Geräteanschlusstechnik im internationalen Markt

Autor / Redakteur: Anke Steinkemper / Kristin Rinortner

Die Globalisierung stellt heute eine große Herausforderung für europäische Unternehmen dar. So spielen nicht nur die heimischen Märkte eine wichtige Rolle bei der Umsatzgeneration,

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( Archiv: Vogel Business Media )

Die Globalisierung stellt heute eine große Herausforderung für europäische Unternehmen dar. So spielen nicht nur die heimischen Märkte eine wichtige Rolle bei der Umsatzgeneration, sondern zunehmend die Möglichkeiten auf anderen Kontinenten. Hier gelten jedoch zum Teil erheblich abweichende Bestimmungen. Was Sie bei der Zulassung im Ausland beachten sollten, lesen Sie hier.

Der nordamerikanische Markt zum Beispiel ist einer der größten der Welt. Dort gibt es zum Teil erheblich von Europa abweichende Vorschriften - insbesondere bei Aufbau und Inbetriebnahme elektrischer Anlagen. Häufig sorgen die unterschiedlichen Bestimmungen für Probleme bei europäischen Herstellern.

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Die Variationen zwischen europäischen und amerikanischen Grundsätzen in der Elektrotechnik sind auf den National Electrical Code (NEC) zurück zu führen. Dieser erstmals 1897 aufgrund von Bränden in elektrischen Anlagen entstandene Sicherheitscode ist der einzige anerkannte nationale Code in den USA im elektrischen/elektronischen Bereich.

Auf der Basis dieses Codes werden von den Underwriters Laboratories (UL) Produkte überprüft und zertifiziert. Die UL-Normen sind für die USA das, was in Europa oder in Deutschland die DIN EN und die IEC-Normen sind. Wer also weltweit und insbesondere auf dem amerikanischen Elektronikmarkt agieren möchte, sollte von vornherein darauf achten, dass seine Anlagen und Geräte den UL-Standards genügen.

Als äußere Anschlusskomponente vieler (Elektronik-)Geräte spielen die UL-Zulassungen auch im Bereich der Geräteanschlusstechnik eine wichtige Rolle. Insbesondere bei den europäischen Gerätebauern im Bereich Leistungselektronik in Europa nimmt die Forderung nach UL-Zulassung – vorzugsweise im 600-V-Bereich – kontinuierlich zu.

Die Zulassung der Komponenten

Ein Beispiel im Bereich Geräteanschlusstechnik ist die Produktfamilie Combicon power. Diese Produktfamilie bietet Hochstrom- und Hochspannungskomponenten für die Leistungselektronik.

Alle Produkte aus der Familie sind nach der UL-Norm 1059 zugelassen. Eine universelle Anwendung von Klemmen und Steckverbindern als äußere Anschlussklemmen – als sogenannte Field Wiring Terminal Blocks - ist durch diese Komponentenzulassung in nahezu allen Bereichen gestattet.

In der UL 1059 sind die einzelnen Anwendungsbereiche des Endgerätes in sogenannte „Use groups“ unterteilt (Bild 1). Die jeweilige Use group – A, B, C oder D – ist automatisch mit unterschiedlichen Anforderungen an die einzuhaltenden Luft- und Kriechstrecken verknüpft. Diese Strecken sind auch bei der Produktentwicklung zu berücksichtigen.

Um herauszufinden, welche Zulassung für welche Komponente gilt, haben die Underwriters Laboratories ein „UL Online Certification Directory“ als Approbationsnachweis im Internet eingerichtet.

Hier werden die zugelassenen Anschlussquerschnitte, Drehmomente sowie Strom- und Spannungswerte nach UL angegeben. Dabei ist zu beachten, dass gerade in Bezug auf Strom und Spannung die Maximalwerte angegeben werden. Eine Unterteilung der Werte in die einzelnen Use groups findet nicht statt. Dies kann zu Fehlinterpretationen führen.

Hochspannungsvarianten

Die UL-Zulassungsthematik hat vor dem Hintergrund neuer Trends in der Leistungselektronik sowie einer verstärkten Nachfrage nach kompakten und leistungsstarken Geräten bei Phoenix Contact zur Entwicklung von Hochspannungsvarianten (High Voltage, HV) geführt.

Bei den Printklemmen bildet die Hochleistungs-Printklemme MKDS 5 HV mit einem Rastermaß von 6,35 mm eine kompakte Lösung für den internationalen Einsatz. Die Klemme hat in der Use group C die uneingeschränkte 600-V-UL-Zulassung, was 800 V nach VDE entspricht. Bei diesem Produkt handelt es sich um die kleinste und leistungsfähigste Klemme für einen Leiteranschluss von 4 mm² auf dem Markt.

Eine weitere direkt in die Platine einlötbare Leiteranschlussklemme ist die Hochleistungs-Printklemme MKDS 10 HV (Bild 2). Diese Printklemme ist bereits im Raster 10,16 mm für 600V UL in der Use group C zugelassen, was einer 1000-V-Zulassung nach VDE entspricht.

Wird ein flexibler Leiter mit 16 mm² angeschlossen, kann bei einer Umgebungstemperatur von 60 °C ein Strom von 76 A übertragen werden.

Strombelastbarkeitskurve beachten

Wenn ein kleiner Leiter angeschlossen wird oder eine höhere Umgebungstemperatur gefordert ist, muss man die Strombelastbarkeitskurve berücksichtigen. Diese Kurve zeigt die Stromstärke in Abhängigkeit der jeweils zulässigen Umgebungstemperatur. Eine farbliche Kennzeichnung der einzelnen Pole ist bei beiden Produkten möglich.

Im Steckverbindersegment stellt der Stecker GMSTB 2,5 HCV (Bild 3) eine 600-V-UL-Lösung für Anschlussquerschnitte von 2,5 mm² dar. Dieser Stecker im Raster 7,62 mm ist nicht nur als HV-Variante ausgelegt, sondern auch als HC (High Current). Dadurch lässt sich ein Strom von 16 A übertragen – im Unterschied zu 12 A beim Standard-Steckverbinder GMSTB 2,5.

Die Gerätezulassung

Die UL 1059 ist für den Gerätehersteller nur bedingt wichtig. Zwar sind die auf dieser Norm basierenden Spannungs- und Stromwerte ein Indikator für die Auswahl der „richtigen“ Anschlusskomponente.

Allerdings ist die Komponentenzulassung nach UL 1059 in Bezug auf die späteren Gerätezulassungen nicht aussagefähig. Hier treten Ausnahmeregelungen wie die UL-Norm 508 (C) oder 840 in Kraft (Bild 4).

Eine nach UL 1059 für 300 V qualifizierte Komponente kann durchaus nach 508 (C) für 600 V eingesetzt werden. Entscheidend ist dabei, unter welchen Bedingungen und nach welchen Standards die jeweilige Komponente eingebaut oder angeschlossen wird.

Dabei wird unterschieden zwischen „factory wiring“ und „field wiring“. So wird eine Grundleiste zum Beispiel unter Fabrikbedingungen (factory wiring) in das Endgerät eingebaut.

Somit können abweichend von der Komponentenzulassung (300 V UL) die nach den Gerätestandards geltenden Luft- und Kriechstrecken herangezogen werden, die sich durchaus von den Streckenanforderungen der einzelnen Komponente unterscheiden können.

Dies ermöglicht einen 600-V-UL-Einsatz der Komponente im Gerät. Bei einem Steckverbinder, der im Feld (field wiring) durchaus von einem Laien angeschlossen werden kann, müssen daher die Luft- und Kriechstrecken für 600 V UL eingehalten werden.

Kontrollinstanzen

Neu gebaute Anlagen und Geräte werden in den USA von sogenannten AHJs (Authority Having Jurisdiction) geprüft. Diese Inspektoren aus Städten und Gemeinden nutzen den National Electrical Code („die VDE 0100 der USA“) als Grundlage ihrer Inspektion.

Lokale Besonderheiten können jedoch als Abweichungen zusätzlich zum NEC als Inspektionsgrundlage herangezogen werden. Für die Inspektoren ist es nicht immer leicht, eine Sicherheitsanalyse von komplexen Schaltschränken oder Geräten durchzuführen - vor allem wenn diese nach europäischen Vorschriften aufgebaut sind, die den AHJs nicht bekannt sind. Daher ist es besonders wichtig, sich schon frühzeitig mit den UL-Bestimmungen auseinander zu setzen.

Phoenix Contact, Tel. +49(0)5235 341157

*Dipl.-Ing. Anke Steinkemper ist Produktmanagerin Leiterplattenanschluss Combicon Power bei der Phoenix Contact GmbH & Co. KG in Blomberg.

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