Schalter nach DIN VDE und VDE 0660-Teil 101 ta 0,1 s l max I erf Typ K Z s l max Typ Z mm² 0,14 0,25 0,34 0,5 0,75 1 1,5 2, A A m A m A m 0,5-6, ,1000 3, ,0 2,03 0 2,3 8, ,5500 2,2700 7, ,0 1,01 0 4,5 4,05 6 1,6-0,6950 1, , ,8 0,63 0 7,2 2, ,4600 0, , ,0 0,51 0 9,0 2,03 3 0,5-6, ,1000 3, ,0 2,03 0 2,3 8,11 0 1,0-1,5500 2,2700 7, ,0 1,01 0 4,5 4, ,6-0,6950 1, , ,8 0,63 0 7,2 2, ,4600 0, , ,0 0,51 0 9,0 2, ,1650 0, , ,0 0, ,5 1, ,5500 2,2700 7, ,0 1,01 0 4,5 4, ,6-0,6950 1, , ,8 0,63 0 7,2 2, ,4600 0, , ,0 0,51 0 9,0 2, ,1650 0, , ,0 0, ,5 1, ,1200 0, , ,0 0, ,0 1,01 6 1,6-0,6950 1, , ,8 0,63 0 7,2 2, ,4600 0, , ,0 0,51 0 9,0 2, ,1650 0, , ,0 0, ,5 1, ,1200 0, , ,0 0, ,0 1, ,0550 0,0520 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,4600 0, , ,0 0,51 0 9,0 2, ,1650 0, , ,0 0, ,5 1, ,1200 0, , ,0 0, ,0 1, ,0550 0,0520 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0133 0,0126 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,1650 0, , ,0 0, ,5 1, ,1200 0, , ,0 0, ,0 1, ,0550 0,0520 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0133 0,0126 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0070 0,0077 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,4600 0, , ,0 0,51 0 9,0 2, ,1200 0, , ,0 0, ,0 1, ,0550 0,0520 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0133 0,0126 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0070 0,0077 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0063 0,0067 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0550 0,0520 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0133 0,0126 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0070 0,0077 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0063 0,0067 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0050 0,0046 0, ,5 0, ,0 0, ,5 0, ,0133 0,0126 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0070 0,0077 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0063 0,0067 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0050 0,0046 0, ,5 0, ,0 0, ,5 0, ,0036 0,0035 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0070 0,0077 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0063 0,0067 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0050 0,0046 0, ,5 0, ,0 0, ,5 0, ,0036 0,0035 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0030 0,0028 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0050 0,0046 0, ,5 0, ,0 0, ,5 0, ,0036 0,0035 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0030 0,0028 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0012 0,0013 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0009 0,0007 0, ,5 0, ,0 0, ,5 0, ,0036 0,0035 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0030 0,0028 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0012 0,0013 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,0009 0,0007 0, ,5 0, ,0 0, ,5 0,06 5 Gleichspannung: 24 V= Spannung in der Anlage: 24 V DC Impedanz vor der Überstrom-Schutzeinrichtung Zv = 50 m Impedanz vor der Überstrom-Schutzeinrichtung Zv = 50 m (Annahme) Für Leitertemperatur (im Kurzschlußfall 80 C) und für nicht erfaßbare Impedanzen ist ein Faktor 2/3 eingerechnet (E DIN VDE ). Tabelle 4 5
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