Hallo, ich beschäftige mich gerade mit den VDE Normen 0100. Nun gibt es den Begriff der "sicheren Trennung", was quasi heißt, dass zwei Stromkreise entweder durch - doppelte Isolierung, - verstärkte Isolierung oder - Basisisolierung mit PE-Schirm voneinander isoliert sind. Bei einem Netzteil ist das z.B. durch einen Netztransformator mit verstärkter Isolierung gegeben (so lange das der einzige "Berührungspunkt" mit anderen Stromkreisen ist). Nun zu meiner Frage. Möchte ich nun eine Platine (z.B. eine Gate Unit eines Stromrichters, ab jetzt Platine 1 genannt) von einer anderen (z.B. Signalverarbeitung, ab jetzt Platine 2 genannt) sicher trennen, muss ich alle Signale zwischen diesen beiden Platinen sicher trennen. Normalerweise würde ich einfach auf eine Potentialtrennung mit z.B. einem Optokoppler setzen. Gehen wir davon aus, dass Platine 1 nicht sicher von Spannungen bis zu 1kV DC und bis zu 500V AC getrennt ist, Platine 2 dies aber sein soll, müsste der Optokoppler eine verstärkte oder doppelte Isolation für diese Spannungen bis zu 1kV DC und 500V AC aufweisen. (Sollte ich hier falsch liegen berichtigt mich bitte) Hat jemand damit Erfahrung? Viele Optokoppler haven sehr hohe Maximalspannungen (mehrere kV). Gilt das dann als verstärkte Isolierung, da es deutlich höher ist als möglich auftretende Spannungen? Gibt es eventuell sogar Literatur, die sich mit sicherer Trennung auf Platinen befasst? Danke für eure Hilfe! Grüße
Daniel W. schrieb: > ich beschäftige mich gerade mit den VDE Normen 0100. > Möchte ich nun eine Platine... Die VDE 0100 ist ein weites Feld, aber ich nehme an, dass du dich auf VDE 0100-410 (IEC 60364-4-41) beziehst. Deren Anwendungsbereich ist aber auf "Errichten von Niederspannungsanlagen" beschränkt - d.h. je nach Verwendung deiner Platine greifen andere, u.U. restriktivere Normen. z.B. EN 61010 für Messgeräte, EN 60335 Geräte für den Hausgebrauch... Das Grundprinzip ist aber immer dasselbe: In Abhängigkeit von der Betriebsspannung, der zu erwartenden Überspannung und der Isolationsklasse (Basic, Reinforced, Double) werden statische (z.B. 1 min) und dynamische (z.B. 1,2/50-μs Pulse) Prüfspannungen festgelegt. Diese Prüfspannungen müssen von den verwendeten Bauteilen sicher getrennt werden können. Als zweites Kriterium sind die daraus resultierenen Luft- und Kriechstrecken zu erfüllen; dabei werden dann der Verschmutzungsgrad und die Einsatzhöhe berücksichtigt. Wenn nun dein Optokoppler alle diese Anforderungen erfüllt, gilt das als z.B. doppelte Isolation.
es gibt Vorschriften, in denen zusätzlich zur geforderten Prüfspannung auch eine Mindestdicke der Isolation gefordert wird. Du musst zunächst herausfinden, welche Vorschrift konkret für deinen Fall zutrifft. Dort findest du dann die gestellten Anforderungen (klingt jetzt einfacher, als es manchmal wirklich ist).
ambara schrieb: > Die VDE 0100 ist ein weites Feld, aber ich nehme an, dass du dich auf > VDE 0100-410 (IEC 60364-4-41) beziehst. Deren Anwendungsbereich ist aber > auf "Errichten von Niederspannungsanlagen" beschränkt - d.h. je nach > Verwendung deiner Platine greifen andere, u.U. restriktivere Normen. > z.B. EN 61010 für Messgeräte, EN 60335 Geräte für den Hausgebrauch... Naja, die 0100 bezieht sich auf alle Fälle auf Ortsfeste Anlagen. Hat also mit deinem Gerät als solches nichts zu tun. Die 0100-410 betrachtet die Abschaltbedingungen, also wie schnell abgeschalten werden soll, im Kurzschlussfall, legt aber auch eher den Schwerpunkt auf die Kabel und Sicherungseinrichtungen, nicht auf die angeschlossenen Geräte. Dennis
Hi, danke für eure Antworten. Ja die VDE 0100 ist tatsächlich ein weites Feld. Ich will quasi in der Lage sein einen alleinstehenden Schaltschrank mit Anschluss fürs 400V Netz auf seine Konformität mit dieser Norm zu überprüfen. Es geht vor allem darum, sagen zu können, dass Schutz vor elektrischem Schlag vorhanden ist. Nun wäre es super wenn Platine 1 von Platine 2 sicher getrennt wäre. Dann wäre nämlich die Fehlersicherheit (Schrank schaltet im einfachen Fehlerfall auf jeden Fall innerhalb von 5s (bei Inenn>32A) ab) durch eine Sicherung gegeben. Ansonsten müsste ich auch noch alle Stromkreise, die mit Platine 2 verbunden sind daraufhin analysieren. Und ab Platine 2 kommen eh nur Kleinspannungen, die mit ein bisschen aufwand sogar als PELV-Stromkreise realisiert werden könnten. Ich kenne die sichere Trennung eigentlich nur bei Stromversorgung. Deshalb fällt es mir auch schwer mir klar zu machen, wie nun eine sichere Trennung in einem Signalweg aussehen muss. Denn Platine 1 muss von Platine 2 eine sichere Trennung für Spannungen bis zu 500VAC/1000VDC haben. ambara schrieb: > In Abhängigkeit von der Betriebsspannung, der zu erwartenden > Überspannung und der Isolationsklasse (Basic, Reinforced, Double) werden > statische (z.B. 1 min) und dynamische (z.B. 1,2/50-μs Pulse) > Prüfspannungen festgelegt. Diese Prüfspannungen müssen von den > verwendeten Bauteilen sicher getrennt werden können. Für die sichere Trennung benötige ich entweder Reinforced oder Double. Wie kann ich denn wissen, ob die Prüfspannung sicher getrennt werden können? Das müsste ja eigentlich im Datenblatt stehen, sonst kann man das nur durch eine eigene Prüfung (wer hat schon die Möglichkeit dazu) herausfinden oder? Wie finde ich denn in der Praxis etwas was meinen Anforderungen entspricht? Nehmen wir mal den 6N137 her. Im Datenblatt findet sich keine Schutzklasse. Das wäre aber z.B. ein passender IC. Ich finde im Datenblatt die Angabe "Withstand Insulation Test Voltage 2500V RMS". Würde das nun eine sichere Trennung zu 500VAC/1000VDC herstellen? Mir fehlt quasi das Wissen, wie ich die Norm praktisch umsetze. Dennis H. schrieb: > Naja, die 0100 bezieht sich auf alle Fälle auf Ortsfeste Anlagen. Hat > also mit deinem Gerät als solches nichts zu tun. Ich schätze das war mein Denkfehler. Nun gilt es herauszufinden, welche Normen genau auf die Platinen zutreffen. Grüße, Daniel
Daniel W. schrieb: > "Withstand Insulation Test Voltage 2500V RMS" Das ist wahrscheinlich der Test nach UL, oder ein nicht stanrdardisierter Test. Für CE ist das nicht wirklich relevant. Ein Optokoppler wird normalerweise nach EN60747 (VDE 0884) geprüft und dann stehen Arbeitsspannungen für "VDE" im Datenblatt, abhängig von der Überspannungskategorie (die ist hier nämlich entscheidend). Dazu müssen noch die Luft- und Kriechstrecken angegeben sein (diese kann man z.B. nach EN60664 ermitteln). Wenn solche Werte nicht im Datenblatt stehen, such dir einen anderen Optokoppler, der ist dann wahrscheinlich nicht entsprechend geprüft.
Mit einem 6N137 kann man eine sichere Trennung problemlos machen: - in DIP Gehäuse - zwischen den Anschlüssen 1-3 / 4-6 keine andere Leiterbahn legen - Platine sollte Staubdicht montiert sein das sollte ausreichen und der VDE Prüfung stand halten. Bei anderen Bauteilen innerhalb der 230V Seite (z.B. Triac) sollte zwischen den Pins die Platine gefräst sein. Die Abstände weiß ich jetzt nicht auswendig.
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Für erhöhte Anforderungen kenn ich diese Monsterteile mit 4 Pins in der Größe eines DIL16 Gehäuses. Beispiel Reichelt http://www.reichelt.de/Optokoppler/CNY-65/3/index.html?&ACTION=3&LA=2&ARTICLE=26710&GROUPID=3046&artnr=CNY+65
Markus Müller schrieb: > das sollte ausreichen und der VDE Prüfung stand halten. Also muss man quasi nach bestem Wissen eine Schaltung aufbauen und die dann nach VDE Norm testen? Für elektrische Anlagen gibt es das Buch "VDE 0100 richtig angewandt", das alles so schön erklärt. Kennt ihr so etwas auch für Schaltungsdesign?
Schaltschrank und Stromrichter(antrieb?) klingen danach, als ob die EN 60204-1 "Sicherheit von Maschinen-Elektrische Ausrüstung von Maschinen" dafür relevant sein könnte. Es gibt darin einen Abschnitt "Schutz gegen elektrische Schlag durch verwenden von PELV" wobei u.a. auf die EN 60664-1 verwiesen wird. Daher sollte diese Norm auch für die Ermittlung der Spannungen bzw. der Luft-und Kriechstrecken des Optokopplers einschlägig sein. Nach dieser wäre für einen 3-phasigen Anschluß 400/690V in CAT III vorerst einmal eine Impulspannung von 6kV anzusetzen (Tabelle 1). Andererseits kann nach 2.2.2.3.2 diese Spannung niedriger sein, wenn durch andere Maßnahmen die Transienten intern begrenzt werden bzw. nach 2.2.2.4 höher ausfallen, sollte das Gerät selber solche erzeugen. Verstärkte bzw. doppelte Isolation wirkt sich in erster Linie auf die Luft- und Kriechstrecken aus (3.1.5 bzw. 3.2.5). So geht das auch weiter mit Stress durch Fehlerspannungen, Frequenzabhängigkeiten, Berücksichtigung des Materials (CTI), Verschmutzungsgrades, der Feldverteilung ... Du siehst, es ist auch, wenn man die passende Norm gefunden hätte, nicht so einfach zu beantworten (schon gar nicht in einem Forum) -> Ich würde jemanden fragen/beauftragen, der sich wirklich damit auskennt und vor allem, dafür dann auch seine Hand ins Feuer legt. Um von den Anforderungen auf die Eigenschaften des Optokopplers zu kommen - ein scheußlicher Link aber für den Einstieg recht gut zusammengefasst: http://www.avagotech.com/cs/Satellite?blobcol=urldata&blobheadername1=content-type&blobheadername2=Content-Disposition&blobheadername3=MDT-Type&blobheadervalue1=application%2Fpdf&blobheadervalue2=attachment%3B+filename%3DIPD%2BDesign%2BFAQ%2BPoster_AV00-0270EN-011713.pdf&blobheadervalue3=abinary%253B%2Bcharset%253DUTF-8&blobkey=id&blobtable=MungoBlobs&blobwhere=1211075313532&ssbinary=true
ambara schrieb: > Ich würde > jemanden fragen/beauftragen, der sich wirklich damit auskennt und vor > allem, dafür dann auch seine Hand ins Feuer legt. Denke ich auch. Es klingt alles nicht nach einem Hobby-Projekt, es wird damit Geld verdient, und da kann auch mal ein wenig Geld locker sitzen für einen geeigneten Rechtsbeistand. Ich mein, für sowas sind die Leute ja da, auch wenn die immer gern einen schlechten Ruf haben, aber für etwas kommerzielles würde ich auf so einen Typen verweisen, die sich mit der Normung im speziellen Fall auskennen, die können dir schon genauer sagen, worauf die achten solltest, in deinem speziellen Fall. Dennis
Dennis H. schrieb: > für einen geeigneten Rechtsbeistand. Naja, wenn jemand zu Schaden gekommen wäre, keine schlechte Idee. Ich dachte in erster Näherung an ein freundliches Mail/Telefongespräch mit dem Hersteller bzw. Lieferanten dieser Anlage.
Daniel W. schrieb: > Also muss man quasi nach bestem Wissen eine Schaltung aufbauen und die > dann nach VDE Norm testen? Na ja, eine "doppelte Isolierung" ist schwer zu testen, dafür muss man nämlich wechselseitig je eine ausbauen und prüfen, ob die verbleibende alleine ausreicht. Und wenn 1 Exemplar funktioniert, heisst das noch lange nicht, daß alle funktionieren werden, Isolierungen können ein Loch haben. Daher betrachtet man Isolierlacke erst als gut, wenn 3 Schichten übereinander liegen. Da wäre ein Loch noch von 2 weiteren abgedeckt.
ambara schrieb: > Du siehst, es ist auch, wenn man die passende Norm gefunden hätte, nicht > so einfach zu beantworten (schon gar nicht in einem Forum) -> Ich würde > jemanden fragen/beauftragen, der sich wirklich damit auskennt und vor > allem, dafür dann auch seine Hand ins Feuer legt. Du hast recht, ich hatte gehofft übers Forum jemanden zu finden, der bereits Erfahrung beim Anwenden der Normen gesammelt hat. Dennis H. schrieb: > Denke ich auch. Es klingt alles nicht nach einem Hobby-Projekt, es wird > damit Geld verdient, ... Kurz zur Erklärung: Ich arbeite gerade an meiner Master-Arbeit. Ich studiere Elektrotechnik und mache ein Re-Design einer integrierten Ansteuereinheit (Gate Uni, Ansteuerlogik und Messschaltungen) für einen selbstgeführten Stromrichter bis 250kW. Ist ein echt spannendes Thema. Mit Sicherheit wurde bei der bisherigen Schaltung nach bestem Gewissen designt aber ich möchte in meiner Arbeit gerne etwas Norm-Konformes kreieren. Daher setze ich mich mit dem Thema auseinander. Kommerziell ist das Projekt nicht und ich habe auch kein Budget zur Verfügung um mich Beraten zu lassen. Ich denke die Quintessenz ist, dass es schwer ist, die praktische Anwendung der Normen auf den Punkt zu bringen. Ich schätze, dass ich mich am Besten als nächstes bei den Herstellern direkt informiere. Ideal wäre ein Koppler, in dessen Datenblatt eine sichere Trennung oder die entsprechende Schutzklasse versichert wird. Oder ich finde noch ein Werk mit dem Titel "Sicherheitsnormen beim Design von Elektronik für den Niederspannungsbereich praktisch angewandt" :D MaWin schrieb: > Na ja, eine "doppelte Isolierung" ist schwer zu testen, dafür muss man > nämlich wechselseitig je eine ausbauen und prüfen, ob die verbleibende > alleine ausreicht. Ich denke auch, dass selber testen keine wirkliche Option ist. Danke, dass ihr das Thema mit mir diskutiert, Grüße, Daniel.
Daniel W. schrieb: > Kurz zur Erklärung: Ich arbeite gerade an meiner Master-Arbeit. Ich > studiere Elektrotechnik und mache ein Re-Design einer integrierten > Ansteuereinheit (Gate Uni, Ansteuerlogik und Messschaltungen) für einen > selbstgeführten Stromrichter bis 250kW. Ist ein echt spannendes Thema. > Mit Sicherheit wurde bei der bisherigen Schaltung nach bestem Gewissen > designt aber ich möchte in meiner Arbeit gerne etwas Norm-Konformes > kreieren. Daher setze ich mich mit dem Thema auseinander. Kommerziell > ist das Projekt nicht und ich habe auch kein Budget zur Verfügung um > mich Beraten zu lassen. Okay, das ist doch mal was anderes. Allerdings mache ich dir trotzdem nicht zuviele hoffnungen, hier jemanden zu finden, der dir genaue Auskünfte geben kann. Ich habe auf Arbeit genau einen Kollegen, der sich mit der Normung, die uns speziell betrifft, auskennt, und selbst er hat manchmal einige Schwierigkeiten, eine exakte Aussage zu treffen. Und wir sind ein etwas größeres Unternehmen, etwa 280 Leute. Was vielleicht helfen könnte, einfach mal einen Hersteller solcher Umrichter zu kontaktieren, nach welchen Normen ihre Geräte geprüft werden. Sowas sollte ja kein Geheimnis sein, ich denke, da bekommt man erstmal Auskünfte, um welche Normen es überhaupt geht. Diese kannst du dir dann sicher über die Uni mal ansehen. Sicher wird das nicht alle deine Fragen klären, aber dann kannst du bei bestimmten Wortlauten hier mal nachfragen, wie das gemeint sein könnte. Dennis
Daniel W. schrieb: > Du hast recht, ich hatte gehofft übers Forum jemanden zu finden, der > bereits Erfahrung beim Anwenden der Normen gesammelt hat. Ich habe beruflich ständig mit diesem Thema zu tun. Daniel W. schrieb: > Ich denke die Quintessenz ist, dass es schwer ist, die praktische > Anwendung der Normen auf den Punkt zu bringen. Richtig. Problematisch ist aber eher die Umsetzung im Detail. Erst einmal musst du die Anforderungen zusammentragen. In deinem Fall wäre das wohl Überspannungskategorie 3 und Verschmutzungsgrad 2. Damit kannst du die Luft-/Kriechstrecken definieren. Die EN60664 ist in deinem Fall wohl anwendbar. Für Stromrichter würde sich noch die EN61800-5-1 eignen, die ist zwar für elektrische Antriebe, aber dein Stromrichter wird wahrscheinlich prinzipiell nichts anderes sein. Problematisch ist bei einem Stromrichter meistens auch die Definition der Arbeitsspannung, weil diese meistens auf "springenden" Potentialen sitzen. > Ideal > wäre ein Koppler, in dessen Datenblatt eine sichere Trennung oder die > entsprechende Schutzklasse versichert wird. Das ist die einzig sinnvolle Herangehensweise. Wenn du deine Anforderungen genauer spezifizierst, kann ich dir vielleicht eine Empfehlung geben.
Dennis H. schrieb: > Was vielleicht > helfen könnte, einfach mal einen Hersteller solcher Umrichter zu > kontaktieren, nach welchen Normen ihre Geräte geprüft werden. Das ist eine gute Idee, werde ich weiter verfolgen. Antimedial schrieb: > Erst > einmal musst du die Anforderungen zusammentragen. Ich glaube, ich habe noch nicht alle Anforderungen auf dem Schirm. Antimedial schrieb: > Wenn du deine > Anforderungen genauer spezifizierst, kann ich dir vielleicht eine > Empfehlung geben. Das ist nett von dir! Ich werde mich jetzt erst einmal mit meinem Masterarbeits-Betreuer zusammen setzen. Er sagte, dass an unserem Institut auch nicht besonders viel Know How in dieser Richtung vorhanden ist. Aber ich denke die nötigen Normen sollten bekannt sein. Wenn ich die durchgearbeitet habe und noch Fragen habe, komme ich gerne auf dein Angebot zurück! Dann würde ich einfach noch einmal hier posten. Oder wenn du magst kannst du mir auch gerne eine Email schicken :-) Ich war mit der VDE 0100 nicht ganz auf dem richtigen Weg. Die hat mir zwar geholfen zu verstehen, wie der Stromrichter als ein Gerät "nach außen hin" gesichert sein muss aber es fehlen noch die Normen, die mir beim Platinen-Design helfen. Vielen Dank für die konstruktive Diskussion :-) Ist nicht in jedem Forum möglich :-)
Daniel W. schrieb: > Ich war mit der VDE 0100 nicht ganz auf dem richtigen Weg. Die hat mir > zwar geholfen zu verstehen, wie der Stromrichter als ein Gerät "nach > außen hin" gesichert sein muss aber es fehlen noch die Normen, die mir > beim Platinen-Design helfen. Richtig, die VDE0100 hat überhaupt nichts mit Gerätedesign zu tun. Dafür braucht man die einschlägigen harmonisierten EN-Normen (Stichwort CE). Besorge dir einfach mal die oben genannten Normen - die solltest du in der Uni-Bibliothek bekommen.
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