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Einleitung

Im Juni 2019 wurde die neue Version der DIN EN 60204-1 – Sicherheit von Ma-schinen – Elektrische Ausrüstung von Maschinen (VDE 0113-1) veröffentlicht. In Bezug auf die normenkonforme Ausstattung industrieller Schaltschränke bringt die Aktualisierung eine scheinbar kleine, aber dafür umso wichtigere Änderung: Sie verlangt zur Absicherung von Steckdosen im Schaltschrank künftig nicht nur einen Leitungsschutzschalter (LS), sondern zusätzlich auch den Einsatz eines Fehlerstromschutzschalters (FI) mit einem Bemessungsfehlerstrom von maximal 30 mA. Eine solche FI/LS-Kombination ist technisch keine große Sache, benötigt aber herkömmlicherweise doppelt so viel Platz im Schrank wie ein einfacher LS-Schalter. Eine platzsparende Alternative bietet hingegen der neue FI/LS-Schalter 5SV1: Als erstem Anbieter überhaupt ist es Siemens mit dieser Neuentwicklung gelungen, die volle elektromechanische Funktionalität in eine einzige Teilungs-einheit (TE) zu packen.

Fehlerstromschutz für Steckdosen in industri-ellen Schaltschränken jetzt verpflichtend

Normenkonform umrüsten –

ohne zusätzlichen Platzbedarf

siemens.de/schaltschrank

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Inhaltsverzeichnis

03 Die europäische Norm EN 60204-1

03 Ursachen für gefahrbringende Situationen

03 Geeignete Sicherheitsmaßnahmen zur Minimierung von Risiken

03–04 Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen bzw. FI-Schutzschalter

04 Weltweit erster elektromechanischer FI/LS-Schalter in nur 1 TE Breite

04 Elektronisches und elektromechanisches Funktionsprinzip im Vergleich

05 International gültige Produktnormen für FI/LS-Schalter

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Fazit

Weiterführende Links

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Die europäische Norm EN 60204-1 mit dem Titel „Sicherheit von Maschinen – Elektrische Ausrüstungen von Maschinen – Teil 1: Allgemeine Anforderungen“ (VDE 0113-1) beschreibt allgemeine Festlegungen und Empfehlungen für die Sicherheit, Funktionsfähigkeit und Instandhaltung der elektrischen Ausrüstung von Maschinen. Sie basiert auf der modifizierten ISO-Fassung IEC 60204-1:2005 und gilt in Deutschland als DIN-Norm DIN EN 60204-1 seit dem 1. Juni 2007. Im Juni 2019 wurde eine neue Version veröffentlicht und gleichzeitig in die Amtsblätter der europäischen Richtlinien als harmonisierte Norm aufgenommen.

Ziel der Norm ist es, die Sicherheit für Personen und Anla-gen, die Erhaltung der Funktionsfähigkeit sowie Erleichte-rungen in Betrieb und Instandhaltung zu gewährleisten. Zu diesem Zweck beschreibt sie, wie eine elektrisch angetrie-bene Maschine konzipiert, gebaut und ausgerüstet sein muss, damit alle elektrisch bedingten Gefahren zuverlässig ausgeschlossen werden. Anders gesagt: Die Norm legt ver-pflichtende Anforderungen an die elektrische Ausrüstung von Maschinen fest. Die Risiken, die mit Gefährdungen durch die elektrische Ausrüstung verbunden sind, müssen als Teil der Gesamtanforderungen im Rahmen der Risikobe-urteilung der Maschine bewertet werden.

Gründe für gefahrbringende Situationen Gefahrbringende Situationen können unter anderem durch folgende Ursachen entstehen:

• Ausfälle oder Fehler in der elektrischen Ausrüstung, die einen elektrischen Schlag, Lichtbogen oder Brand auslö-sen können

• Ausfälle oder Fehler in Steuerstromkreisen (oder Bauteilen oder Geräten, die zu diesen Stromkreisen gehören) mit daraus folgender Fehlfunktion der Maschine

• Störungen oder Unterbrechungen in der Stromversor-gung, wie auch Ausfälle oder Fehler in den Hauptstrom-kreisen mit daraus folgender Fehlfunktion der Maschine

• Verlust der durchgehenden Verbindung in Stromkreisen, die zu einem Fehler in einer Sicherheitsfunktion führen können, zum Beispiel bei Schleifleitungen- oder Rollkon-taktschienen

• elektrische Störungen, zum Beispiel durch elektromagne-tische, elektrostatische Einflüsse, die entweder von au-ßerhalb oder intern auf die elektrische Ausrüstung einwir-ken und die zu einer Fehlfunktion der Maschine führen

• Freisetzung von gespeicherter Energie (entweder elektri-sche oder mechanische), die zum Beispiel zu einem elektrischen Schlag oder einer unerwarteten Bewegung führen, die Verletzungen verursachen können

• Werte von akustischem Lärm und mechanischer Vibration, die zu gesundheitlichen Problemen bei Personen führen können

• heiße Oberflächen, die Verletzungen verursachen können

Geeignete Sicherheitsmaßnahmen Sicherheitsmaßnahmen sind in diesem Zusammenhang eine Kombination aus Maßnahmen, die im Konstruktionsstadium zu berücksichtigen sind, und solchen Maßnahmen, deren Durchführung vom Betreiber verlangt wird. Während des Konstruktions- und Entwicklungsprozesses müssen die Ge-fährdungen und die daraus resultierenden Risiken identifi-ziert werden. Wenn die Gefährdungen nicht beseitigt und/oder die Risiken nicht ausreichend durch inhärent si-chere Konstruktionsmaßnahmen reduziert werden können, müssen Schutzmaßnahmen (zum Beispiel technische Schutzmaßnahmen) vorgesehen werden, um das Risiko zu reduzieren. Ergänzende Maßnahmen (zum Beispiel Warn-hinweise) müssen vorgesehen werden, wenn eine weitere Risikominderung notwendig ist. Zusätzlich können risiko-mindernde Arbeitsverfahren notwendig sein.

Mit der jüngsten Aktualisierung DIN EN 60204-1 im Juni 2019 ergibt sich aus Kapitel 15.1 („Steckdosen für Zubehör“) eine scheinbar kleine, aber umso wichtigere Änderung für die Ausrüstung von industriellen Schaltschränken: Die Norm fordert nämlich ab sofort für Stromkreise, die Steckdosen bis 20 A Nennstrom versorgen, verpflichtend den Einsatz eines Fehlerstromschutzschalters (FI-Schutzschalter) mit einem Bemessungsfehlerstrom von maximal 30 mA.

Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen bzw. FI-Schutzschalter Für viele andere Anwendungsbereiche sind solche Fehler-strom-Schutzeinrichtungen bzw. FI-Schutzschalter schon seit Jahren Pflicht. Denn Verdrahtungsfehler in der Installa-tion, beschädigte Isolierungen, defekte Geräte oder auch unsachgemäßes Arbeiten an elektrischen Anlagen können gefährliche Fehlerströme auslösen – und diese wiederum Unfälle oder elektrisch gezündete Brände verursachen. Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen können das verhindern. Sie schützen vor gefährlichen Körperströmen bei direktem und indirektem Berühren von unter Spannung stehenden, leitfähigen Gegenständen. Dazu trennen FI-Schutzschalter den überwachten Stromkreis beim Überschreiten eines

Die DIN EN 60204-1

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bestimmten Differenzstroms schnell und sicher vom Netz. Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen sind in mehreren Typen und Ausführungen erhältlich, die sich zur Erfassung von unterschiedlichen Fehlerstromformen und für verschiedene Anwendungsbereiche eignen. So umfasst das Spektrum aktueller Möglichkeiten FI-Schutzschalter ohne integrierten Schutz bei Überstrom, kombinierte FI/LS-Schalter mit Feh-lerstromerfassung und Überstromschutz in einem Gerät sowie alternativ FI-Blöcke zum Anbau an Leitungsschutz-schalter.

Weltweit erster elektromechanischer FI/LS-Schalter in nur einer TE Breite Im Normalfall bedeutet die Nachrüstung eines bestehenden LS-Schalters mit einem zusätzlichen FI-Schalter, wie ihn die aktuelle DIN EN 60204-1 für industrielle Schaltschränke fordert, zusätzlichen Platzbedarf und Verdrahtungsaufwand, da normalerweise ein weiteres Gerät installiert werden muss. Eine ebenso leistungsfähige wie platzsparende Alter-native stellt jedoch der neue FI/LS-Schalter 5SV1 aus dem Sentron-Portfolio von Siemens dar: Das kompakte Gerät bietet die volle elektromechanische Funktionalität in einer einzigen Teilungseinheit (TE) – und damit auf demselben Raum wie ein einfacher LS-Schalter.

Als Siemens 2018 diesen neuen FI/LS-Schalter in nur einer Teilungseinheit (TE) zeigte, war das Echo bei einigen Elekt-roprofis erst einmal verhalten. Denn in den USA oder in anderen außereuropäischen Ländern gab es FI/LS-Schalter in nur einer TE bereits. Doch unterscheiden sich diese in einem

ganz wesentlichen technischen Detail von der Siemens-Neuentwicklung: Sie arbeiten rein elektronisch, während die europäischen Normen eine elektromechanische Funktions-weise verpflichtend vorschreiben. Und ein solches komple-xes Schutzgerät benötigte bisher eben mehr Platz, nämlich herkömmlicherweise zwei TE.

Der FI/LS-Schalter 5SV1 gewährleistet in Kombination mit Leitungs-schutz einen elektromechanischen, spannungsunabhängigen Fehlerstromschutz jetzt auch in kompakter 1TE-Baubreite.

Elektronisches und elektromechanisches Funktionsprinzip im Vergleich Um den – tatsächlich enormen – Unterschied zwischen den beiden Funktionsprinzipien, elektronisch und elektrome-chanisch, richtig beurteilen zu können, lohnt sich zuallererst

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ein Blick in das Innere eines elektronischen FI/LS-Schalter: Dieser nutzt für die Aufbereitung des Fehlerstromsignals einen elektronischen Schaltkreis. Die Auslösespule wird über einen Leistungstransistor, einen so genannten Thyris-tor, angesteuert. Dieses Verfahren funktioniert zwar unter regulären Bedingungen, hat aber einen entscheidenden Nachteil: Der gesamte Auslöseprozess ist abhängig von der Netzspannung. Und das wiederum bedeutet: Wenn die Netzspannung unter einen gewissen Wert fällt, bietet der Schalter keinen Schutz mehr gegen Fehlerströme. Dasselbe gilt, wenn der Neutralleiter unterbrochen wird.

Ein elektromechanischer FI/LS-Schalter, wie er in Deutsch-land und Europa üblich ist, arbeitet hingegen mit einem Haltemagneten: Tritt ein Fehlerstrom auf, beeinflusst des-sen magnetischer Effekt die magnetische Haltekraft zwi-schen Klappanker und Joch. Übersteigt der Fehlerstrom den definierten Schwellenwert, wird der Stromkreis unterbro-chen. Weil dieser Prozess ausschließlich elektromechanisch abläuft, ist keinerlei Signalverstärkung oder -verarbeitung notwendig. Die Schutzfunktion ist unabhängig von der Netzspannung sichergestellt, also selbst bei Netzspan-nungseinbrüchen bis hin zum kompletten Stromausfall und auch bei einer Unterbrechung des Neutralleiters. Darüber hinaus ist die technische Hardware eines elektromechani-schen FI/LS-Schalters deutlich robuster als elektronische Komponenten und gewährleistet damit eine hohe Immuni-tät gegenüber elektromagnetischen Einflüssen und Über-spannungen.

Normensituation Vor diesem Hintergrund unterscheidet auch die internatio-nal für FI/LS-Schalter gültige Produktnorm IEC 61009-1 zwischen spannungsunabhängiger und spannungsabhängi-ger Funktion: Die IEC 61009-2-1 beschreibt dabei das span-nungsunabhängige, also die elektromechanische Funkti-onsweise, die IEC 61009-2-2 die spannungsabhängige, also die elektronische. In Europa findet dabei ausschließlich die IEC 61009-2-1 Anwendung, auf europäischer Ebene als EN 61009-2-1 und in Deutschland als DIN EN 61009-2-1. Es dürfen also in Europa ausschließlich elektromechanische FI/LS-Schalter eingesetzt werden.

In Deutschland müssen FI/LS-Schalter laut DIN VDE 0100-530, die Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel regelt, den folgenden Normen entsprechen: der IEC 61009-1 (VDE 0664-20) sowie der DIN EN 61009-2-1 (VDE 0664-21) oder der DIN EN 62423 (VDE 0664-40). Werden FI-Schalter mit einem Bemessungsdifferenzstrom von 30 mA als zusätzlicher Schutz nach DIN VDE 0100-410 (VDE 0100-410) eingesetzt, müssen sie zudem die Anforderungen der DIN VDE 0100-410:2007-06, Abschnitt 411.3.3 erfüllen. Für den zusätzlichen Schutz bei Wechselstromanlagen sind darüber hinaus noch weitere Regelungen zu beachten.

Fazit Der neue FI/LS-Schalter 5SV1 gewährleistet erstmals in einer statt in zwei TE den in den europäischen Normen geforder-ten Fehlerstrom- und Überlastschutz für Stromstärken bis 16 A. Ganz wie die bisherigen FI/LS-Schalter, aber eben auf deutlich weniger Platz, schützen die kompakten Geräte Personen vor gefährlichen Stromschlägen und verhindern zugleich Überstromschäden an Leitungen sowie den Ausfall elektrischer Anlagen und Verbraucher in Gebäuden, Infra-struktur und Industrie. Insbesondere lassen sich so die An-forderungen der aktuellen DIN EN 60204-1 – Sicherheit von Maschinen – Elektrische Ausrüstung von Maschinen (VDE 0113-1) ohne zusätzlichen Platzbedarf erfüllen.

Weiterführende Links www.siemens.de/schaltschrankbau

www.siemens.de/fehlerstromschutz

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Herausgeber: Siemens AG Smart Infrastructure Low Voltage Products Siemensstraße 10 93055 Regensburg, Deutschland Artikel-Nr. SILP-B10036-00-00DE © Siemens 2019 Änderungen und Irrtümer vorbehalten. Die Informationen in diesem Dokument enthalten lediglich allgemeine Beschreibungen bzw. Leistungsmerkmale, welche im konkreten Anwendungsfall nicht immer in der beschriebenen Form zutreffen bzw. welche sich durch Weiterentwicklung der Produkte ändern können. Die gewünschten Leistungsmerkmale sind nur dann verbindlich, wenn sie bei Vertragsschluss ausdrücklich vereinbart werden. Wünschen Sie mehr Informationen, wenden Sie sich bitte an unser Customer Support Center. siemens.de/lowvoltage/technical-support