emv-aufbaurichtlinie / grundlegende … · emv-aufbaurichtlinie / grundlegende systemanforderungen...

� EMV-Aufbaurichtlinie / Grundlegende

�Systemanforderungen

___________________

___________________

___________________

___________________

MOTION CONTROL

EMV-Aufbaurichtlinie / Grundlegende Systemanforderungen Projektierungshandbuch

gültig für - MICROMASTER - SIMOCRANE - SIMODRIVE - SIMOREG - SIMOTICS - SIMOTION - SIMOVERT MASTERDRIVES - SINAMICS - SINUMERIK

(PH1), 01/2012 6FC5297-0AD30-0AP3

Vorwort

Einleitung 1

Sicherheitshinweise 2

Hinweise zu Planung, Aufbau und Installation

3

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 48 48 90026 NÜRNBERG DEUTSCHLAND

Dokumentbestellnummer: 6FC5297-0AD30-0AP3 Ⓟ 04/2012 Änderungen vorbehalten

Copyright © Siemens AG 2012.Alle Rechte vorbehalten

EMV-Aufbaurichtlinie / Grundlegende Systemanforderungen Projektierungshandbuch, (PH1), 01/2012, 6FC5297-0AD30-0AP3 3

Vorwort

Weiterführende Informationen

Unter folgendem Link finden Sie Informationen zu den Themen:

● Dokumentation bestellen / Druckschriftenübersicht

● Weiterführende Links für den Download von Dokumenten

● Dokumentation online nutzen (Handbücher / Informationen finden und durchsuchen)

http://www.siemens.com/motioncontrol/docu

Bei Fragen zur Technischen Dokumentation (z. B. Anregungen, Korrekturen) senden Sie bitte eine E-Mail an folgende Adresse: [email protected]

My Documentation Manager Unter folgendem Link finden Sie Informationen, wie Sie Dokumentation auf Basis der Siemens Inhalte individuell zusammenstellen und für die eigene Maschinendokumentation anpassen: http://www.siemens.com/mdm

Training Unter folgendem Link finden Sie Informationen zu SITRAIN - dem Training von Siemens für Produkte, Systeme und Lösungen der Automatisierungstechnik: http://www.siemens.com/sitrain

FAQs Frequently Asked Questions finden Sie in den Service&Support-Seiten unter Produkt Support: http://support.automation.siemens.com

Zielgruppe Die vorliegende Dokumentation wendet sich an Maschinenhersteller, Inbetriebnehmer und Servicepersonal, die das Antriebssystem / Steuerungssystem einsetzen.

Nutzen Dieses Handbuch vermittelt die für die Projektierung und den Service benötigten Informationen, Vorgehensweisen und Bedienhandlungen.

Vorwort

EMV-Aufbaurichtlinie / Grundlegende Systemanforderungen 4 Projektierungshandbuch, (PH1), 01/2012, 6FC5297-0AD30-0AP3

Technical Support Landesspezifische Kontaktinformationen zum Technical Support (Hotline) finden Sie im Internet unter (http://www.automation.siemens.com/partner)

● Auswahl [Land]

● Auswahl [Service] = Technical Support

oder senden Sie uns Ihre technische Anfrage direkt über (http://www.siemens.com/automation/support-request)

EG-Konformitätserklärungen Die EG-Konformitätserklärung zur EMV-Richtlinie finden Sie im Internet unter:

http://support.automation.siemens.com

Geben Sie dort als Suchbegriff die Nummer 15257461 ein oder kontaktieren Sie die Siemens-Geschäftsstelle in Ihrer Region.

Die EG-Konformitätserklärung zur Niederspannungs-Richtlinie finden Sie im Internet unter:

http://support.automation.siemens.com

Geben Sie dort als Suchbegriff die Nummer 22383669 ein.

EMV-Grenzwerte in Südkorea Die für Korea einzuhaltenden EMV-Grenzwerte entsprechen den Grenzwerten der EMV-Produktnorm für drehzahlveränderbare elektrische Antriebe EN 61800-3 der Kategorie C2 bzw. der Grenzwertklasse A, Gruppe 1 nach EN 55011. Mit geeigneten Zusatzmaßnahmen werden die Grenzwerte nach Kategorie C2 bzw. nach Grenzwertklasse A, Gruppe 1 eingehalten. Dazu können zusätzliche Maßnahmen wie z. B. der Einsatz eines zusätzlichen Funk-Entstörfilters (EMV-Filter) notwendig sein.

Es ist zu beachten, dass letztendlich immer das am Gerät vorhandene Label für eine Aussage zur Normeneinhaltung ausschlaggebend ist.

Ersatzteile Ersatzteile finden Sie im Internet unter: http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/16612315

Prüfbescheinigungen Die Safety Integrated-Funktionen von SINAMICS-Komponenten werden in der Regel von unabhängigen Instituten zertifiziert. Eine Liste der jeweils aktuell bereits zertifizierten Komponenten ist auf Anfrage in Ihrer Siemens-Niederlassung erhältlich. Bei Fragen zu aktuell noch nicht abgeschlossenen Zertifizierungen wenden Sie sich bitte an Ihren Siemens-Ansprechpartner.

http://www.automation.siemens.com/partner�

http://www.siemens.com/automation/support-request�

Vorwort


EGB-Hinweise

VORSICHT Elektrostatisch gefährdete Bauelemente (EGB) sind Einzelbauteile, integrierte Schaltungen oder Baugruppen, die durch elektrostatische Felder oder elektrostatische Entladungen beschädigt werden können.

Vorschriften zur Handhabung bei EGB:

Beim Umgang mit elektronischen Bauelementen ist auf gute Erdung von Mensch, Arbeitsplatz und Verpackung zu achten!

Elektronische Bauelemente dürfen von Personen nur in EGB-Bereichen mit leitfähigem Fußboden berührt werden, wenn • diese Personen über EGB-Armband geerdet sind, und • diese Personen EGB-Schuhe oder EGB-Schuh-Erdungsstreifen tragen.

Elektronische Baugruppen sollten nur dann berührt werden, wenn dies unvermeidbar ist. Das Anfassen ist nur an der Frontplatte bzw. am Leiterplattenrand erlaubt.

Elektronische Baugruppen dürfen nicht mit Kunststoffen und Bekleidungsteilen mit Kunststoffanteilen in Berührung gebracht werden.

Elektronische Baugruppen dürfen nur auf leitfähigen Unterlagen abgelegt werden (Tisch mit EGB-Auflage, leitfähiger EGB-Schaumstoff, EGB-Verpackungsbeutel, EGB-Transportbehälter).

Elektronische Baugruppen dürfen nicht in die Nähe von Datensichtgeräten, Monitoren oder Fernsehgeräten in Röhrentechnik gebracht werden (Mindestabstand zum Bildschirm > 10 cm).

An elektronischen Baugruppen darf nur gemessen werden, wenn das Messgerät geerdet ist (z. B. über Schutzleiter), oder vor dem Messen bei potenzialfreiem Messgerät der Messkopf kurzzeitig entladen wird (z. B. metallblankes Gehäuse berühren).

GEFAHR Durch betriebsmäßig auftretende elektrische, magnetische und elektromagnetische Felder (EMF) kann für Personen, die sich in unmittelbarer Nähe des Produktes aufhalten - insbesondere für Personen mit Herzschrittmachern, Implantaten o. ä. - eine Gefährdung auftreten.

Vom Maschinen- und Anlagenbetreiber und von Personen, die sich in der Nähe des Produkts aufhalten, sind die einschlägigen Richtlinien und Normen zu beachten! Dies sind beispielsweise im Europäischen Wirtschaftsraum (EWR) die EMF-Richtlinie 2004/40/EG, die Normen EN 12198-1 bis -3 sowie in der Bundesrepublik Deutschland die Berufsgenossenschaftliche Unfallverhütungsvorschrift BGV 11 mit zugehöriger Regel BGR 11 "Elektromagnetische Felder".

Danach ist eine Gefährdungsanalyse jedes Arbeitsplatzes durchzuführen, Maßnahmen zur Reduzierung der Gefahren und Belastungen für Personen abzuleiten und anzuwenden sowie Expositions- und Gefahrenbereiche festzulegen und zu beachten.

Diesbezügliche Sicherheitshinweise in den Kapiteln sind zu beachten.

Vorwort


Allgemeine Sicherheitshinweise

GEFAHR Die Inbetriebnahme ist solange untersagt, bis festgestellt wurde, dass die Maschine, in welche die hier beschriebenen Komponenten eingebaut werden sollen, den Bestimmungen der EG-Maschinenrichtlinie entspricht.

Die Montage, Inbetriebsetzung und Instandhaltung darf nur von entsprechend qualifiziertem Personal durchgeführt werden.

Dieses Personal muss die zum Produkt gehörende Technische Kundendokumentation berücksichtigen und die vorgegebenen Gefahr- und Warnhinweise kennen und beachten.

Beim Betrieb elektrischer Geräte und Motoren stehen zwangsläufig die elektrischen Stromkreise unter gefährlicher Spannung, die bei Berührung zu schweren Verletzungen oder zum Tod führen.

Alle Arbeiten in der elektrischen Anlage müssen im spannungslosen Zustand durchgeführt werden.

WARNUNG Der einwandfreie und sichere Betrieb setzt sachgemäßen Transport, fachgerechte Lagerung, Aufstellung und Montage sowie sorgfältige Bedienung und Instandhaltung voraus.

Für die Ausführung von Sondervarianten der Geräte gelten zusätzlich die Angaben in den Katalogen und Angeboten.

Zusätzlich zu den Gefahr- und Warnhinweisen in der gelieferten Technischen Kundendokumentation sind die jeweils geltenden nationalen, örtlichen und anlagenspezifischen Bestimmungen und Erfordernisse zu berücksichtigen.

An allen Anschlüssen und Klemmen der Elektronikbaugruppen dürfen nach EN 61800-5-1 und UL 508 nur sicher getrennte Schutzkleinspannungen angeschlossen werden.

GEFAHR Die Anwendung des Schutzes bei direktem Berühren mittels DVC A (PELV) ist nur in Bereichen mit Potenzialausgleich und in trockenen Innenräumen zulässig. Sind diese Bedingungen nicht gegeben, müssen andere Schutzmaßnahmen gegen elektrischen Schlag angewendet werden, z. B. Berührschutz.

VORSICHT Bei Einsatz von mobilen Funkgeräten mit einer Sendeleistung > 1 W in unmittelbarer Nähe der Komponenten (< 1,5 m) können Funktionsstörungen der Geräte auftreten.

Vorwort


Symbol-Erklärung

Tabelle 1 Symbole

Symbol Bedeutung

Schutzerde (PE)

Masse (z. B. M 24 V)

Funktionserde Potenzialausgleich

Restrisiken von Power Drive Systems Die Komponenten für Steuerung und Antrieb eines Power Drive Systems (PDS) sind für den industriellen und gewerblichen Einsatz in Industrienetzen zugelassen. Der Einsatz in öffentlichen Netzen erfordert eine andere Projektierung und / oder zusätzliche Maßnahmen.

Der Betrieb dieser Komponenten ist nur in geschlossenen Gehäusen oder in übergeordneten Schaltschränken mit geschlossenen Schutzabdeckungen unter Anwendung sämtlicher Schutzeinrichtungen zulässig.

Der Umgang mit diesen Komponenten ist nur qualifiziertem und eingewiesenem Fachpersonal gestattet, das alle Sicherheitshinweise auf den Komponenten und in der zugehörenden Technischen Anwenderdokumentation kennt und einhält.

Der Maschinenhersteller muss bei der gemäß EG-Maschinenrichtlinie durchzuführenden Beurteilung des Risikos seiner Maschine folgende, von den Komponenten für Steuerung und Antrieb eines Power Drive Systems (PDS) ausgehende Restrisiken berücksichtigen:

Ungewollte Bewegungen angetriebener Maschinenteile bei Inbetriebnahme, Betrieb, Instandhaltung und Reparatur z. B. durch

● HW- und / oder SW-Fehler in Sensorik, Steuerung, Aktorik und Verbindungstechnik

● Reaktionszeiten der Steuerung und des Antriebs

● Betriebs- und / oder Umgebungsbedingungen außerhalb der Spezifikation

● Betauung / leitfähige Verschmutzung

● Fehler bei der Parametrierung, Programmierung, Verdrahtung und Montage

● Benutzung von Funkgeräten / Mobiltelefonen in unmittelbarer Nähe der Steuerung

● Fremdeinwirkungen / Beschädigungen

1. Außergewöhnliche Temperaturen sowie Emissionen von Licht, Geräuschen, Partikeln und Gasen z. B. durch

Vorwort


– Bauelementeversagen

– Software-Fehler

– Betriebs- und / oder Umgebungsbedingungen außerhalb der Spezifikation

– Fremdeinwirkungen / Beschädigungen

2. Gefährliche Berührspannungen z. B. durch

– Bauelementeversagen

– Influenz bei elektrostatischen Aufladungen

– Induktion von Spannungen bei bewegten Motoren

– Betrieb und / oder Umgebungsbedingungen außerhalb der Spezifikation

– Betauung / leitfähige Verschmutzung

– Fremdeinwirkungen / Beschädigungen

3. Betriebsmäßige elektrische, magnetische und elektromagnetische Felder, die z. B. für Träger von Herzschrittmachern, Implantaten oder metallischen Gegenständen bei unzureichendem Abstand gefährlich sein können

4. Freisetzung umweltbelastender Stoffe und Emissionen bei unsachgemäßem Betrieb und / oder bei unsachgemäßer Entsorgung von Komponenten

Hinweis Funktionale Sicherheit der Komponenten

Die Komponenten müssen gegen leitfähige Verschmutzung geschützt werden, z. B. durch Einbau in einen Schaltschrank mit der Schutzart IP54 nach EN 60529.

Unter der Voraussetzung, dass am Aufstellort das Auftreten von leitfähigen Verschmutzungen ausgeschlossen werden kann, ist auch eine entsprechend geringere Schutzart des Schaltschranks zulässig.

Weitergehende Informationen zu den Restrisiken, die von den Komponenten eines PDS ausgehen, finden Sie in den zutreffenden Kapiteln der Technischen Anwenderdokumentation.

Interner Hinweis Der Review zur EMV-Aufbaurichtlinie ist unter der Review-Nummer 8101 einsehbar.


Inhaltsverzeichnis

Vorwort ...................................................................................................................................................... 3

1 Einleitung................................................................................................................................................. 11

2 Sicherheitshinweise ................................................................................................................................. 13

3 Hinweise zu Planung, Aufbau und Installation ......................................................................................... 15

3.1 Planung........................................................................................................................................15

3.2 Einsatzumgebungen für Antriebssysteme ...................................................................................15

3.3 EMV-Zonenkonzept .....................................................................................................................16

3.4 Durchbrüche im Gehäuse z. B. Lüftungsöffnungen.....................................................................18

3.5 Potenzialausgleich .......................................................................................................................18 3.5.1 Potenzialausgleich innerhalb eines Schaltschranks....................................................................19 3.5.2 Potenzialausgleich zwischen mehreren Schrankelementen .......................................................20 3.5.3 Potenzialausgleich innerhalb der Maschine / Anlage ..................................................................20 3.5.4 Potenzialausgleich bei Komponenten auf beweglichen Teilen / Schlitten...................................22

3.6 Leitungen .....................................................................................................................................22 3.6.1 Allgemein .....................................................................................................................................22 3.6.2 Geschirmte Leitungen..................................................................................................................23 3.6.2.1 Steckverbindungen bei geschirmten Leitungen...........................................................................24 3.6.3 Leitungen im Leistungsstrang......................................................................................................25 3.6.3.1 Bündelung, Parallelschalten von Leitungen.................................................................................25 3.6.3.2 Schirmauflage der Motorleitung an den Motor Modules..............................................................25 3.6.3.3 Schirmauflage der Motorleitung am Motor-Klemmenkasten .......................................................26 3.6.3.4 Schirmauflage bei Leitungen mit Stecker ....................................................................................26 3.6.3.5 Schutzleiter in den Motorleitungen (grün/gelb) ............................................................................26 3.6.3.6 Der letzte Meter zum Motor .........................................................................................................26 3.6.3.7 Zwischenkreisverbindung, Bremswiderstand ..............................................................................26 3.6.3.8 Leitungslängen im Leistungsstrang .............................................................................................26 3.6.4 Bremsenleitungen ........................................................................................................................27 3.6.5 Geberleitungen.............................................................................................................................27 3.6.5.1 Geberleitungen mit Steckverbindern ...........................................................................................27 3.6.5.2 DRIVE-CLiQ-Geberleitungen.......................................................................................................27 3.6.5.3 Leitungslängen für Geber ............................................................................................................27 3.6.6 DRIVE-CLiQ-Verbindungen .........................................................................................................28 3.6.7 Feldbus ........................................................................................................................................28 3.6.7.1 PROFIBUS, PROFINET ..............................................................................................................28 3.6.8 Analoge Signale...........................................................................................................................29 3.6.9 Beispiele für Schirmauflagen .......................................................................................................29

3.7 Anlagenseitige Leitungsverlegung auf Kabelpritschen / -trassen................................................29

3.8 Anschluss an das Netz ................................................................................................................31 3.8.1 Antriebs-Netzfilter, Schrank-Netzfilter..........................................................................................31 3.8.2 Anordnung Antriebs-Netzfilter, Netzdrossel, Antriebsverband ....................................................32

Inhaltsverzeichnis


3.9 Sonstiges..................................................................................................................................... 33 3.9.1 Beschaltung von Spulen ............................................................................................................. 33 3.9.2 Lagerströme ................................................................................................................................ 33


Einleitung 1

EMV steht für elektromagnetische Verträglichkeit und bedeutet, dass Geräte zufriedenstellend funktionieren, ohne andere Geräte zu stören und ohne durch andere Geräte gestört zu werden. Dies ist gegeben, wenn die Störaussendung (Emissionspegel) einerseits und die Störfestigkeit (Immunität) andererseits miteinander abgestimmt sind.

EMV-Störaussendung und -Störfestigkeit sind weltweit durch Normen, Richtlinien oder Gesetze reguliert.

Um die regulierten Grenzwerte einzuhalten und die Funktion sicherzustellen, sind mindestens die im Folgenden beschriebenen Maßnahmen einzuhalten.

Für Geräte, die gebrauchsfertig geliefert werden, genügt es in der Regel, diese nach Herstellerdokumentation aufzustellen und zu betreiben, um die EMV-Grenzwerte einzuhalten und eine zufriedenstellende Funktion zu erreichen.

Antriebssysteme werden jedoch üblicherweise in Form von Komponenten wie Netzfilter, Kommutierungsdrossel, Umrichter, Motor und Leitungen geliefert. Antriebssysteme sind durch das schnelle Schalten der Leistungshalbleiter starke Störer. Um die EMV-Grenzwerte einzuhalten und eine zufriedenstellende Funktion zu erreichen, sind daher bei der Aufstellung und Installation zwingend die Vorgaben der Herstellerdokumentation zu beachten.

Es wird dringend empfohlen, alle Komponenten vom gleichen Hersteller entsprechend Katalog oder Projektierungsrichtlinie zu kombinieren, da diese in Musteraufbauten geprüft sind. Kombiniert der Anwender jedoch Komponenten verschiedener Hersteller, ist ausschließlich er selbst für die Einhaltung der EMV-Grenzwerte und für die Funktion der Anlage verantwortlich.

Bei Einhaltung der folgenden Informationen zum Aufbau der Komponenten zu einem System kann davon ausgegangen werden, dass die EMV-Grenzwerte eingehalten werden und eine zufriedenstellende Funktion erreicht wird.

Den in den gerätespezifischen Technischen Anwenderdokumentationen gegebenen Sicherheitshinweisen ist unbedingt Folge zu leisten.

Verbindliches Dokument für die Projektierung der jeweiligen Gerätereihen ist grundsätzlich die gerätespezifische Technische Anwenderdokumentation.

Zertifikate, Konformitätserklärungen, Prüfbescheinigungen wie z. B. CE, UL, Safety Integrated usw. besitzen nur Gültigkeit, wenn die in den zugehörigen Katalogen und Projektierungsanleitungen beschriebenen Komponenten eingesetzt, gemäß den Aufbaurichtlinien eingebaut und bestimmungsgemäß benutzt werden. In abweichenden Fällen sind diese von dem Inverkehrbringer dieser Produkte eigenverantwortlich neu zu erstellen.

Einleitung


SINUMERIK

Bild 1-1 Beispiel einer Ausrüstung (schematisch)


Sicherheitshinweise 2

VORSICHT Die Verlegung von Leitungen auf Lüftungsgittern ist unzulässig. Besonders bei schmalen Modulen wird dadurch die Entwärmung der Geräte deutlich behindert. Weiterhin kann durch die hohen Ablufttemperaturen eine Schädigung der Leitungsisolation erfolgen.

Leistungsleitungen sind so zu den Anschlüssen der Komponenten zu führen, dass die Luftzufuhr nicht mehr als notwendig behindert wird. Um das zu erreichen, sind die Leitungen vorzugsweise senkrecht zu verlegen.

Sicherheitshinweise



Hinweise zu Planung, Aufbau und Installation 3

Diese Dokumentation enthält allgemeingültige Hinweise und Beispiele für den EMV-gerechten Aufbau von Komponenten für Steuerung und Antriebe im Schaltschrank.

Diese Aufbaurichtlinie berücksichtigt bestmögliche elektromagnetische Verträglichkeit beim Aufbau von Komponenten für Steuerung und Antriebe und informiert über Punkte, die bei einem fachgerechten Aufbau des Antriebssystems zu berücksichtigen sind.

Wenn diese Regeln nicht eingehalten werden, ist mit Fehlfunktionen oder Störungen anderer Geräte und als mögliche Folge mit Ausfall zu rechnen.

Hinweis

Leitungen in Maschinen und Schaltschränken unterliegen hohen Anforderungen wie z. B. Biegebeständigkeit in Schleppketten, hochdynamische Bewegungen von Motoren, Beständigkeit gegen Schneidöle und EMV-Eigenschaften. Daher sind nur solche Leitungen zu verwenden, die für diese Einsatzfälle freigegeben sind, z. B. MOTION-CONNECT-Leitungen. Insbesondere bei Maschinen mit funktionaler Sicherheit ist der Einsatz solcher Leitungen notwendig.

3.1 Planung Um die EMV an einer Anlage, einer Maschine oder einem Schaltschrank zu erreichen, ist eine sorgfältige Planung notwendig. Die Anforderungen ergeben sich aus:

● EMV-Anforderungen abhängig von der Einsatzumgebung; siehe Einsatzumgebungen für Antriebssysteme (Seite 15)

● EMV-Zonenkonzept; siehe EMV-Zonenkonzept (Seite 16)

● Potenzialausgleich; siehe Potenzialausgleich (Seite 18)

3.2 Einsatzumgebungen für Antriebssysteme In der 1. Umgebung (Wohnbereich) liegt der zulässige Emissionspegel auf einem niedrigen Niveau. Daher müssen Geräte für den Einsatz in der 1. Umgebung eine geringe Störaussendung aufweisen, benötigen aber auch nur eine relativ geringe Störfestigkeit.

In der 2. Umgebung (Industriebereich) liegt der zulässige Emissionspegel auf einem hohen Niveau. Geräte für den Einsatz in der 2. Umgebung dürfen eine relativ hohe Störaussendung aufweisen, benötigen aber auch eine hohe Störfestigkeit.

Hinweise zu Planung, Aufbau und Installation 3.3 EMV-Zonenkonzept


Tabelle 3- 1 Umgebungen und Kategorien gemäß EMV-Produktnorm IEC 61800-3

Drehzahlveränderbares Antriebssystem PDS Umgebung 1. Umgebung

(Wohn-, Geschäfts- und Gewerbebereich) (öffentliches Netz)

2. Umgebung (Industriebereich)

(über Trenntrafo abgekoppeltes

Industrienetz) Kategorie C11) C22) C33) C44) Spannung, Strom < 1 000 V ≥ 1 000 V

oder ≥ 400 A

Netzsystem TN, TT TN, TT, IT Fachmann Keine Anforderung Installation und Inbetriebnahme müssen durch

Fachpersonal erfolgen.

1) Für Kategorie C1 sind keine Produkte im Angebot. 2) Wenn durch Fachkräfte aufgebaut wird, sind die Antriebssysteme in der 1. Umgebung Kategorie C2

gemäß EMV-Produktnorm IEC 61800-3 einsetzbar. 3) Die in diesem Dokument beschriebenen Antriebssysteme sind mit den zugehörigen Filtern gemäß

EMV-Produktnorm IEC 61800-3 in der 2. Umgebung Kategorie C3 einsetzbar. 4) Um in der Kategorie C4 die EMV sicherzustellen, müssen in diesem Fall Anlagenhersteller und

Anlagenbetreiber einen EMV-Plan, d. h. individuelle, anlagenspezifische Maßnahmen, vereinbaren. Wenn es in der Produktbeschreibung zugesichert wird, können Antriebssysteme auch in ungeerdeten Netzen (IT-Netzen) gemäß EMV-Produktnorm IEC 61800-3 eingesetzt werden.

3.3 EMV-Zonenkonzept Entstörmaßnahmen innerhalb der Anlage oder des Schaltschrankes lassen sich am einfachsten und kostengünstigsten realisieren, indem Störquellen und Störsenken räumlich voneinander getrennt aufgebaut werden. Diese Trennung ist bereits bei der Planung zu berücksichtigen.

Zunächst ist für jedes verwendete Gerät zu entscheiden, ob es eine potenzielle Störquelle oder eine Störsenke ist.

● Typische Störquellen sind z. B. Frequenzumrichter, Braking Modules*, Schaltnetzteile, Spulen von Schützen.

● Typische Störsenken sind z. B. Automatisierungsgeräte, Geber und Sensoren sowie deren Auswerteelektronik.

● Anschließend wird der gesamte Bereich der Anlage oder des Schaltschrankes in EMV-Zonen eingeteilt und die Geräte den Zonen zugeordnet. Das folgende Beispiel soll das Zonenkonzept näher erläutern.

* Je nach Gerätereihe sind auch Begriffe wie Bremschopper, Pulswiderstandsmodul oder ähnlich in Verwendung.

Hinweise zu Planung, Aufbau und Installation 3.3 EMV-Zonenkonzept


Zone A Netzanschluss

Grenzwerte der leitungsgebundenen Störaussendung und Störfestigkeit müssen eingehalten werden

Zone B Leistungselektronik Störquellen: Umrichter bestehend aus Gleichrichter, evtl. Brems-Chopper, Wechselrichter + evtl. motorseitige Drosseln und Filter

Zone C Steuerung und Sensorik Störsenken: empfindliche Steuerungs- und Regelungselektronik + Sensorik

Zone D Signalschnittstellen zur Peripherie Grenzwerte der Störfestigkeit müssen eingehalten werden

Zone E Motor und Motorleitung Störquellen

Bild 3-1 Einteilung des Schaltschranks bzw. des Antriebssystems in EMV-Zonen

Hinweise zu Planung, Aufbau und Installation 3.4 Durchbrüche im Gehäuse z. B. Lüftungsöffnungen


In jeder Zone gelten bestimmte Anforderungen bezüglich Störaussendung und Störfestigkeit. Die Zonen sind elektromagnetisch zu entkoppeln. Diese Entkopplung kann z. B. durch große räumliche Abstände erfolgen (ca. 20 cm). Besser und platzsparender ist die Entkopplung durch separate Metallgehäuse oder durch großflächige Trennbleche.

Leitungen verschiedener Zonen sind zu trennen und dürfen nicht in gemeinsamen Kabelbäumen oder Kabelkanälen verlegt werden. Gegebenenfalls müssen an den Schnittstellen der Zonen Filter und / oder Koppelbausteine eingesetzt werden. Koppelbausteine mit galvanischer Trennung können die Störausbreitung zwischen den Zonen wirksam verhindern.

Alle Kommunikations- und Signalleitungen, die den Schaltschrank verlassen, müssen geschirmt ausgeführt werden. Bei längeren analogen Signalleitungen sind zusätzlich Trennverstärker zu verwenden.

3.4 Durchbrüche im Gehäuse z. B. Lüftungsöffnungen Die Schirmwirkung des Schaltschrankes wird z. B. durch Entlüftungslöcher, Sichtfenster und Bedienelemente verschlechtert. Jede Öffnung mit der Größe der halben Wellenlänge λ der Störfrequenz wirkt wie eine Antenne und strahlt elektromagnetische Felder ab. In der Praxis sollten die Schlitzlängen kleiner als λ/20 sein. Bewährt haben sich folgende Öffnungen:

● In der 1. Umgebung Öffnungen mit einem maximalen Durchmesser von 30 mm

● In der 2. Umgebung Öffnungen mit einem maximalen Durchmesser von 100 mm

Öffnungen mit einem Durchmesser größer als 100 mm müssen mit einer Metallhaube überdeckt werden. Diese muss metallisch gut leitend mit dem Schrankblech verbunden werden.

3.5 Potenzialausgleich Um in einem komplexen System das problemlose Zusammenarbeiten der Komponenten sicherzustellen, ist ein guter Potenzialausgleich notwendig, der für technische Frequenzen und Hochfrequenzen bis in den Bereich oberhalb 10 MHz wirksam sein muss.

Dazu werden alle metallischen Teile großflächig miteinander verbunden und bilden damit einen Äquipotenzial-Bereich.

Damit wird auch verhindert, dass beidseitig aufgelegte Schirme durch zu hohe Ausgleichsströme beschädigt werden oder abbrennen oder Komponenten durch zu große Spannungsdifferenz gestört, beschädigt oder zerstört werden.

Signalleitungen zu Stationen außerhalb dieses Äquipotenzial-Bereiches sind mit galvanisch trennenden Koppelbausteinen zu versehen.

Hinweise zu Planung, Aufbau und Installation 3.5 Potenzialausgleich


3.5.1 Potenzialausgleich innerhalb eines Schaltschranks Der Potenzialausgleich innerhalb eines Schaltschrankelementes erfolgt, indem alle metallischen Teile an möglichst vielen Stellen großflächig miteinander verbunden werden, wie z. B. Schrankwände, -holme. Schranktüren sind über möglichst kurze Kupferbänder mindestens oben und unten mit dem Holmen oder den Seitenwänden zu verbinden. Die Gehäuse der in das Schrankelement eingebauten Geräte und Komponenten (z. B. Umrichter, Netzfilter, Control Unit, Terminal Module, Sensor Module usw.) sind über eine leitfähige (verzinkte) Montageplatte großflächig und gut leitend miteinander zu verbinden.

Diese Montageplatte wird mit Schrankrahmen, PE- bzw. Schirmschiene des Schrankelementes großflächig und leitfähig verbunden.

Lackierte Schaltschrankwände, Montageplatten oder Montagehilfsmittel mit geringer Auflagefläche erfüllen diese Anforderung nicht oder nur bedingt. Wenn lackierte Schaltschrankwände oder Montageplatten verwendet werden müssen, ist ein ausreichend guter Kontakt sicherzustellen. Hierzu sind die Verschraubungen bei der Montage lackfrei zu machen oder es sind Kontaktscheiben zu verwenden. Gegen Korrosion ist ein Schutz erforderlich, z. B. Lackierung nach Montage.

Werden mehrere Montageplatten mittels Leitungen oder Bändern miteinander verbunden, muss die Verbindung nahe der Signal- bzw. Leistungsleitung erfolgen (Minimierung der umschlossenen Fläche).

Beispiel für optimale Verbindung von Montageplatten

Beispiel für ungünstige Verbindung von Montageplatten

Bandförmige Verbindungen sind durch die größere Oberfläche EMV-mäßig günstiger als runde Verbindungen.



Bild 3-2 Beispiel für Verbindung mit Kupferflechtband

3.5.2 Potenzialausgleich zwischen mehreren Schrankelementen Der Potenzialausgleich zwischen mehreren Schrankelementen erfolgt bei größeren Schrankgeräten mit einer durch alle Schrankelemente hindurchgehenden PE-Schiene. Zusätzlich sind die Rahmen der einzelnen Schrankelemente mehrfach gut leitend unter Verwendung von Kontaktscheiben miteinander zu verschrauben. Werden sehr lange Schrankreihen Rücken an Rücken aufgestellt, so sind die beiden PE-Schienen möglichst oft (Richtwert: 10 Verschraubungen pro Schrankelement) miteinander zu verbinden.

3.5.3 Potenzialausgleich innerhalb der Maschine / Anlage Der Potenzialausgleich innerhalb der Maschine / Anlage erfolgt für technische Frequenzen, indem alle elektrischen und mechanischen Antriebskomponenten (Transformator, Schaltschrank, Motor, Getriebe und Arbeitsmaschine) an das Erdungssystem angebunden werden. Diese Verbindungen werden mit den üblichen energietechnischen PE-Leitungen durchgeführt. Für Hochfrequenz erfolgt der Potenzialausgleich über die Schirme der Motorleitungen zu allen Komponenten des Antriebsstranges (Motor, Getriebe und Arbeitsmaschine).

In der folgenden Skizze sind alle Erdungsmaßnahmen und alle hochfrequenten Potenzialausgleichsmaßnahmen am Beispiel einer typischen Anlage großer Leistung, bestehend aus mehreren SINAMICS S120 Cabinet Modules, dargestellt.

Hinweis

Die Maschenerdung bringt gegenüber der dargestellten Staberdung noch bessere Ergebnisse.



[0] Die schwarz gezeichneten Erdungsverbindungen bilden die konventionelle Erdung der Antriebskomponenten. Sie sind mit üblichen energietechnischen PE-Leitungen ohne spezielle Hochfrequenz-Eigenschaften ausgeführt und stellen den niederfrequenten Potenzialausgleich sowie den Personenschutz sicher.

[1]

Die dunkelrot dargestellten Verbindungen innerhalb der Schaltschränke verbinden die Metallgehäuse der eingebauten Umrichter-Komponenten hochfrequenztechnisch gut leitend mit der PE-Schiene und der EMV-Schirmschiene des Schranks. Diese internen Verbindungen können großflächig über die metallische Konstruktion des Schrankgerätes ausgeführt sein, wobei die Kontaktflächen metallisch blank sein müssen und einen Mindestquerschnitt von mehreren cm2 je Kontaktstelle aufweisen müssen. Alternativ können diese Verbindungen mit kurzen, feindrähtigen, geflochtenen Kupferleitungen größeren Querschnitts (> 95 mm2) ausgeführt sein.

[2]

Die Schirme der orange gezeichneten Motorleitungen stellen den hochfrequenten Potenzialausgleich zwischen den Wechselrichtern bzw. Motor Modules und den Motor-Klemmenkästen her. Parallel hierzu können, bei Verwendung von Leitungen mit schlechten Hochfrequenz-Eigenschaften des Schirmes oder bei schlechten Erdungssystemen, die rot dargestellten, feindrähtigen, geflochtenen Kupferseile verlegt sein.

[3], [4], [5]

Die rot dargestellten Verbindungen binden den Motor-Klemmenkasten bzw. das Getriebe und die Arbeitsmaschine hochfrequenztechnisch gut leitend an das Motorgehäuse an.

Bild 3-3 Erdungsmaßnahmen und hochfrequente Potenzialausgleichsmaßnahmen im Antriebssystem bei Potenzialausgleich über Masse

Hinweise zu Planung, Aufbau und Installation 3.6 Leitungen


3.5.4 Potenzialausgleich bei Komponenten auf beweglichen Teilen / Schlitten Bei Montage von Komponenten auf beweglichen Teilen / Schlitten ist zusätzlich ein Potenzialausgleichsleiter (mindestens 10 mm2) möglichst parallel und nah neben der Leitung zu verlegen (gebündelt). Dieser Potenzialausgleichsleiter ist möglichst nah an der Komponente am Schlitten anzuschließen, schrankseitig direkt am PE-Anschluss vom beteiligten Modul.

Hinweis

Die Leitungen müssen schleppfähig sein.

3.6 Leitungen

3.6.1 Allgemein Leistungs- und Signalleitungen, auch geschirmte, sind grundsätzlich getrennt zu führen. Hierzu werden die verschiedenen Leitungen zweckmäßigerweise in Leitungsgruppen eingeteilt. Die Leitungen einer Gruppe können in gemeinsame Bündel zusammengefasst werden. Die verschiedenen Leitungsgruppen sind mit dem notwendigen Abstand zueinander zu verlegen. Bewährt hat sich ein Mindestabstand von 20 cm. Alternativ zum Abstand können auch mehrfach kontaktierte Schirmbleche zwischen den Bündeln verwendet werden.

Um Übersprechen zu reduzieren, sind alle Leitungen so nah wie möglich an den mit Schrankmasse verbundenen (geerdeten) Konstruktionsteilen zu verlegen. Das sind z. B. Montageplatten oder Gerüstteile des Schrankes.

Um die Antennenwirkung zu minimieren, sind alle Leitungen so kurz wie möglich auszuführen.

Signal- und Leistungsleitungen dürfen höchstens kreuzen, jedoch nie über längere Strecken eng nebeneinander verlaufen.

Signalleitungen sind mit einem Mindestabstand von 20 cm an starken Magnetfeldern (Motoren, Transformatoren) vorbeizuführen. Alternativ zum Abstand können auch mehrfach kontaktierte Schirmbleche verwendet werden.

VORSICHT Leitungen für die 24 V-Versorgung sind wie Signalleitungen zu behandeln. Ausreichende Biegeradien der Signal- und Leistungsleitungen sind sicherzustellen.



WARNUNG Durch kapazitive Überkopplung entstehen Ladungen. Um diese Ladungen abzuleiten, sind nicht benutzte Adern ungeschirmter und geschirmter Leitungen und deren Schirme mindestens einseitig auf geerdetes Gehäusepotenzial zu legen. Bei Nichtbeachtung können lebensgefährliche Berührungsspannungen an den nicht geerdeten Schirmen und Adern anstehen.

3.6.2 Geschirmte Leitungen Um möglichst kleine Übergangswiderstände im Hochfrequenzbereich zu erzielen, sind Leitungsschirme grundsätzlich beidseitig großflächig aufzulegen, möglichst schirmumschließend mit federnden Elementen.

Der Schirm ist unterbrechungsfrei auszuführen.

Beispiel für gute ununterbrochene Leitungsführung vom Motor zum Motor Module

Beispiel für unzulässige unterbrochene Leitungsführung vom Motor zum Motor Module

Wenn eine Unterbrechung der Leitung nicht vermieden werden kann, ist eine Überbrückung der Schirme wie z. B. in dem nachfolgenden Bild sicherzustellen.



① Schutzleiter ② Schirmauflage

Bild 3-4 Beispiel für gute Schirmüberbrückung mit Kupferflechtband

Es sind vorzugsweise Schirme aus Geflecht zu verwenden. Folienschirme sind ungünstig, da die Stromtragfähigkeit kleiner ist und daher die Schirme beschädigt werden können.

Schirmauflagen dürfen nicht gleichzeitig als Zugentlastung dienen. Die Zugentlastung ist separat so zu realisieren, dass die Schirmauflage frei von Zugkräften ist.

Innerhalb von Schaltschränken sind alternativ zur Schirmung auch Maßnahmen zulässig, die vergleichbare Ergebnisse wie Schirmung bringen, z. B. Verlegung hinter Montageplatten oder in metallischen Kabelkanälen, entsprechende Abstände, usw.

3.6.2.1 Steckverbindungen bei geschirmten Leitungen Wenn Leitungsschirme über Steckergehäuse aufgelegt werden, ist für einen durchgehenden metallischen Kontakt im Stecker zu sorgen. Metallisierter Kunststoff ist in Anlagen mit Umrichtern nicht geeignet, um über die Lebensdauer der Anlage für ausreichenden Kontakt zu sorgen, weil die Metallisierung durch Vibrationen abgerieben oder durch den Schirmstrom abgetragen wird. Sind solche Stecker eingesetzt oder Stecker mit unbekanntem internem Aufbau, ist der Schirm zusätzlich nah am Stecker aufzulegen; siehe Bild 3-7 Beispiele für gute Ausführungen von Schirmauflagen (Seite 29).



3.6.3 Leitungen im Leistungsstrang Leistungsleitungen in Umrichtersystemen, insbesondere Motorleitungen, gehören zu den größten Erzeugern von Störsignalen. Daher sind alle Leitungen vom Ausgang des Antriebs-Netzfilters bis zum Motor unterbrechungsfrei, verdrillt / gebündelt und geschirmt zu verlegen. Kurze Verbindungen unter 1 m innerhalb des Schaltschrankes können erfahrungsgemäß verdrillt / gebündelt ohne Schirm ausgeführt werden, z. B die Verbindung Filter zur Drossel, Drossel zur Einspeisung oder Zwischenkreisverbindungen. Die Hinweise von Kapitel Anordnung Antriebs-Netzfilter, Netzdrossel, Antriebsverband (Seite 32) sind zusätzlich zu beachten.

3.6.3.1 Bündelung, Parallelschalten von Leitungen Bei der Verlegung von 3-phasigen Drehstromsystemen unter Verwendung von Einzeladerleitungen (z. B. ungeschirmte Netzanschlussleitungen) sind die drei Phasen L1, L2 und L3 symmetrisch zu bündeln, damit die magnetischen Streufelder minimiert werden. Dies gilt auch, wenn aufgrund hoher Stromstärken mehrere parallele Einzeladerleitungen je Phase eines Drehstromsystems verlegt werden müssen. Die folgende Skizze zeigt dies am Beispiel eines Drehstromsystems mit zwei parallelen Einzeladerleitungen je Phase:

Bild 3-5 Bündelung von Leitungen

Bei der Parallelverlegung mehrerer Motorleitungen ist zu beachten, dass innerhalb jeder Motorleitung alle drei Leiter des Drehstromsystems geführt werden müssen. Auf diese Weise werden die magnetischen Streufelder und damit die magnetischen Beeinflussungen anderer Verbraucher minimiert.

Bild 3-6 Beispiel mit drei parallel verlegten Motorleitungen

3.6.3.2 Schirmauflage der Motorleitung an den Motor Modules Bei Einbaugeräten sind an den Motor Modules die dafür vorgesehenen Schirmauflagen zu verwenden. Lässt sich dieses aus Platzgründen nicht realisieren, ist der Schirm so nah wie möglich an den Motor Modules auf der Montageplatte aufzulegen. Bei Schrankgeräten wird der Schirm an der zentralen Erdungsschiene aufgelegt.



3.6.3.3 Schirmauflage der Motorleitung am Motor-Klemmenkasten Um eine großflächige Schirmanbindung zu gewährleisten, sind am Klemmenkasten Kabelverschraubungen mit EMV-Einsätzen anzuwenden, z.B. PG-Verschraubungen. Wenn sich das aus Platzgründen nicht realisieren lässt, ist der Schirm so nah wie möglich am Motorgehäuse aufzulegen; siehe z B. Bild 3-7 Beispiele für gute Ausführungen von Schirmauflagen (Seite 29).

3.6.3.4 Schirmauflage bei Leitungen mit Stecker Motor- und umrichterseitig ist der Schirm wie vom Steckerhersteller beschrieben, im Stecker aufzulegen.

3.6.3.5 Schutzleiter in den Motorleitungen (grün/gelb) Der in den Motorleitungen enthaltene Schutzleiter ist schrankseitig bei Einbaugeräten direkt am Motor Module am PE-Anschluss anzuschließen. Bei Schrankgeräten erfolgt der Anschluss an der zentralen Erdungsschiene. Motorseitig ist der Schutzleiter am dafür vorgesehen PE-Anschluss im Stecker oder im Klemmenkasten aufzulegen.

3.6.3.6 Der letzte Meter zum Motor Am Motor lassen sich die geforderten Abstände von 20 cm zwischen Motor- und Geberleitung bedingt, durch die Lage der Anschluss-Stecker, nicht immer einhalten.

Eine Bündelung von Motor- und Geberleitung aus mechanischen Gründen auf dem letzten Meter zum Motor ist erfahrungsgemäß möglich.

3.6.3.7 Zwischenkreisverbindung, Bremswiderstand Wenn der Zwischenkreis auf weitere Verbände weiterverbunden wird, muss mit den beiden Leitungen ein Ausgleichsleiter mitgeführt werden. Dieser ist an den Motor Modules an den dafür vorgesehenen Anschlüssen aufzulegen. Die drei Leitungen sind zu verdrillen oder zu bündeln. Bei Längen ab ca. 1 m ist statt des Ausgleichsleiters ein Schirm vorzusehen. Dieser ist beidseitig an den dafür vorgesehenen Anschlüssen aufzulegen, bei Platzmangel an den Montageplatten nah bei den Antriebsverbänden.

Für die Leitung zum Bremswiderstand gelten die gleichen Anforderungen.

3.6.3.8 Leitungslängen im Leistungsstrang Das Überschreiten der zulässigen Summenleitungslänge kann durch erhöhte Schirmströme zu zusätzlichen Verlusten in Netzfilter, Netzdrossel, Einspeisemodul und Motor Modules oder zur Sättigung im Netzfilter führen, das dann unwirksam wird. Das führt zu einer Überhitzung von Komponenten und damit zu Ausfällen oder einer Verringerung der Lebensdauer. Angaben über maximal zulässige Leitungslängen sind in der gerätespezifischen Technischen Anwenderdokumentation enthalten.



3.6.4 Bremsenleitungen Leitungen von Bremsen sind geschirmt auszuführen. Wenn die Bremsenleitungen mit den Motorleitungen in einer gemeinsamen Leitung kombiniert sind, müssen die mit dem Schutzverbindungsleiter verdrillten Motoradern in einem gemeinsamen Schirm und die verdrillten Bremsadern in einem anderen, separaten Schirm geführt werden.

Für die Schirmauflage gelten die gleichen Anforderungen wie für die Motorleitungen. Siehe Kapitel Schirmauflage der Motorleitung an den Motor Modules (Seite 25) .

Hinweis

Beschaltung; siehe Kapitel Beschaltung von Spulen (Seite 33) .

3.6.5 Geberleitungen Geber und Geberleitungen gehören mit zu den empfindlichsten Teilen der Ausrüstung. Hier ist bei gestörten Signalen, z. B. bei Werkzeugmaschinen, mit Oberflächenfehlern oder sporadischen Fehlern der Maschine zu rechnen. Bei doppelt geschirmten Geberleitungen ist der äußere Schirm beidseitig, der innere Schirm einseitig nur am Antriebsverband aufzulegen.

3.6.5.1 Geberleitungen mit Steckverbindern Der Schirm ist üblicherweise über den Stecker angeschlossen. Bei besonders hohen Anforderungen, z. B. Umfeld mit sehr hohen EMV-Pegeln, ist eine weitere Auflage dicht am Stecker empfehlenswert.

3.6.5.2 DRIVE-CLiQ-Geberleitungen Die Schirmkontaktierung der DRIVE-CLiQ-Geberleitungen erfolgt über die Stecker.

3.6.5.3 Leitungslängen für Geber Je nach verwendetem Geber sind maximale Leitungslängen zu beachten. Angaben hierzu können der gerätespezifischen Technischen Anwenderdokumentation entnommen werden.



3.6.6 DRIVE-CLiQ-Verbindungen Die Schirmkontaktierung der DRIVE-CLiQ-Verbindungen zwischen den Komponenten des Antriebsverbandes erfolgt über die Stecker.

Die Verwendung handelsüblicher Ethernet-Leitungen ist unzulässig wegen unterschiedlicher Steckertypen (integrierte 24 V Versorgung).

Die maximale Summenleitungslänge für DRIVE-CLiQ beträgt 100 m.

Hinweis

Je nach eingesetzter Leitungstype können sich geringere Leitungslängen ergeben.

3.6.7 Feldbus Feldbusse müssen besonders robust gegenüber Störungen sein. Um diese Robustheit zu erreichen, sind folgende Punkte gemäß der Herstellerangabe der verbundenen Bus-Komponenten einzuhalten:

● Ausreichender Abstand zu Leistungsleitungen

● Schirmauflage an den Bus-Komponenten

● Schirmauflage am Schaltschrankeingang

● Potenzialausgleich

3.6.7.1 PROFIBUS, PROFINET ● Der Mindestabstand zwischen PROFIBUS- oder PROFINET-Leitungen zu

Leistungsleitungen beträgt 20 cm.

● Die Schirmverbindung an den PROFIBUS- oder PROFINET-Komponenten wird über den Steckverbinder realisiert. Wenn die Komponente nicht auf einer metallischen Montageplatte montiert ist, muss zusätzlich ein Potenzialausgleichsleiter mit 4 mm2 zum Schutzpotenzialausgleich verlegt werden.

● Die Schirmauflage am Schaltschrankeingang ist notwendig, um die Immissionsgrenzwerte in der 1. Umgebung einzuhalten. Bei Betrieb in der 2. Umgebung wird die Auflage empfohlen.

● Bei PROFIBUS- bzw. PROFINET-Verbindungen zwischen verschiedenen Gebäuden oder Gebäudeteilen muss ein Potenzialausgleich parallel zum PROFIBUS- bzw. PROFINET-Kabel verlegt werden.

Hinweise zu Planung, Aufbau und Installation 3.7 Anlagenseitige Leitungsverlegung auf Kabelpritschen / -trassen


Folgende Mindestquerschnitte nach IEC 60364-5-54 sind notwendig:

– Kupfer: 6 mm2

– Aluminium: 16 mm2

– Stahl: 50 mm2

Weitere Informationen siehe unter (http://www.profibus.com/fileadmin/media/wbt/WBT_Assembly_V10_Dec06/de/Seiten/0_1_Vorwort.html)

3.6.8 Analoge Signale Die Schirme von Leitungen für analoge Signale sind beidseitig aufzulegen. Siehe Bild 3-7 Beispiele für gute Ausführungen von Schirmauflagen (Seite 29). Ein guter Potenzialausgleich zwischen Aus- und Eingang ist erforderlich.

3.6.9 Beispiele für Schirmauflagen

Bild 3-7 Beispiele für gute Ausführungen von Schirmauflagen

3.7 Anlagenseitige Leitungsverlegung auf Kabelpritschen / -trassen Wenn Leitungen nicht unmittelbar vom Schaltschrank in die Maschine geführt werden können, ist eine Verlegung auf Kabelpritschen / -trassen notwendig. In diesem Fall sind alle Leitungsschirme zusätzlich an der Leitungseinführung des Schaltschranks aufzulegen, um die Immissionsgrenzwerte in der 1. Umgebung einzuhalten. Bei Betrieb in der 2. Umgebung wird die Auflage empfohlen.

Für Abstand und Schirmung gelten die gleichen Anforderungen an die Leitungsverlegung, wie in Kapitel Allgemein (Seite 22) beschrieben. Das nachfolgende Bild zeigt ein Verlegebeispiel.

http://www.profibus.com/fileadmin/media/wbt/WBT_Assembly_V10_Dec06/de/Seiten/0_1_Vorwort.html�

http://www.profibus.com/fileadmin/media/wbt/WBT_Assembly_V10_Dec06/de/Seiten/0_1_Vorwort.html�

Hinweise zu Planung, Aufbau und Installation 3.7 Anlagenseitige Leitungsverlegung auf Kabelpritschen / -trassen


① Signal-, Daten-, Bus- und Einzeladerleitungen mit U < 60 V ② Signalleitungen und Einzelleitungen mit U = 60 V...10 V ③ Leistungsleitungen mit niedrigem Störpegel

(z, B. ungeschirmte Netzanschlussleitungen mit U > 230 V...1 kV) ④ Leistungsleitungen mit hohem Störpegel

(z. B. Motorleitungen und Leitungen zwischen Braking Unit und Bremswiderstand) mit U > 230 V...1 kV

⑤ Mittelspannungsleitungen mit U > 1 kV

Bild 3-8 Leitungsverlegung

Die Kabelpritschen / -trassen sind in den Potenzialausgleich mit einzubeziehen. Um auch im Hochfrequenzbereich eine Wirkung zu erzielen, sind die mechanischen Anschlüsse an den Schrank und an das Maschinengehäuse großflächig auszuführen. Auch die Verbindungen der einzelnen Pritschenteile untereinander müssen großflächig ausgeführt werden.

Weiterführende Informationen siehe unter (http://www.rittal.de/downloads/TechInfo/de/EMV_Praxis.pdf)

http://www.rittal.de/downloads/TechInfo/de/EMV_Praxis.pdf�

Hinweise zu Planung, Aufbau und Installation 3.8 Anschluss an das Netz


3.8 Anschluss an das Netz Ausrüstungen mit Umrichtern haben auch niederfrequente Rückwirkungen auf das speisende Netz, die von Netzfiltern nicht oder nur sehr gering unterdrückt werden. Dieses kann sich z. B. in Form von flackernden Leuchten, durch Überhitzung oder sogar Defekt anderer Geräte bemerkbar machen.

Um das zu vermeiden, sind die Anschlussbedingungen wie z. B. Kurzschlussleistung des Netzes und Schleifenimpedanz in der Technischen Anwenderdokumentation unbedingt zu einzuhalten.

3.8.1 Antriebs-Netzfilter, Schrank-Netzfilter Das zum Umrichtersystem gehörende Antriebs-Netzfilter ist ausschließlich auf das Umrichtersystem abgestimmt und ist nur für dieses zu verwenden. Für weitere Verbraucher ist hinter Hauptschalter und Absicherung möglichst dicht am Schrankeingang ein handelsübliches Netzfilter anzuordnen. Über dieses Netzfilter werden die weiteren Verbraucher gespeist.

Um zu verhindern, dass das Filter durch Überkoppeln unwirksam wird, sind die gefilterten Leitungen mit ungefilterten Leitungen entsprechend Kapitel Anordnung Antriebs-Netzfilter, Netzdrossel, Antriebsverband (Seite 32) zu verlegen.

Filter sind möglichst nah an der Leitungseinführung des Schaltschrankes mit großflächiger Auflage zu montieren. Ausnahmen sind spezielle Antriebsfilter, die möglichst nah am Antriebsverband angeordnet werden sollen, oder in Geräten integrierte Filter wie z. B bei SITOP-Stromversorgungen. Es ist bei der Montage für großflächige Auflage zu sorgen.

An Filtern ankommende Leitungen und von Filtern abgehende Leitungen sind grundsätzlich getrennt zu verlegen. Beispiele siehe Bild Gute Verlegung mit Abstand (Seite 32) und Bild Gute Verlegung mit Schirmblech (Seite 32).

Gefilterte und ungefilterte Leitungen dürfen grundsätzlich nicht gemeinsam verlegt werden.

Hinweise zu Planung, Aufbau und Installation 3.8 Anschluss an das Netz


3.8.2 Anordnung Antriebs-Netzfilter, Netzdrossel, Antriebsverband Hinter Hauptschalter und Absicherung, vor dem Netzfilter wird auf den Antrieb abgezweigt. Die Gehäuse von Antriebs-Netzfilter und Einspeisung des Antriebsverbandes müssen für hochfrequente Störströme niederohmig miteinander verbunden sein. Die Komponenten sind hierzu dicht zusammen auf eine gemeinsame, leitfähige (verzinkte) Montageplatte zu montieren und mit dieser großflächig und dauerhaft leitfähig zu verbinden. Die Netzdrossel ist nah an Filter und Einspeisung anzuordnen.

Gute Verlegung mit Abstand

Gute Verlegung mit Schirmblech

Unzulässige Verlegung

Empfehlenswert ist, die Netzleitungen ab Schaltschrankeingang geschirmt zu verlegen.

Hinweis

Drossel und Filter können auch kombiniert sein, z. B. als AIM

Hinweise zu Planung, Aufbau und Installation 3.9 Sonstiges


3.9 Sonstiges

3.9.1 Beschaltung von Spulen Wenn

● mit mechanischen Schaltkontakten geschaltet wird,

● mit unbeschalteten PLC-Ausgängen geschaltet wird,

sind zur Vermeidung von Schaltüberspannungen sämtliche angeschlossenen Aktoren, Schützspulen, Magnetventile, Haltebremsen usw. durch Überspannungsbegrenzungen (z. B. RC-Glieder, Varistoren) möglichst direkt an der Störquelle zu beschalten.

ACHTUNG Bei Beschaltungen mit Freilaufdioden können Laufzeiterhöhungen vorkommen.

3.9.2 Lagerströme Bei Umrichterbetrieb werden die Motorspannungen durch Pulsweitenmodulation erzeugt. Die steilen Flanken erzeugen im Motor parasitäre Ströme über die Wicklungskapazitäten. Ein Teil dieser Ströme kann über die Motorlager fließen und diese schädigen. Dadurch kann die Lagerlebensdauer reduziert werden.

Bis einschließlich Achshöhe 100 ist eine gute Ständererdung mittels einer EMV-gerechten Installation gemäß der Abbildung (siehe Bild 3-3 Erdungsmaßnahmen und hochfrequente Potenzialausgleichsmaßnahmen im Antriebssystem bei Potenzialausgleich über Masse (Seite 21)) über die Schirme der Leitungen [2] oder einer isolierenden Kupplung ausreichend, um die Lagerströme ausreichend klein zu halten.

Ab Achshöhe 100 sind zusätzlich ein hochfrequenzmäßig guter Potenzialausgleich zur Arbeitsmaschine und vom Motor-Klemmenkasten zum Motorgehäuse gemäß der Abbildung (siehe Bild 3-3 Erdungsmaßnahmen und hochfrequente Potenzialausgleichsmaßnahmen im Antriebssystem bei Potenzialausgleich über Masse (Seite 21)) über die Leitungen [5] notwendig sowie gegebenenfalls ein isoliertes Lager auf der BS-Seite.

Grundsätzlich kann als Alternative zu einem isolierten Lager im Motor auch ein du/dt-Filter oder ein Sinusfilter am Ausgang der Umrichter verwendet werden, wenn dieses zugelassen ist.

Hinweise zu Planung, Aufbau und Installation 3.9 Sonstiges


emv-aufbaurichtlinie / grundlegende … · emv-aufbaurichtlinie / grundlegende systemanforderungen...

Documents