Tyco Electronics:

Auswirkungen der IEC/EN 61810-1: Ausgabe 2
auf Relais für Montage in Steckfassungen


Seit 02.12.03 wurde die 2. Ausgabe der Norm IEC /EN 61810 1, Elektromechanische Elementarrelais, Teil 1: Allgemeine und sicherheitsgerichtete Anforderungen, ratifiziert. Sie hat weitreichende Auswirkungen auf den Markt für Relais zur Montage in Steckfassungen. Steckfassungen für Relais gelten demnach als nicht genormte Steckverbinder und müssen der IEC /EN 61984 entsprechen. Für die Isolationsbewertung gelten die Bemessungsregeln der Isolationskoordination. Die normative Verankerung der Steckfassungen in der Grundnorm klärt die erforderliche Prüfung der Kombination aus Steckfassung und Relais.
Können beide Elemente für sich allein noch alle normativen Forderungen erfüllen, ergeben sich in Kombination oft Einschränkungen bezüglich Dauerstrom, Umgebungstemperatur und Verschmutzungsgrad.

Anmerkungen zur Isolation
Die Isolationsbemessung der Isolationskoordination hat für alle Konstruktionen Gültigkeit. Speziell bei mehrpoligen Relais ist die Isolationsbemessung ein komplexes Thema. Die meisten Steckfassungen entsprechen konstruktiv einem Industriestandard mit kompatibler Anschlussgeometrie.

Bemessung und Bewertung anhand eines Beispiels
Die benötigte Isolation ist aus der für den Einsatz zutreffenden Norm herzuleiten (typisch: EN 50178). Erforderlich ist danach innerhalb eines Stromkreises Funktionsisolierung (F-I; bei „Voller-Abschaltung“ Basisisolierung B-I) und zwischen den Stromkreisen Basis- oder doppelte (verstärkte) Isolierung (B-I oder D/V-I). Einflussgrößen, wie Verschmutzungsgrad V und Überspannungskategorie Ü sowie die Spannungswerte ergeben sich aus der Anwendung (Standard: V 2; Ü III).
Die Spannungswerte betragen üblicherweise 230/400VAC als verkettete und 120-240VAC als einphasige Wechselspannung. Hinzu kommt als Kleinspannung typischerweise 24VDC als PELV oder auch SELV. Zur Erfüllung des Verschmutzungsgrads 2 müssen die Schaltschränke, je nach Einsatzbedingung, belüftet oder zum strengeren Ausschluss negativer Umgebungseinflüsse unter Überdruck gesetzt werden. Ein Verschmutzungsgrad 3 ist nicht akzeptabel, u. a. wegen der zu erwartenden Auswirkung von Feuchtigkeit und Stäuben. Diese Anforderungen bedingen Mindestwerte für Kriech- und Luftstrecken. Die für eine Bemessung wichtigen Tabellen und Erläuterungen sowie alle Abbildungen zu Luft- und Kriechstrecken für Relais, Fassung und Kombination aus beiden Elementen sind unter www.schaltrelais.de ausführlich aufbereitet.

Relais+Fassung=Ein neues Bauteil
Ein Vergleich der Ist- und Sollwerte zeigt, dass für die Isolationsbewertung stets die Kombination beider Elemente zugrunde zu legen ist. Es ergeben sich Einschränkungen, z.B. eine Reduktion des Spannungsbereiches. Bei kleinen, vierpoligen Kombinationen mit Luftstrecken von 1,5 bis 2,0mm (Abstand der Relaisanschlüsse - Pol zu Pol) sind die Einschränkungen gravierend. Dies zeigt sich vor allem in der Beschaltung benachbarter Kontaktkreise mit unterschiedlichen Spannungen. Es kann zu einer Überschreitung der Nennisolationsspannung kommen (z. B. Netzspannung 230VAC und 24VDC auf benachbarten Polstrecken ergibt im ungünstigsten Fall eine Bemessungsisolationsspannung von 254Veff bzw. 349Vss).

Eine konstruktive Änderung der Steckfassungen mit ineinander greifender Nut und Feder gestaltet sich durch die Inkompatibilität zu Standardprodukten anderer Hersteller als fast unmöglich. Die pflichtgemäße Kennzeichnung der Isolation kann sich deshalb nur auf die vom Hersteller gelieferte Kombination beziehen.

Kennzeichnungsbeispiel
  • Nennstrom 12A
  • Bemessungsisolationsspannung (BIS) 250V Phase-Erde/Phase-Phase oder 250/400V Phase-Erde/Phase-Phase
  • Überspannungskategorie III
  • Verschmutzungsgrad 2

Mit diesen Angaben sind die Anforderungen an die Isolation eindeutig beschrieben.

Strombelastbarkeit einer Steckfassung und Derating-Kurve
Üblicherweise werden bei Steckfassungen die Nennströme, sofern nicht anders angegeben, auf Einzelaufbau und eine Umgebungstemperatur von 40°C bezogen. Ein wesentlicher Punkt der IEC61984 ist die Ermittlung der Strombelastbarkeitskurven und damit die Festlegung der Strom-/Temperaturgrenzen der Kombination aus Relais und Fassung. Die Strombelastbarkeitskurve ist der maximal zulässige Strom im Dauerbetrieb über alle Kontaktkreise und den gesamten Bereich der Umgebungstemperatur. Jede andere Belastungssituation ist gesondert zu betrachten. Fassungen werden mit einem gegenüber dem Nennstrom um 20 % erhöhten Strom geprüft, um Messunsicherheiten und Exemplarstreuungen zu berücksichtigen. Aus der ermittelten Strombelastungskurve wird die korrigierte Strombelastungskurve (Derating-Kurve) abgeleitet. Diese deckt dann in einem definierten Temperaturbereich die Nennstromangabe ab. Aus der Derating- Kurve ist ersichtlich, welchen elementaren Einfluss die Fassung auf das Leistungsvermögen der Kombination hat. Alle Fassungen sind mit gleichen Werten zum Nennstrom ohne zusätzliche Angaben gekennzeichnet. Weitere Einflussfaktoren auf das Verhalten der Kombination sind die Materialien und der Montageabstand. Einzelaufbau bedeutet mindestens eine Fassungsbreite Abstand zwischen benachbarten Kombinationen.

Derating-Kurve: 2-polige Steckfassung verschiedener Hersteller


Zusammenfassung
Die Eigenschaften bezüglich Isolation und Strombelastbarkeit müssen stets klar beschrieben sein und können sich nur auf die geprüfte Kombination von Relais und Steckfassung beziehen. Eine Aussage zu beliebigen Kombinationen mit Fremdfabrikaten ist nicht möglich. Auch aus der Typprüfung von Fremdfabrikaten kann man keine generelle Freigabe ableiten. Jegliche Änderung an einem der beiden Elemente macht die Typprüfung wertlos. Eine klare Aussage seitens der Hersteller zur Kombination von Steckfassungen und Relais ist daher zwingend notwendig. Möglicher unsachgemäßer Betrieb durch nicht klar deklarierte Einschränkungen und den daraus entstehenden Risiken wie z.B. der Brandgefahr oder verringerter Spannungsfestigkeit darf nicht unterschätzt werden.
Die Untersuchungen haben gezeigt, dass Steckfassungen verschiedener Hersteller in den seltensten Fällen vergleichbar sind.

Christian Kröpfl

Im Web publiziert - 11/2004


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