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Prüfung von elektrischen Antrieben



Zündschutzarten bei elektrischen Maschinen

TitelElektrische Maschinen zum Einsatz in der Zone 1 können in verschiedenen Zündschutzarten ausgeführt werden, wobei das Ziel jeder dieser Zündschutzarten ist, eine Zündung der eventuell am Einsatzort der elektrischen Maschine vorhandenen explosionsfähigen Atmosphäre sicher zu verhindern. Als Zündquellen können bei elektrischen Maschinen heiße Oberflächen, elektrische Entladungen sowie mechanisch erzeugte Reib- und Schlagfunken in Erscheinung treten. Das Ziel der Zündschutzarten ist es nun, entweder die Entstehung dieser Zündquellen zu verhindern und / oder deren Wirksamwerden auf die umgebende Atmosphäre zu verhindern. Bei Geräten für den Einsatz in Zone 1 (Gerätekategorie II) muss auch beim Auftreten eines zu erwartenden Fehlers der Explosionsschutz noch gewährleistet sein. Die grundlegenden Anforderungen an die verschiedenen Zündschutzarten sind in der Norm EN 60079 im Teil 0 festgeschrieben.

 

Die Prüfung wird bei allen Zündschutzarten aufgegliedert in einen mechanischen und einen elektrisch-thermischen Teil. Bei Hochspannungsmaschinen kommt noch die Statorprüfung unter explosionsfähiger Atmosphäre hinzu. Elektrische Maschinen werden in den Zündschutzarten Druckfeste Kapselung, Überdruckkapselung, Erhöhte Sicherheit, Schutz durch Gehäuse und in der Zündschutzart "n" ausgeführt.

 

Eine Übersicht über die bei elektrischen Maschinen anwendbaren Zündschutzarten

 

Druckfeste Kapselung - Ex "d"

 

Ex d

Bei der Zündschutzart "Druckfeste Kapselung", Ex "d", beruht die Funktionsweise auf dem Einschluss einer im Gehäuseinneren eventuell  auftretenden Explosion.  Erreicht wird dieses durch eine explosionsdruckfeste Auslegung des Gehäuses zusammen mit zünddurchschlagsicheren Spalten an allen Gehäuseöffnungen, z.B. an der Wellendurchführung bei einem Motor. Desweiteren muss die Oberflächentemperatur auch bei Auftreten eines zu erwartenden Fehlers unter der Zündtemperatur der umgebenden explosionsfähigen Atmosphäre begrenzt werden. Die Anforderungen an ein Betriebsmittel dieser Zündschutzart sind in der Norm EN 60079-1 beschrieben.
Diese Zündschutzart ist auch geeignet, wenn im Inneren des Betriebsmittels im ungestörten Betrieb Zündquellen auftreten. Einsetzbar in den Zonen 1 und 2.


Erforderliche Prüfungen:

  • Mechanische Ausführung und Druckprüfung
  • Zünddurchschlagprüfung
  • Elektrisch-thermische Prüfung

 

Überdruckkapselung - Ex "p"

 

Überdruckkapselung

Bei der Zündschutzart "Überdruckkapselung", Ex "p", beruht die Funktionsweise auf der Verhinderung des Eindringens einer explosionsfähigen Atmosphäre in das Gehäuseinnere durch einen geringen Überdruck im Gehäuse gegenüber der Umgebung zusammen mit einer Begrenzung der Oberflächentemperatur. Der Überdruck wird mittels eines Zündschutzgases, z.B. außerhalb des explosionsgefährdeten Bereiches angesaugter Luft, aufgebaut. Für den sicheren Betrieb ist die Überwachung der Zündschutzgasversorgung erforderlich, desweiteren muss vor jeder Inbetriebnahme durch eine Vorspülung eventuell vorhandene explosionsfähige Atmosphäre aus dem Gehäuse entfernt werden. Die Anforderungen an ein Betriebsmittel dieser Zündschutzart sind in der Norm EN 60079-2 beschrieben. Diese Zündschutzart ist auch geeignet, wenn im Inneren des Betriebsmittels im ungestörten Betrieb Zündquellen auftreten. Es muss jedoch sichergestellt sein, dass die Zündquellen bei Ausfall der Zündschutzgasversorgung und Abschaltung des Gerätes in einer kürzeren Zeit unwirksam werden als die umgebende Atmosphäre für ein Eindringen in die Maschine benötigt. Einsetzbar in den Zonen 1 und 2.

Erforderliche Prüfungen:

  • Mechanische Ausführung
  • Festlegung des Zündschutzgasvolumenstromes und der Vorspülzeit
  • Elektrisch-thermische Prüfung

 

Erhöhte Sicherheit - Ex "e"

 

Erhöhte Sicherheit

Bei der Zündschutzart "Erhöhte Sicherheit", Ex "e", beruht die Funktionsweise auf der Verhinderung einer Zündung der explosionsfähigen Atmosphäre, die auch in das Gehäuse eindringen kann, durch das Betriebsmittel. Dieses bedeutet, dass das Betriebsmittel weder Temperaturen annehmen darf, die oberhalb der Temperaturklasse möglicherweise am Einsatzort auftretender Gase liegen, noch elektrisch oder mechanisch erzeugte Funken auftreten. Dieses gilt sowohl für den Normalbetrieb als auch bei vorhersehbaren Fehlern. Bei elektrischen Maschinen kommt daher der elektrisch-thermischen Prüfung ein sehr hoher Stellenwert zu. Im Betrieb ist der Schutz vor Überlastung essentiell wichtig zum Erhalt des Explosionsschutzes. Aus diesem Grund ist die Verwendung gemäß Richtlinie 94/9/EG funktionsgeprüfter Überwachungsgeräte zwingend erforderlich. Betriebsmittel dieser Zündschutzart müssen der Norm EN 60079-7 genügen. Einsetzbar in den Zonen 1 und 2.

Erforderliche Prüfungen:

  • Mechanische Ausführung
  • Elektrisch-thermische Prüfung

 

Schutz durch Gehäuse - Ex "tD" - Staub

 

Zündschutzart Staub Schutz durch Gehäuse

Bei der Zündschutzart "Schutz durch Gehäuse", Ex "tD", beruht die Funktionsweise auf dem Einsatz staubgeschützter (IP 5X) und staubdichter (IP 6X) Gehäuse zusammen mit der Begrenzung der Oberflächentemperatur des Betriebsmittels unter die Glimmtemperatur des auftretenden Staubes. Vor der Prüfung der IP-Schutzart muss das Gehäuse einer Überdruckprüfung gem. IEC/EN 60079-31 unterzogen werden. Durch das mindestens staubgeschützte Gehäuse wird das Eindringen von Staub in das Gehäuse in gefährlichen Mengen verhindert. Im Inneren des Betriebsmittels können Zündquellen vorhanden sein.
Betriebsmittel dieser Zündschutzart müssen den Anforderungen der Norm EN 61241-1 genügen. Einsetzbar in den Zonen 21 und 22.

Erforderliche Prüfungen:

  • Mechanische Ausführung
  • Staubschutz (Prüfung in der Staubkammer)
  • Elektrisch-thermische Prüfung

 

Zündschutzart n - Ex "nA" - Zone 2

 

Zündschutzart n

Bei der Zündschutzart "Nichtfunkendes Betriebsmittel", Ex "nA", beruht die Funktionsweise auf der Annahme, dass sich das Betriebsmittel im Normalbetrieb wie ein Betriebsmittel der Zündschutzart "Erhöhte Sicherheit" verhält und keine Zündquellen durch heiße Oberflächen sowie elektrich bzw. mechanisch erzeugte Funken enthält. Der Fehlerfall muss bei der Zündschutzart "nA" jedoch nicht betrachtet werden. Ein Kriterium der Zone 2 ist, dass ein zündfähiges Gemisch nur äußerst selten und bei technischen Fehlern kurzzeitig vorhanden sein darf, und es ist "hinreichend unwahrscheinlich", dass gleichzeitig am betrachteten elektrischen Betriebsmittel auch ein Fehler auftritt. Für die elektrische Maschine bedeutet dies, dass bei den Betriebsarten "S1" und "S2" (Dauerbetrieb und Kurzzeitbetrieb) der Anlauf und der Fehlerfall "blockierter Zustand" nicht betrachtet werden müssen. Für Betriebsmittel zum Einsatz in der Zone 2 kann der Hersteller eine EG-Konformitätserklärung in Eigenregie ausstellen. Betriebsmittel der Zündschutzart "nA" müssen der Norm EN 60079-15 genügen.

Erforderliche Prüfungen:

  • Mechanische Ausführung
  • Elektrisch-thermische Prüfung