AKTUELL: Alles nur Zahlenspiele?

Ausfallwahrscheinlichkeit von Relais


Spätestens mit Ablauf der Verlängerung der Vermutungswirkung der EN 954, muss zusätzlich zu dem gewohnten Verfahren, eine auf Wahrscheinlichkeit basierende Bewertung der funktionalen Sicherheit für Maschinen eingesetzt werden.

Von diesem Paradigmenwechsel ist auch die Betrachtung der Funktionsfähigkeit von Relais betroffen. Nachfolgend sollen die Auswirkungen und mögliche Hilfen durch die Relaishersteller vorgestellt werden.

Die Gestaltungsgrundsätze für sicherheitsbezogene Steuerungen für Maschinen und Anlagen sind in der ISO/EN 13849-1/-2 sowie in der IEC/EN 62061 niedergelegt.

Aufgrund der dortigen Vorgaben sind sicherheitsrelevante Bauteile (Sicherheitsbauteile) ergänzend zu bewerten. Bei verschleißbehafteten Bauelementen, wie z. B. Relais, können hierfür benötigte Lebensdauerwerte als Zeit wie z. B. MTTFd vom Hersteller des Relais nicht bereitgestellt werden. Die Lebensdauer als Zeit ist von der auftretenden Art und Höhe der Beanspruchung sowie von der Anzahl der in der Anwendung erwarteten Schaltspiele (Schaltspiele pro Zeiteinheit) abhängig.

Um dennoch zu den geforderten Zeitwerten zu gelangen, bieten die Normen eine geeignete Vorgehensweise an, die es erlaubt, eine Anzahl von Schaltspielen in eine Zeit umzuwandeln. Hierfür werden zwei Informationen benötigt.

Zum einen wird die Lebensdauer als B10d Wert (mittels Weibull ermittelte statische Kenngröße) benötigt und zum anderen, die in der Anwendung erwartete Anzahl Schaltspiele pro Zeiteinheit. Der B10d Wert ist im Regelfall vom Hersteller zu ermitteln. Anfang 2011 wird hierzu die Norm IEC/EN 61810-2-1 veröffentlicht, in der die Vorgehensweise zur Ermittlung von B10 bzw. B10d Werten für Relais beschrieben ist.

Beide Werte können dann, auf recht einfache Weise, in die geforderten Zeitwerte umgewandelt werden und in die Bewertung einfließen.


Welche Bewertungsgrundlagen stehen für Relais zur Verfügung?
In der IEC/EN 61810-2-1 sind für die Ermittlung der B10-Werte neben der Prozedur, zwei Standardbeanspruchungen (AC-15 und DC-13) vorgegeben. Die Ergebnisse liegen für viele Produkte, gerade im Anwendungsbereich der Relais mit zwangsgeführten Kontakten nach EN 50205, bereits für die maximale Beanspruchung vor. Aufgrund der sehr langen Testzeiten sind für die vorgesehenen Lastfälle noch nicht alle Werte verfügbar. Genaue Angaben sind beim jeweiligen Hersteller zu erfragen.

Wo gibt es noch Schwierigkeiten bei der Datenbereitstellung?
Alle Beanspruchungen, die nicht vom Standard abgedeckt sind, müssen gesondert betrachtet werden. Dies sind zum einen Beanspruchungen, bei denen der Verschleiß gering ist oder bei denen eine sehr niedrige Anzahl von Schaltspielen zu erwarten sind.

Wie kann dem Anwender dennoch geholfen werden?
Im TA 6.7 des ZVEI wird an Beurteilungsmöglichkeiten von derzeit normativ noch nicht abgedeckten Beanspruchungsfällen gearbeitet, mit dem Ziel eine Information zu veröffentlichen.

Was können Sie von Ihrem Relaishersteller erwarten?
Mit normativer Systematik ermittelte B10 bzw. B10d Werte. Die Verantwortung für diese Werte liegt beim Hersteller. Nutzung von Faustformeln und hauseigenen Firmenrichtlinien, mit denen Anwender selbst Werte ermitteln, sind immer nur die zweitbeste Lösung. Daher ist im Bedarfsfall mit dem jeweiligen Relaishersteller Kontakt aufzunehmen.

Jürgen Steinhäuser, Eberhard Kirsch, ZVEI TA 6.7

©2014 Forum Innovation der
Deutschen Schaltrelais-Hersteller im ZVEI
Update 04/11/2014