GrundlaGen ex-Schutz zündSchutzart eiGenSicherheitfiles.pepperl-fuchs.com/selector_files/navi/productInfo/doct/tdoct... · zündSchutzart eiGenSicherheit einführung Betrachtet man

GrundlaGen ex-Schutz zündSchutzart eiGenSicherheit

GrundlaGen

PePPerl+FuchS

ein zuverlässiger Partner

Pepperl+Fuchs ist ein führender Entwickler und Hersteller elektronischer Sensoren und Komponenten für den weltweiten Automatisierungsmarkt. Unser Geschäfts-bereich Prozessautomation gehört zu den Marktführern im Bereich des eigensicheren Explosionsschutzes. Seitmehr als 60 Jahren sind wir durch unsere kontinuierlichen Innovationen, qualitativ hochwertige Produkte und ständiges Wachstum Ihr zuverlässiger Partner in der Prozessindustrie.

lebenslanges lernen

Wer in der Automation tätig ist, wird ständig mit neuen Technologien und Entwicklungen konfrontiert. Nur durch regelmäßige Weiterbildung und lebenslanges Lernen können wir mit diesen Entwicklungen Schritt halten. Unsere Schulungen vermitteln nicht nur theoretische Grundlagen, sondern zeigen auch anschaulich die praktische Anwendung des Erlernten. Die vorliegende Broschüre „Grundlagen Ex-Schutz“ soll den Betreibern die Übersicht erleichtern.

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inhaltSverzeichniSPePPerl+FuchS

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Pepperl+Fuchs ist ein führender Entwickler und Hersteller elektronischer Sensoren und Komponenten für den weltweiten Automatisierungsmarkt. Unser Geschäfts-bereich Prozessautomation gehört zu den Marktführern im Bereich des eigensicheren Explosionsschutzes. Seitmehr als 60 Jahren sind wir durch unsere kontinuierlichen Innovationen, qualitativ hochwertige Produkte und ständiges Wachstum Ihr zuverlässiger Partner in der Prozessindustrie.

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zündSchutzart eiGenSicherheit S. 04Einführung

FunKtiOnSPrinziP S. 05Mindestzündenergie Grundprinzip der Eigensicherheit Grundstruktur einfacher Stromkreise Begriffe Schutzniveaus ia, ib und ic Zusammenhang zwischen Schutzniveau, Kategorie und Zone

nachWeiS der eiGenSicherheit S. 12Einführung Grundverfahren zum Nachweis Problematik gemischter Stromkreise Beispiel 1: Stromkreis mit verteilten Reaktanzen Beispiel 2: Stromkreis mit konzentrierten Reaktanzen Beispiel 3: Stromkreis mit konzentrierten Reaktanzen

zuSammenSchaltunG mehrerer betriebSmittel S. 19Zusammenschaltung linearer Quellen Zündgrenzkurven der DIN EN 60079-11 Zusammenschaltung nicht-linearer Quellen

inStallatiOnSanFOrderunGen S. 29Anforderungen an die Installation in Zone 1 und 2 Anforderungen an Betriebsmittel Anforderungen an Kabel und Leitungen Anschluss eigensicherer Stromkreise Erdung eigensicherer Stromkreise Erdung leitender Schirme Anforderungen an die Installation in Zone 0

einFache eleKtriSche betriebSmittel S. 33Definition Beispiele Bewertung der Funkenzündung Bewertung der thermischen Zündung

quellen und reFerenzen S. 35

ihr trainerteam S. 36

GrundlaGenbrOSchüren vOn PePPerl+FuchS S. 37

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zündSchutzart eiGenSicherheit

einführung

Betrachtet man die Zündschutzart Eigensicherheit im direkten Vergleich zu anderen Zündschutzarten, so zeigt sich eine grundsätzlich andere Antwort auf die Frage, wie die Entzündung einer umgebenden explosionsfähigen Atmosphäre zu verhindern ist: Liegt bei Zündschutzarten wie beispielsweise der erhöhten Sicherheit der Fokus auf dem sicheren Einschließen der in aller Regel zündfähigen Energie im betreffenden Stromkreis, so ist die Energie im eigensicheren Strom be-reits so gering, dass im Falle einer Funkenbildung keine Zündung möglich ist. Die-ses Funktionsprinzip führt allerdings zu einigen besonderen Überlegungen, so-wohl bei der Gestaltung entsprechender Betriebsmittel, als auch der Planung und Ausführung eigensicherer Stromkreise.

Die vorliegende Broschüre richtet sich in erster Linie an Anwender aus den Bereichen Planung und Errichtung eigensicherer Stromkreise und soll die Beson-derheiten – vor allem den Nachweis der Eigensicherheit – und die bei der Installa-tion zu beachtenden Grundsätze erläutern. Es deckt darüber hinaus auch die wichtigsten Anforderungen an die sogenannten einfachen elektrischen Betriebs-mittel ab und klärt damit weitestgehend die für die meisten Anwender relevanten Fragen.

Besonders dann, wenn sich mehrere zugehörige Betriebsmittel im Stromkreis befinden und/oder diese eine nicht-lineare Ausgangskennlinie aufweisen, sind die besonderen Anforderungen im Abschnitt „Zusammenschaltung mehrerer zuge-höriger Betriebsmittel“ zu beachten. In diesem Fall reichen die in der Installations-norm DIN EN 60079-14 (vgl. dazu [6] )aufgeführten Verfahren oft nicht aus, um einen entsprechenden Nachweis zu erbringen. Auch im Hinblick auf die Bewertung einfacher elektrischer Betriebsmittel gibt diese Broschüre einen Überblick.

besonderheiten bei der Planung und errichtung eigensicherer Stromkreise

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FunKtiOnSPrinziP

Potenzielle zündquellen können eine explosionsfähige atmosphäre entzünden

mindestzündenergie

Im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung einer Anlage mit oder in explosionsge-fährdeten Bereichen stößt man unweigerlich auf die Frage, welche Zündquellen dort vorhanden sind. Die einschlägigen Regelwerke führen in diesem Zusammenhang 13 sogenannte potenzielle Zündquellen auf, die Ursache sein können, eine möglicherweise vorhandene explosionsfähige Atmosphäre zu entzünden (vgl. dazu [1], [2])

Die wichtigsten Zündquellen sind unter anderem:

n heiße Oberflächen

n Flammen und heiße Gase

n mechanisch erzeugte Funken

n ektrostatische Entladungen

n elektrische Anlagen

Da also von elektrischen Anlagen eine Zündgefahr ausgehen kann, sind geeignete Maßnahmen zu treffen, um das Risiko einer Entzündung auf ein akzeptables Maß zu reduzieren. Über die bei elektrischen Betriebsmitteln angewandten Zünd-schutzarten bietet die „Zündschutzarten für elektrische Betriebsmittel“ Broschüre (vgl. dazu [3]) eine entsprechende Übersicht.

Beispiele von Mindestzündenergien unterschiedlicher Stoffe

Stoff zündenergie [mJ]

Aceton 0,55

zünd

ener

gie

Acetaldehyd 0,38

Methan 0,28

Butan 0,25

Propan 0,25

Diethylether 0,19

Ethen 0,082

Wasserstoff 0,016

Kohlenstoffdisulfid 0,009

Die Grundidee der Eigensicherheit, dass zur Entzündung eines Gemisches aus einem brennbaren Stoff und Luft ein Mindestmaß an Energie erforderlich ist, wurde bereits im letzten Drittel des 19. Jahrhunderts diskutiert. Der hierfür erforderliche Nachweis konnte damals noch nicht erbracht werden, so dass alle elektrische Funken als zündfähig galten.

Als man in den folgenden Jahren und Jahrzehnten weitergehende Forschungen zu brennbare Stoffen anstellte, führte dies zur Ermittlung einer Reihe von Merkmalen, die auch heute noch für den Explosionsschutz von grundlegender Bedeutung sind.

5

FunKtiOnSPrinziP

Neben Eigenschaften wie beispielsweise der Zündtemperatur, der unteren und oberen Explosionsgrenze und dem Flammpunkt brennbarer Flüssigkeiten (vgl. dazu [4] ) entdeckte man letztendlich doch eine Kenngröße, die im Zusammen-hang mit der Eigensicherheit ein wichtige Rolle spielt: die sogenannte Mindest-zündenergie.

„Die Mindestzündenergie ist die unter vorgeschriebenen Versuchsbedingungen ermittelte, kleinste in einem Kondensator gespeicherte elektrische Energie, die bei einer Entladung ausreicht, das zündwilligste Gemisch einer explosionsfähigen Atmosphäre zu entzünden.“ (vgl. dazu [5])

Abhängig von der Höhe dieser experimentell ermittelten Mindestzündenergie (genauer: des sog. Mindestzündstromverhältnisses, wobei diese Unterscheidung für die anschauliche Deutung unerheblich ist) werden brennbare Stoffe in soge-nannten Explosions- oder Gasgruppen eingeteilt. Hierbei erfolgt mit abnehmender Zündenergie die Einteilung in die Gruppen IIA, IIB und IIC.

brennbare Gase und dämpfe werden in abhängigkeit von der experimentell ermittelten mindestzündenergie in so genannte explosions- oder Gasgruppen eingeteilt

beispiele von zündenergien unterschiedlicher explosionsgruppen in verbindung mit temperaturklassen

temperaturklasse

explosionsgruppe

t1> 450 °c

t2> 300 °c

t3> 200 °c

t4> 135 °c

t5> 100 °c

t6> 85 °c

iia AcetonEssigsäure

MethanPropan

AmmoniakBenzolToluol

Ottokraft-stoff

MethanolButan

HexanDiesel-

kraftstoffHeizöl

Acet- aldehyd

iib Cyan-wasser-

stoff

Ethanol Ethen

Schwefel- wasser-

stoffiic Wasser-

stoffKohlen- disulfid

zünd

ener

gie

Grundprinzip der eigensicherheit

Aus dem oben erläuterten Begriff der Mindestzündenergie sowie einem Vergleich mit in der Realität vorkommenden Betriebsmitteln wird schnell klar, dass sich die Eigensicherheit grundlegend von anderen Zündschutzarten unterscheidet: Führt ein Stromkreis oder Betriebsmittel zündfähige Energie, so ist eine Funkenbildung zu vermeiden. Die Zündschutzart erhöhte Sicherheit ist ein klassisches Beispiel für dieses Schutzprinzip. Da im Gegensatz hierzu eigensichere Stromkreise die zur Entzündung erforderliche Energie nicht führen, ist in diesem Fall eine Funken-bildung in explosionsgefährdeten Bereichen zulässig. Ein Vorteil ist die deutlich vereinfachte Durchführung von Wartungs- und Instandsetzungsarbeiten an Ex i-Kreisen, die in aller Regel ohne ein aufwändiges Arbeitsfreigabeverfahren ausgeführt werden können. An dieser Stelle ist es sinnvoll und erforderlich, die exakte Definition eines eigensicheren Stromkreises zu zitieren:

6

FunKtiOnSPrinziP

Wartungs- und instand-setzungs arbeiten an ex i- Kreisen können meist ohne aufwändiges arbeits freigabe-verfahren ausgeführt werden

„Stromkreis, in dem weder ein Funke noch ein thermischer Effekt, der unter den in dieser Norm festgelegten Bedingungen auftritt, die den ungestörten Betrieb und bestimmte Fehlerbedingungen umfassen, eine Zündung einer bestimmten explosi-onsfähigen Gasatmosphäre verursachen kann.“ (vgl. dazu [6])

In dieser Definition werden zwei Aspekte der Eigensicherheit deutlich: zum einen die Vermeidung des Wirksamwerdens der beiden Zündquellen „Funke“ und „heiße Oberfläche“, zum anderen die Sicherstellung, dass dies nicht nur im Normal betrieb zutrifft sondern auch unter Berücksichtigung möglicher Fehler in den Betriebsmitteln beziehungsweise im gesamten Stromkreis selbst.

Das Ziel der Eigensicherheit kann erreicht werden, indem Strom, Spannung und Leistung eines entsprechenden Speisegerätes begrenzt werden. Da die im Strom-kreis vorhandenen Energiespeicher wie Induktivität und Kapazität die Energie eines eventuell entstehenden Funkens und damit die Gefahr einer Zündung erhöhen können, sind diese Energiespeicher ebenfalls zu berücksichtigen. Damit besteht der physikalische Aspekt der Eigensicherheit in der Begrenzung von

n Spannung U

n Strom I

n Leistung P

n Induktivität L

n Kapazität C

Der funktionale Aspekt beschreibt die Einteilung von Betriebsmitteln und Strom-kreisen in die Schutzniveaus

n ia

n ib

n ic (bzw. früher nL)

Diese Schutzniveaus beschreiben die Fehlertoleranz innerhalb derer ein Strom-kreis immer noch eigensicher bleibt; eine nähere Erläuterung folgt.

Physikalischer und funktionaler aspekt der eigensicherheit ex ieigensicherheit – ex i

ziel: vermeidung von Funken und heißen Oberflächen…

… im Normalbetrieb und unter Fehlerbedingungen

Physikalischer aspekt: Begrenzung von Spannung,

Strom, Leistung/Energie

Funktionaler aspekt:Zuverlässigkeit der

Begrenzung

maßnahmen: ∙ U ∙ I ∙ P ∙ L ∙ C

maßnahmen: ∙ ia ∙ ib ∙ ic / nL

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FunKtiOnSPrinziP

Grundstruktur einfacher Stromkreise

Im einfachsten Fall besteht ein eigensicherer Stromkreis aus einem Speisegerät (Quelle), einem Feldgerät (Verbraucher) und einer Verbindungsleitung (Kabel).

Aus dem physikalischen Aspekt der Eigensicherheit lässt sich leicht erkennen, dass die Werte Spannung U, Strom I und Leistung P durch das Speisegerät bestimmt werden; Induktivität L und Kapazität C jedoch hauptsächlich durch das Feldgerät und die Leitung.

Aus dem Funktionsprinzip wird auch klar, dass nicht nur bei der Zusammenstel-lung der Bestandteile eines Ex i-Kreises einige Besonderheiten zu beachten sind, sondern darüber hinaus auch dafür zu sorgen ist, dass es nicht zu einem unzuläs-sig hohen Energieeintrag in solche Stromkreise kommt. Ursachen hierfür können sein:

n elektromagnetische Einkopplung von außen

n Verbindung mit anderen Stromkreisen z.B. durch Beschädigung

n Bauteilefehler in den eigensicheren Betriebsmitteln selbst

Grundstruktur einfacher Stromkreise

verbraucher (Feldgerät)

quelle (Speisegerät)

verbindung (Kabel)

unzulässig hohe energieein-träge in ex i-Kreise sind nicht erlaubt

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FunKtiOnSPrinziP

Begriffe

Einer der zentralen Begriffe ist der des zugehörigen Betriebsmittels:

„Elektrisches Betriebsmittel, das sowohl eigensichere als auch nicht eigensichere Stromkreise enthält, und so aufgebaut ist, dass die nicht eigensicheren Stromkrei-se keine eigensicheren Stromkreise nachteilig beeinflussen können.“ (vgl. dazu [6] )

Bei diesem zugehörigen Betriebsmittel handelt es sich in aller Regel um das Speisegerät im Schaltschrank.

An dieses Speisegerät wird ein Feldgerät anschlossen, das sich in der Mehrzahl der Fälle im explosionsgefährdeten Bereich befindet. Damit handelt es sich um ein eigensicheres Betriebsmittel im Sinne der Norm:

„Elektrisches Betriebsmittel, in dem alle Stromkreise eigensicher sind.“ (vgl. dazu [6] )

Dies sind häufig Sensoren zur Temperatur-, Druck- oder Füllstandsmessung oder auch Näherungsschalter zur Positionserfassung.

Zur Kennzeichnung beider Betriebsmittelarten s. Broschüre (vgl. dazu [3]).

beispiele eigensicherer Komponenten

binärer trennschaltverstärker näherungsschalter Kabelführung

trennverstärker mit eigen- sicherem Steuerstromkreis:∙ Maximale Ausgangs- spannung Uo = 12,7 V∙ Maximaler Ausgang- strom Io = 17,3 mA∙ Maximale Ausgangs- leistung Po = 55 mW

eigensicherer induktiver näherungsschalter ∙ Innere Induktivität Li = 100 µH∙ Innere Kapazität Ci = 100 nF

verlegung eigensicherer und anderer Kabel ∙ Gefahr elektromagne- tischer Einkopplung∙ Gefahr mechanischer Beschädigung und galvanischer Kopplung

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FunKtiOnSPrinziP

Schutzniveaus ia, ib und ic

Besonders am Beispiel eines einfachen zugehörigen Betriebsmittels – der so genannten Zenerbarriere – lässt sich der Unterschied zwischen den einzelnen Schutzniveaus anschaulich darstellen.

Die Definition des eigensicheren Stromkreises beinhaltet die Forderung, dass auch unter bestimmten Fehlerbedingungen kein zündfähiger Funke entstehen darf. Wenn in einer Zenerbarriere nun Widerstände und Zenerdioden zum Einsatz kom-men, so kann durch deren (gefährliche) Ausfälle diese Forderung verletzt werden. Setzt man hingegen mehrere strom- und/oder spannungsbegrenzende Bauteile ein, können diese Fehler beherrscht werden.

Die Definition des Schutzniveaus „ia“ lautet:

„Bei angelegten Spannungen Um und Ui dürfen die eigensicheren Stromkreise in elektrischen Betriebsmitteln des Schutzniveaus „ia“ in keinem der folgenden Fälle in der Lage sein, eine Zündung zu verursachen: a) im ungestörten Betrieb […]; b) im ungestörten Betrieb und bei Vorhandensein eines […] Fehlers […]; c) im ungestörten Betrieb und bei […] zwei […] Fehlern.“ (vgl. dazu [6])

Da auch bei Ausfall beispielsweise zweier spannungsbegrenzender Dioden das Aus gangssignal immer noch eigensicher sein muss, kann man sich eine „ia-Barriere“ im einfachsten Fall wie folgt vorstellen:

beispiel einer zenerbarriere für zone 0

Nicht-Ex-Versorgung Eigensichere Barriere Feldgerät

2-Fehler-sicher à Schutzniveau ia à Kategorie (1) G à Zone 0

R II 1 G

Ex ia IIC T6

zone 0

Versagen zwei Zenerdioden in gefährlicher Weise, indem sie unterbrechen, bleibt immer noch eine dritte wirksam. Aus Gründen, die für das Verständnis des Grund-prinzips unerheblich sind, kann der Strom jedoch mit einem einzigen Widerstand begrenzt werden.

Da die Definition des Schutzniveaus ib eine 1-Fehler-Sicherheit bzw. im Falle von ic die 0-Fehler-Sicherheit fordert, kann man sich entsprechende Barrieren wie in den folgenden Abbildungen vorstellen.

Die Definition des eigensicheren Stromkreises beinhaltet die Forderung, dass auch unter bestimmten Fehlerbedingungen kein zündfähiger Funke entstehen darf

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1-Fehler-sicher à Schutzniveau ib à Kategorie (2) G à Zone 1

R II 2 G

Ex ib IIC T6

zone 1



0-Fehler-sicher à Schutzniveau ic à Kategorie (3) G à Zone 2

R II 3 G

Ex ic IIC T6

zone 2

zusammenhang zwischen Schutzniveau, Kategorie und zone

Die typische Zuordnung von Schutzniveaus und Zonen gemäß der Installations-norm DIN EN 60079-14 kann um die entsprechenden Gerätekategorien nach Richtlinie 94/9/EG ergänzt werden und sieht wie folgt aus:

zusammenhang zwischen Schutzniveau, Kategorie und zone

zone Kategorie Schutzniveau ex i

0 1 G ia

1 1 oder 2 G ia oder ib

2 1,2 oder 3 G ia, ib oder ic

Diese Zuordnung ist für die Auswahl entsprechender Betriebsmittel für eigensichere Stromkreise in der jeweiligen Zone erforderlich.

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nachWeiS der eiGenSicherheit

einführung

Vor Inbetriebnahme eines eigensicheren Stromkreises ist gemäß DIN EN 60079-14 der sogenannte Nachweis der Eigensicherheit zu führen. Da zu diesem Zeitpunkt die Inbetriebnahme der Gesamtanlage bevorsteht und evtl. zu korrigierende Fehler oft nicht mehr zeitnah zu beheben sind, sollte diese Berechnung sinnvollerweise bereits in der Planungsphase geführt werden. Zum einen kann so ein kostspieliger Zeitverlust vermieden werden, zum anderen ist damit sichergestellt, dass auch die erforderliche Dokumentation (EG-Konformitätserklärung, Betriebsanleitung, ggf. EG-Baumusterprüfbescheinigung) zur Verfügung steht.

Die DIN EN 60079-14 stellt in der Einführung zu Abschnitt 12 zusätzliche Anforde-rungen für die Zündschutzart Eigensicherheit:

„Bei der Installation von eigensicheren Stromkreisen muss eine grundsätzlich andere Installationsphilosophie beachtet werden. Im Vergleich zu allen anderen Installationsarten, bei denen Vorsorge getroffen ist, elektrische Energie in das installierte System wie ausgelegt so einzuschließen, dass eine explosionsgefähr-dete Umgebung nicht entzündet werden kann, muss der gesamte eigensichere Stromkreis gegen das Eindringen von Energie aus anderen elektrischen Quellen geschützt werden. Dies muss so ausgelegt sein, dass die sicher begrenzten Ener-giewerte in dem Stromkreis nicht überschritten werden, selbst wenn eine Unterbre-chung, ein Kurzschließen oder Erden des Stromkreises erfolgt.

Das Ziel der Installationsregeln eigensicherer Stromkreise besteht also darin, die Trennung von anderen Stromkreisen aufrechtzuerhalten. Sofern nicht anders angegeben, gelten die Anforderungen an eigensichere Stromkreise für alle Kategorien (,,ia“,„ib“ und ,,ic).“ (vgl. dazu [7])

Die „sicher begrenzten Energiewerte“ sind durch den Nachweis der Eigensicher-heit festzustellen. Dieser Nachweis ist Bestandteil des Explosionsschutzdokumen-tes, das gemäß § 6 der BetrSichV vor Aufnahme der Installationsarbeiten zu erstel-len ist und auf dem letzten Stand gehalten werden muss. Nach Feststellung der Eigensicherheit ist es dann die Aufgabe des Errichters, gemäß den „zusätzlichen Anforderungen“ der DIN EN 60079-14 zu installieren. Das gilt speziell für die Kennzeichnung der Stromkreise sowie die Einhaltung vorgegebener Abstände und Trennung der unterschiedlichen Stromkreise voneinander.

Das im Folgenden beschriebene Grundverfahren wird zunächst auf Basis der Annahme beschrieben, dass sich im Stromkreis nur ein zugehöriges Betriebsmittel – also eine Quelle – befindet. Dieses Verfahren reicht zur Betrachtung der über-wiegenden Mehrzahl aller Stromkreise aus. Die Zusammenschaltung mehrerer Quellen – z.B. eines Signaltrenners mit einem fremdgespeisten Feldgerät, das zumindest im Fehlerfall ebenfalls speist – wird im Abschnitt „Zusammenschaltung mehrerer Betriebsmittel behandelt“.

Grundverfahren zum nachweis

Der Nachweis der Eigensicherheit soll hauptsächlich zwei Fragen beantworten:

n Können zündfähige Funken entstehen?n Können unzulässig heiße Oberflächen entstehen?

der gesamte eigensichere Stromkreis muss gegen das eindringen von energie aus anderen elektrischen quellen geschützt werden

„Sicher begrenzte energiewerte“ müssen über den nachweis der eigensicherheit festgestellt werden

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Während der erste Punkt jedem einleuchtet, der das Prinzip der Eigensicherheit kennt, wird der zweite Punkt vor allem bei der Bewertung der einfachen elektri-schen Betriebsmittel häufig vernachlässigt.

DIN EN 60079-14 beschreibt ein rechnerisches Nachweisverfahren, das auf den beschriebenen Kennwerten Spannung U, Strom I, Leistung P, Induktivität L und Kapazität C beruht. Hierbei werden die Werte, die das zugehörige Betriebsmittel beschreiben, mit dem Index „o“ für „out“ versehen; wohingegen die Werte des eigensicheren Betriebsmittel mit „i“ für „in“ indiziert werden. So bedeutet bei-spielsweise die Angabe „Uo = 24 V“, dass auch unter Berücksichtigung möglicher Bauteilefehler (s. Schutzniveaus ia, ib und ic) die Spannung an den Ausgangs-klemmen eines zugehörigen Betriebsmittels maximal 24 V beträgt. „Pi = 360 mW“ bei einem eigensicheren Betriebsmittel besagt hingegen, dass ein maximaler Leistungsumsatz von 360 mW zulässig ist, um beispielsweise die Einhaltung der angegebenen Temperaturklasse sicherzustellen.

Von besonderer Bedeutung sind die Angaben Lo und Co bei einem zugehörigen Betriebsmittel: Während Uo, Io und Po aussagen, dass auch unter Fehlerbedingun-gen an den Ausgangsklemmen keine zündfähigen Funken entstehen, weisen Lo und Co darauf hin, welche zusätzlichen Energiespeicher angeschlossen werden dürfen, damit der Stromkreis eigensicher bleibt. Da sich die Energiespeicher in aller Regel im Feldgerät sowie in der Leitung befinden, sind die jeweiligen Größen beim Nachweis zu berücksichtigen.

damit ergibt sich das Grundverfahren der berechnung wie folgt:

zugehöriges betriebsmittel Kabel eigensicheres

betriebsmittel

Uo ≤ Ui

Io ≤ Ii

Po ≤ Pi

Lo ≥ Lc + Li

Co ≥ Cc + Ci

Spezielle Bedingungen, wie sie in den Betriebsanleitungen der eingesetzten Betriebsmittel in vielen Fällen zu finden sind, müssen ebenfalls berücksichtigt werden. Dazu zählen beispielsweise Angaben zu maximal zulässigen Umgebungs-temperaturen, Hinweise zum Schutz vor elektrostatischer Aufladung etc. Auf diese Betrachtung wird im Folgenden aufgrund besserer Übersicht verzichtet.

Vor allem die Angabe der maximal anschließbaren Induktivität Lo und Kapazität Co verdient in diesem Zusammenhang besondere Beachtung. Sie ist der Grund eines seit vielen Jahren währenden Missverständnisses, das erst durch die aktuelle Aus-gabe der Installationsnorm IEC bzw. EN 60079-14 ausreichend gewürdigt wird.

Diese Grenzwerte wurden nämlich experimentell ermittelt und sind in graphischer und zum Teil in tabellarischer Form noch heute Bestandteil der DIN EN 60079-11.(vgl. dazu [7] )

din en 60079-14 beschreibt ein rechnerisches nachweisverfahren, das auf den Kenn-werten Spannung , Strom, leistung, induktivität und Kapazität beruht

13


Beide Grenzwerte wurden traditionell unabhängig voneinander ermittelt. Das heißt, die sogenannte induktive Zündgrenzkurve beschreibt, welche (isolierte) Induktivität Lo an ein zugehöriges Betriebsmittel mit gegebenem Io maximal ange-schlossen werden darf, ohne dass die Eigensicherheit nachteilig beeinflusst wird. Diese experimentelle Ermittlung geschah im Rahmen von Labormessungen auf Basis des sogenannten Funkenprüfgerätes - ohne nennenswerte Kapazitäten im Stromkreis. Die sogenannte kapazitive Zündgrenzkurve hingegen beschreibt den Zusammenhang zwischen dem Uo des zugehörigen Betriebsmittels und der maximal anschließbaren (isolierten) Kapazität Co, ohne dass sich nennenswerte Induktivitäten im Stromkreis befinden. Zusätzlich gilt die Einschränkung, dass das zugehörige Betriebsmittel eine lineare Ausgangskennlinie aufweisen muss.

Problematik gemischter Stromkreise

Die oben beschriebene Ermittlung von Lo und Co, die getrennt voneinander erfolgte, deckt sich nun nicht mit der Tatsache, dass es sich bei realen Strom- kreise um solche mit einer gemischten Beschaltung handelt: Jeder Stromkreis enthält L und C gleichzeitig, und sei es nur durch die Kabelreaktanzen. Im Rahmen der Eigensicherheit unterscheidet man aber abhängig von der Erscheinungsform dieser Energiespeicher zwischen

n verteilten Reaktanzen

n konzentrierten Reaktanzen

Nimmt man diese genannten Begriffe wörtlich, so wird klar, dass es sich bei ersteren um die Leitungsreaktanzen handelt (L und C verteilen sich über die Leitungslänge), während sich letztere als tatsächlich vorhandene Bauteile in den Betriebsmitteln konzentrieren.

Reale Stromkreise können deshalb einem der folgenden 4 Stromkreise zugeordnet werden:

n Stromkreis 1 mit verteilten Reaktanzen ohne konzentriertes Li oder Ci

n Stromkreis 2 mit verteilten Reaktanzen und konzentriertem Li ohne Ci

n Stromkreis 3 mit verteilten Reaktanzen und konzentriertem Ci ohne Li

n Stromkreis 4 mit verteilten Reaktanzen und konzentriertem Li und Ci

die kapazitive zündgrenzkurve beschreibt den zusammen-hang zwischen dem uo des zu-gehörigen betriebsmittels und der maximal anschließbaren (isolierten) Kapazität co – ohne nennenswerte induktivitäten im Stromkreis und umgekehrt

14

Nach verschiedenen Zwischenstufen bei der Berücksichtigung dieser Energiespei-cher gilt aktuell, dass das auf Seite 13 gezeigte Grundverfahren zum Nachweis der Eigensicherheit nur dann uneingeschränkt zutrifft, wenn einer der genannten Stromkreise 1, 2 oder 3 vorliegt. Enthält der Stromkreis hingegen gleichzeitig kon-zen trierte Li und Ci, unterliegt die Berechnung unter Umständen gewissen Ein-schränkungen. Die erforderliche Betrachtung bei dieser Struktur wird im Rahmen der sogenannten „50 %- Regel“ erläutert.

beispiel 1: Stromkreis mit verteilten reaktanzen

Zur Verdeutlichung stelle man sich einen Stromkreis vor, bei dem an einen binären Trennschaltverstärker (zugehöriges Betriebsmittel) ein Grenzfüllstandschalter (eigensicheres Betriebsmittel) angeschlossen wird, um beispielsweise bei Erreichen eines maximalen Füllstandes in einem Behälter eine automatische Abschaltung herbeizuführen. Der Dokumentation der ausgewählten Betriebsmittel entnimmt man die erforderlichen Kennwerte, woraus sich folgende Tabelle ergibt:


betriebsmittel

10,5 V ≤ 16 V

13 mA ≤ 25 mA

34 mW ≤ 169 mW

210 mH ≥ Lc + 0 mH

2,41 µF ≥ Cc + 0 µF

In diesem Beispiel wird davon ausgegangen, dass das zugehörige Betriebsmittel selbst keinerlei konzentrierte Induktivitäten oder Kapazitäten enthält und der Stromkreis damit von der Struktur her einem Stromkreis mit verteilten Reaktanzen ohne konzentriertes Li oder Ci entspricht. In diesem Falle gelten keinerlei Ein-schränkungen hinsichtlich dem Anschluss von L und C und können, sofern dies technisch möglich ist und der Stromkreis dann noch funktioniert, bis hin zu den maximal zulässigen Grenzwerten für den Anschluss der Leitung ausgenutzt wer-den. An dieser Stelle sind zwei Berechnungsmethoden möglich und zulässig:

n die Berechnung auf Basis der tatsächlich vorhandenen Leitungsreaktanzen Lc und Cc

n die Berechnung einer maximal zulässigen Leitungslänge, bei der keiner der beiden Grenzwerte Lo und Co überschritten wird

Da im vorliegenden Beispiel die maximal anschließbaren Werte Lo und Co sehr groß sind, führt die Anwendung der letztgenannten Methode in aller Regel zu Leitungslängen im Kilometerbereich, bei der die Funktion nicht mehr gewährleistet ist. Deswegen soll für dieses Beispiel eine geforderte Leitungslänge von 200 m unterstellt und die sich daraus ergebende Leitungsinduktivität und -kapazität berechnet werden.

Dazu benötigt man jedoch Informationen über die jeweiligen Leitungsbeläge. Die DIN EN 60079-14 beschreibt drei Möglichkeiten zu deren Ermittlung:

beispiel eines realen Strom-kreises mit einem binären trennschaltverstärker als zugehöriges betriebsmittel und einem Grenzfüllstand-schalter als eigensicheres betriebsmittel

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n Bezug auf Angaben des Leitungshersteller

n Messungen an einer Probe

n Zugrundelegung von Standardwerten C = 200nF/km und L = 1 mH/km

Rechnet man der Einfachheit halber mit den letztgenannten Grenzwerten, so ergeben sich bei einer Leitungslänge von 200 m folgende Leitungsreaktanzen:

n Lc = 1 mH/km ∙ 0,2 km = 0,2 mH

n Cc = 200 nF/km ∙ 0,2 km = 40 nF = 0,04 µF

Lc = 1 mH/km * 0,2 km = 0,2 mH

n Cc = 200 nF/km * 0,2 km = 40 nF = 0,04 µF

Damit verändert sich die Tabelle wie folgt:


betriebsmittel

10,5 V ≤ 16 V

13 mA ≤ 52 mA

34 mW ≤ 169 mW

210 mH ≥ 0,2 mH + 0 mH

2,41 µF ≥ 0,04 µF + 0 µF

In diesem Beispiel sind alle Bedingungen zum Nachweis der Eigensicherheit erfüllt. Es werden weder beim eigensicheren Betriebsmittel die Werte Ui, Ii oder Pi überschritten, noch liegen die im Stromkreis enthaltenen Induktivitäten und Kapazitäten über den zulässigen Grenzwerten. Das heißt, die Zusammenschaltung kann als eigensicher betrachtet werden.

beispiel 2: Stromkreis mit konzentrierten reaktanzen

Gesetzt den Fall, der Füllstandsensor aus obigem Beispiel hätte eine wirksame innere Kapazität von beispielsweise Ci = 0,2 µF, dann würde der rechnerische Nachweis jetzt wie folgt aussehen:


betriebsmittel

10,5 V ≤ 16 V

13 mA ≤ 52 mA

34 mW ≤ 169 mW

210 mH ≥ 0,2 mH + 0 mH

2,41 µF ≥ 0,04 µF + 0,2 µF

Wie im Abschnitt „Problematik gemischter Stromkreise“ beschrieben, ist diese Art der Zusammenschaltung unkritisch; und da noch immer keiner der beiden

zur ermittlung der leitungs-kennwerte können nach din en 60079-14 drei möglichkeiten herangezogen werden

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Grenzwerte Lo und Co überschritten wird, ist der Stromkreis nach wie vor eigensicher. Dies gilt auch für den umgekehrten Fall, in dem z.B. der Sensor ein Li = 3 mH aufweist und dafür Ci = 0 F beträgt.

beispiel 3: Stromkreis mit konzentrierten reaktanzen

Erweitert man obiges Beispiel, indem man als Feldgerät ein Betriebsmittel betrach-tet, das sowohl eine konzentrierte Induktivität als auch eine konzentrierte Kapazität enthält, so könnte der Nachweis jetzt wie folgt aussehen:


betriebsmittel

10,5 V ≤ 16 V

13 mA ≤ 52 mA

34 mW ≤ 169 mW

210 mH ≥ 0,2 mH + 5 mH

2,41 µF ≥ 0,04 µF + 0,3 µF

Für diesen Fall, d.h. der gleichzeitigen Beschaltung eines zugehörigen Betriebs-mittels mit konzentrierten Induktivitäten und Kapazitäten weist die aktuelle Aus-gabe der DIN EN 60079-11 eine Besonderheit aus: Erinnert man sich daran, dass Lo und Co bisher getrennt voneinander ermittelt wurden, besteht bei Ausnutzung in Form konzentrierter L und C unter Umständen die Gefahr, dass die Funkenenergie, die der Stromkreis bereitstellt, zündfähig sein kann. In diesem Fall greift die „50 %-Regel“:

Sie besagt, dass die bisherigen Nachweisverfahren nur dann anwendbar sind, solange der Stromkreistyp den ersten 3 Stromkreisen auf Seite 14 entspricht. Da im letzten Beispiel aber Li und Ci gleichzeitig vorhanden sind, ist jetzt zu prüfen, wie groß diese Werte im Vergleich zu Lo und Co sind. Die Forderung lautet:

n Ist die Summe aller Li und Ci im Stromkreis jeweils größer als 1 % von Lo und Co, so liegt ein gemischter Stromkreis mit erhöhter Zündgefahr vor. In diesem Fall sind die Ausgangswerte Lo und Co auf jeweils die Hälfte zu reduzieren.

n In allen anderen Fällen kann mit den ursprünglichen Werten für Lo und Co gerechnet werden.

Das bedeutet, dass die Summe aller konzentrierten Induktivitäten Li und die Summe aller konzentrierten Kapazitäten Ci sozusagen eine imaginäre „1 %-Hürde“ überspringen muss, um einen gemischten Stromkreis zu bilden. Bei der Reduzie-rung dieser Werte ist allerdings Vorsicht geboten: Erhält man nach Halbierung der Kapazität Co einen Wert größer 600 nF für Explosionsgruppe IIC beziehungsweise größer 1 µF für Explosionsgruppe IIB, so besteht wiederum eine erhöhte Zündge-fahr. Die DIN EN 60079-25 fordert in diesem Falle eine Begrenzung auf diese Höchstwerte; eine vergleichbare Obergrenze für die Induktivitäten existiert nicht. Diese Begrenzung ist allerdings in der aktuellen Ausgabe der DIN EN 60079-14 nicht beschrieben!

bei einem Stromkreis mit konzentrierten induktivitäten und Kapazitäten greift die 50%-regel

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Wendet man diese Erkenntnisse auf das obige Beispiel an, so ergibt sich die „1 %-Hürde“ zu

n 0,01 ∙ Lo = 0,01 ∙ 210 mH = 2,1 mH

n 0,01 ∙ Co = 0,01∙ 2,41 µF = 24,1 nF

Vergleicht man diese Werte mit der Summe der jeweiligen konzentrierten Li und Ci, so gilt:

n 5 mH > 2,1 mH, d.h. Li > 0,01 ∙ Lo

n 300 nF > 24,1 nF, d.h. Ci > 0,01 ∙ Co

Damit liegt ein gemischter Stromkreis vor und die ursprünglichen Ausgangswerte Lo = 210 mH sowie Co = 2,41 µF sind zu reduzieren. Die Anwendung der 50 %- Regel ergibt

n Lo (red.) = 0,5 ∙ Lo = 0,5 ∙ 210 mH = 105 mH

n Co (red.) = 0,5 ∙ Co = 0,5 ∙ 2,41µF = 1,205 µF

Unter der Annahme, dass Explosionsgruppe IIC gefordert ist, wäre der neue reduzierte Wert für Co unzulässig hoch und müßte auf Co = 600 nF begrenzt werden. Somit ergibt sich folgender Nachweis:


betriebsmittel

10,5 V ≤ 16 V

13 mA ≤ 52 mA

34 mW ≤ 169 mW

105 mH ≥ 0,2 mH + 5 mH

0,6 µF ≥ 0,04 µF + 0,3 µF

Man erkennt, dass auch mit den reduzierten Werten der Nachweis gelingt und der Stromkreis somit als eigensicher betrachtet werden kann.

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zuSammenSchaltunG mehrerer betriebSmittel

Nicht selten sieht sich der Planer einer Situation gegenüber, in der der vor- gese he ne Stromkreis mehr als ein zugehöriges Betriebsmittel beinhaltet. Für die Eigen sicher heit bedeutet das, dass jetzt – zumindest im Fehlerfall – zwei Quellen gleichzeitig den Stromkreis speisen und damit offenbar höhere Werte für Span nung U, Strom I und Leistung P bereitstehen können als im Falle einer einzelnen Quelle. Diesem Umstand muss beim Nachweis entsprechend Rechnung getragen werden.

Grundsätzlich ändert sich an der Anwendbarkeit des zuvor beschriebenen rech nerischen Verfahrens nichts. Es ist zunächst allerdings erforderlich, die vorhan denen Quellen sozusagen zu einer einzigen zusammenzuführen, in dem die resultierenden Werte für U, I und P ermittelt werden. Grundsätzlich stehen hierzu drei Möglichkeiten zu Verfügung:

Handelt es sich bei den zugehörigen Betriebsmitteln um Quellen mit linearer Ausgangskennlinie, so kann alternativ eines der beiden Verfahren nach

n DIN EN 60079-14, Anhang A und B

n DIN EN 60079-25, Anhang B

herangezogen werden. Beide Verfahren liefern geringfügig unterschiedliche Werte, wie anhand eines Beispiels gezeigt wird.

Weist hingegen eine der Quellen eine nicht-lineare Kennlinie auf, so ist das Verfahren nach

n DIN EN 60079-25, Anhang C (auch bekannt als PTB-Bericht ThEx-10)

hilfreich.

Wird ein Stromkreis von zwei quellen gleichzeitig gespeist, müssen die resultierenden Werte für u, i und P neu ermittelt werden

Ex

Zugehöriges Betriebsmittel: Uo1, Io1, Po1


Eigensicheres Betriebsmittel: Zone 1

Ex




Ex




19


zusammenschaltung linearer quellen

Steht man beispielsweise vor der Situation, zwei Quellen mit den Ausgangswerten

Uo1 = 10 V Uo2 = 20V

Io1= 10 mA Io2 = 20 mA

Po1 = 25 mW Po2 = 100 mW

zusammen zu schalten, so ist im ersten Schritt zu klären, ob es sich tatsächlich um lineare Quellen handelt. Da die Bedingung Po = ¼ x Uo x Io in beiden Fällen erfüllt ist, ist dies hier offenbar der Fall.

Danach stellt sich die Frage, in welcher Weise beide Quellen miteinander verschal-tet sind, d.h. ob es sich um eine Reihen- oder Parallelschaltung handelt oder ob bei ungenügender Kenntnis der Situation beide Fälle unterstellt werden müssen (siehe Abb. S.19).

Bei einer Reihenschaltung addieren sich die Spannungen. Die DIN EN 60079-14 beschreibt in Anhang B, dass in diesem Fall die resultierende Spannung als Sum-me beider Einzelspannungen zu ermitteln, während als resultierender Strom der größere der beiden zugrunde zu legen ist. Bei obigem Beispiel ergibt sich damit folgende „Ersatzquelle“:

Uo = 30V

Io = 20 mA

Po = ¼ x Uo x Io = 150 mW

Bei einer Parallelschaltung hingegen addieren sich die Ströme, wohingegen nach demselben Verfahren als resultierende Spannung die jeweils größere der beiden betrachtet wird. Beispiel:

Uo = 20 V

Io = 30 mA

Po = ¼ x Uo x Io = 150 mW

Diese Betrachtung ist rein schaltungstechnisch gesehen nicht ganz richtig. Das ist aber unproblematisch, da diese Vereinfachung höhere Werte für Uo, Io und Po lie-fert als tatsächlich auftreten können. Sehr gut ist dies am Wert für die berechnete Ausgangsleistung Po zu erkennen: im resultierenden Stromkreis liegt diese bei 150 mW, wohingegen die Summe der beiden Einzelleistungen lediglich 125 mW erreicht.

Eine schaltungstechnisch realistischere Betrachtung liefert die DIN EN 60079-25 im Anhang B. Als tatsächliche Überlagerung zweier linearer Quellen liefert dieses Verfahren geringfügig andere Werte als die eben beschriebenen.

Werden zwei quellen zusammen-geschaltet, muss geprüft werden, ob es sich um eine Parallel- oder eine reihenschaltung handelt

20

Im Falle einer Reihenschaltung ergibt sich die Spannung der resultierenden „Ersatzquelle“ wiederum als Summe der beiden Einzelspannungen. Der Strom hingegen wird ermittelt nach der Formel:

Io = (U1 + U2) (R1 + R2)

Der jeweilige Innenwiderstand der Quelle kann aus Uo/Io berechnet werden; im obigen Beispiel liegt er in beiden Fällen bei 1 kΩ.

Wendet man dieses Verfahren an, so ergeben sich folgende Werte:

Uo = 30 V

Io = 30 V / 2 kΩ = 15 mA

Po = ¼ x Uo x Io = 112,5 mW

Eine entsprechende Betrachtung bei einer Parallelschaltung führt zu dem Ergebnis, dass der Ausgangsstrom als Summe beider Einzelströme zu berechnen ist, die resultierende Ausgangsspannung jedoch nach der Formel

Uo = (Uo1 x Ri2 + Uo2 x Ri1)

(Ri1 + Ri2)

bestimmt wird.

Damit ergäbe sich die resultierende Quelle zu:

Uo = 15 V

Io = 30 mA

Po = ¼ x Uo x Io = 112,5 mW

Egal, ob man das Verfahren nach DIN EN 60079-14 oder DIN EN 60079-25 anwen-det: Als Resultat erhält man einen neuen Wertesatz für Uo, Io und Po. Diese Werte können nun in derselben Weise für den Nachweis der Eigensicherheit herangezo-gen werden, wie in den vorangegangenen Beispielen mit nur einer Quelle. Die Frage ist aber, welche Lo- und Co-Werte zugrunde zu legen sind.

Jedes der beteiligten zugehörigen Betriebsmittel weist in seiner Dokumentation Angaben über die maximal anschließbaren Energiespeicher auf – diese gelten allerdings auch nur für die jeweiligen Angaben von Uo und Io der einzelnen Quelle. Durch die Zusammenschaltung mehrerer Quellen haben sich jedoch Uo und Io im resultierenden Stromkreis geändert, sodass offenbar neue Lo- und Co-Werte ermit-telt werden müssen. Da über die sogenannte Zündgrenzkurven der DIN EN 60079-11 sowohl Spannung U mit Kapazität C als auch Strom I mit der Induktivität L in Bezie-hung gesetzt werden, sind eben diese Zündgrenzkurven jetzt anwendbar.

durch das zusammenschaltung mehrerer quellen müssen die lo- und co-Werte über die zündgrenz-kurve neu ermittelt werden

21


zündGrenzKurven der din en 60079-11

In Anhang A der DIN EN 60079-11 („Explosionsgefährdete Bereiche – Teil 11: Geräteschutz durch Eigensicherheit“) sind Kurven und Tabellen zu finden, die für die jeweiligen Werte Uo und Io die hierzu maximalen anschließbaren Werte Co und Lo liefern. Bei der Ermittlung dieser Werte ist – abhängig vom Schutzniveau des Stromkreises – ein Sicherheitsfaktor zu berücksichtigen. Dieser Sicherheitsfaktor wird auf die Werte Uo und Io angewendet, die damit sozusagen „künstlich erhöht“ werden, um gegenüber den experimentell ermittelten Referenzdaten für Lo und Co ein ausreichende Maß an Sicherheit zu gewährleisten. Diese Faktoren sind:

n Schutzniveau ia und ib: Faktor 1,5

n Schutzniveau ic: Faktor 1,0

Das Verfahren wird anhand des obigen Beispiels mit folgenden Ausgangswerten verdeutlich:

Uo = 30 V

Io = 20 mA

induktive zündgrenzkurve: i und l

Kapazitive zündgrenzkurve:

induktive Stromkreise der Gruppe ii

1) Induktivität / (H)

2) Mindestzündstrom / (A)

anmerkung 1 Die Spannung für den Stromkreis beträgt 24 V. anmerkung 2 Die angegebenen Energie-werte beziehen sich auf den Kurventeil mit konstanter Energie.

bei der ermittlung der lo- und co-Werte aus der zündgrenzkurve sind bestimmte Sicherheits- faktoren zu berücksichtigen

Funken-prüfgerät

quelle mit veränderlichem uo

Kapazität

Funken-prüfgerät

Strom i +

Ri

Uo

induktivität l

Ri

Uo

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Hinweis auf das Urheberrecht siehe Quellen und Referenzen S. 36

Die kapazitive Zündgrenzkurve beschreibt – abhängig von der jeweiligen Gruppe IIA, IIB und IIC – die zulässigen Kombinationen von Uo und Co. Wie man sieht, wird die maximal anschließbare Kapazität Co umso geringer, je höher die zu erwartenden Ausgangsspannung Uo ist.

Angenommen, es handelt sich bei der obengenannten Zusammenschaltung um eine Anwendung in Zone 1 mit dem erforderlichen Schutzniveau ib, so ist der Sicherheitsfaktor 1,5 anzuwenden. Das heißt, man ermittelt Co nicht für die Spannung Uo = 30 V sondern für 45 V. Wird darüber hinaus gefordert, daß es sich um eine Wasserstoff-Anwendung handelt, das heißt ein IIC-Gas, so kann aus der entsprechenden Kurve eine maximale Kapazität von ca. 60 nF abgelesen werden.

Da das Ablesen des exakten Wertes aus dem Diagramm nicht immer einfach ist, liefert Anhang A der DIN EN 60079-11 als Alternative eine tabellarische Darstellung von Uo und Co. Dieser Tabelle kann der exakte Wert von Co = 66 nF entnommen werden.

Ein ähnliches Vorgehen ergibt sich für die Ermittlung der Induktivität Lo: Auch hier ist der Sicherheitsfaktor 1,5 anzuwenden. Das heißt, Lo wird für den Strom von 30 mA ermittelt. Der abgelesene Wert beträgt in diesem Fall ca. 90 mH, wobei auch hier das exakte Ablesen schwierig ist. Leider findet sich an dieser Stelle keine tabellarische Darstellung wie bei der kapazitiven Kurve. Allerdings kann durch einen kleinen „Trick“ das exakte Ergebnis in vielen Fällen ermittelt werden:

Neben den Grenzkurven der drei Gruppen IIA, IIB und IIC findet sich jeweils eine Energieangabe (320, 160 und 40 µJ). Bei dieser handelt es sich um die im Magnet-feld gespeicherte Energie, die im Rahmen der experimentellen Ermittlung der Zündgrenzkurven bestimmt wurde. Da diese über die Formel

W = ½ x L x I2

bestimmt werden kann, lässt sich auf diese Weise L exakt berechnen. Löst man die Gleichung nach L auf und setzt die obigen Werte ein, so ergibt sich Lo zu 88,9 mH, was dem abgelesenen Wert sehr nahe kommt.

die kapazitive zündgrenzkurve beschreibt die zulässigen Kombi-nationen von uo und co in abhän-gigkeit von der jeweiligen Gruppe iia, iib und iic

23


Hat man auch diese Aufgabe erfolgreich bewältigt, steht dem Nachweis der Eigensicherheit nach dem zuvor beschriebenen Verfahren nichts mehr im Weg. Die neuen ermittelten Werte

Uo = 30 V

Io = 20 mA

Po = 150 mW

Lo = 89 mH

Co = 60 nF

sind nun so zu behandeln, als wäre es eine einzelne Quelle mit genau diesen Werten. Der rechnerische Nachweis kann nun z.B. tabellarisch erfolgen wie zuvor gezeigt.

Allerdings ist hier noch die ein oder andere Einschränkung zu machen:

n Auch wenn das Verfahren zunächst einfach klingt, es erfordert doch einiges an Übung sowie eine ausführlichere Beschäftigung mit den vollständigen Anforde-rungen der entsprechenden Normen.

n Eine Zusammenschaltung mehrerer Quellen gilt maximal als ib, auch wenn die Schutzniveaus aller einzelnen Quellen ia sind! Besondere Vorsicht ist also geboten, wenn es sich um eine Anwendung in Zone 0 handelt.

n Es stellt sich auch hier unter Umständen das Problem der gemischten Strom-kreise. Genau wie im Fall einer einzelnen Quelle kann die gleichzeitige Be-schaltung mit konzentrierten L und C zu einer erhöhten Zündgefahr führen. Solange die Summe aller Li und Ci im Stromkreis kleiner als 1 % der neu ermittel-ten Lo- und Co-Werte sind, liegt definitionsgemäß kein gemischter Stromkreis vor. Sollten diese Grenzen jedoch überschritten werden, ist eine Reduzierung gemäß der 50 %-Regel unzulässig, da diese nach DIN EN 60079-14 nur auf ein lineares zugehöriges Betriebsmittel anwendbar ist!

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zusammenschaltung nicht-linearer quellen

Etwas aufwändiger wird der Nachweis, wenn bei der Zusammenschaltung mehrerer zugehöriger Betriebsmittel eine davon eine nicht-lineare Kennlinie (trapezförmig oder rechteckförmig) aufweist. In diesem Falle können die zuvor beschriebenen Verfahren zur Ermittlung der Werte der resultierenden Quelle nicht angewendet werden.

Die Lösung hierfür findet sich in Anhang C der DIN EN 60079-25, die zur Ermitt- lung von Lo –und Co-Werten in obigem Fall eine graphische Methode beschreibt.

Diese Methode gliedert sich grob in folgende Schritte:

n Ermittlung der Kennlinien der einzelnen beteiligten Quellen (weitere Hinweise und Hilfestellungen s. Abschnitt C.1 der DIN EN 60079-25 „Grundtypen nichtli-nearer Stromkreise“)

n Ermittlung der resultierenden Kennlinie in Abhängigkeit von Reihen- und/oder Parallelschaltung

n Wahl eines geeigneten Diagramms in Abhängigkeit von vorhandener Induktivi-tät Lc und Li

n Ermittlung des zugehörigen Co aus der Grafik

diagramm für iic, 2 mh

1) Induktive Grenze der Rechteck-Quelle

2) Induktive Grenze der linearen Quelle

Weist ein betriebsmittel eine nicht-lineare Kennlinie auf, muss zur ermittlung der lo- und co-Werte eine graphische methode ange-wendet werden

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Im folgenden Beispiel soll der besseren Übersichtlichkeit wegen eine einzige, line-are Quelle betrachtet werden. Angenommen, diese habe eine Ausgangsspannung Uo = 22 V und einen Ausgangsstrom Io = 97 mA, so ergibt sich der Kennlinienver-lauf (rote durchgehende Linie) wie abgebildet:

Nun ist im ersten Schritt zu prüfen, ob diese Kennlinie die oberste durchgezogene Grenzkurve (1) an irgendeiner Stelle schneidet. Das ist in diesem Beispiel offenbar nicht der Fall. Im zweiten Schritt muss sichergestellt werden, dass sich der aus der Kennlinie resultierende Punkt (Uo, Io) unterhalb der obersten gestrichelten Grenz-kurve (2) befindet, was ebenfalls erfüllt ist.

diagramm für iic, 2 mhHöhere Uo-, Io-Werte im Vergleich zum Diagramm Seite 251) Induktive Grenze der

Rechteck-Quelle

2) Induktive Grenze der linearen Quelle

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Bis zu diesem Punkt wurde bisher Folgendes nachgewiesen:

n die Quelle mit Uo = 10,5 und Io = 27 mA ist an den Ausgangsklemmen eigensicher

n die maximale Gerätegruppe ist IIC, weil das Diagramm darauf basiert (entspre-chende Diagramme für Gruppe IIB stehen in der Norm ebenfalls zur Verfügung)

n die maximal anschließbare Induktivität beträgt 2 mH, weil das Diagramm darauf basiert (entsprechende Diagramme für 0,15; 0,5; 1 und 5 mH stehen in der Norm ebenfalls zur Verfügung)

Diese Vorgehensweise ist unabhängig davon, ob es sich bei der Kennlinie um die einer einzelnen Quelle oder aber um eine Zusammenschaltung mehrerer Quellen handelt. Auch die folgende Ermittlung des noch fehlenden Co-Wertes ist identisch:

Auf der Ordinatenachse befindet sich neben der Skalierung in [V] auch eine in [µF] bzw. [nF], auf die jetzt neben den sogenannten Grenzkurvenscharen Bezug ge-nommen wird. Diese sind die durchgezogenen und gestrichelten Linienpaare, die sich an der Ordinatenachse jeweils bei dem beschrifteten Kapazitätswert treffen. Hierbei müssen zwei Bedingungen erfüllt sein:

n die (Summen-)Kennlinie der Quelle(n) darf die durchgezogene Grenzkurve an keiner Stelle schneiden, was in diesem Beispiel bei 100 nF der Fall ist

n der Punkt (Uo; Io) muss unterhalb der zugehörigen gestrichelten Grenzkurve liegen, was in diesem Beispiel nicht der Fall ist, da er oberhalb der gestrichel-ten 100 nF-Kurve liegt

In diesem Fall ist beim nächst niedrigeren Kapazitätswert – hier 70 nF – diese Prüfung erneut durchzuführen. In diesem Fall sind die beiden zuvor genannten Bedingungen erfüllt. Mit diesem Verfahren hat man zusätzlich zu den oben beschriebenen Nachweisen die bisher fehlende Kapazität Co ermittelt.

An dieser Stelle könnte man einwenden, dass für eine einzelne Quelle mit Uo = 22 V und Io = 97 mA in der Dokumentation Werte für Lo und Co bereits zu finden waren. Allerdings basierten diese Werte in aller Regel auf den Zündgrenzkurven der DIN EN 60079-11 und beinhalteten die Problematik der beschränkten Anwend- barkeit bei gemischt-konzentrierten Stromkreisen. Die mit den DIN EN 60079-25 ermittelten Werte hingegen decken diese gemischte Beschaltung ebenfalls ab. Das heißt, die so ermittelten Lo- und Co-Wertepaare sind unabhängig von den im Stromkreis vorhandenen Reaktanzen und müssen beim Nachweis der Eigensicher-heit nicht reduziert werden, wenn konzentrierte Li und Ci gleichzeitig beschaltet wer-den.

Außerdem ist das beschriebene Verfahren in gleicher Weise für die Zusammen-schaltung mehrerer Quellen anwendbar, selbst wenn eine davon nicht linear sein sollte. Siehe hierzu auch das in Anhang C der DIN EN 60079-25 aufgeführte Beispiel.

die über die din en 60079-25 ermittelten Werte für lo- und co decken auch eine gemischte beschaltung ab

27


Jedoch sind auch hier gewisse Einschränkungen zu beachten:

n genau wie bei rein linearen Quellen gilt auch hier, dass der jeweilige Planer Übung im Umgang mit der Methode und Kenntnis über den genauen Wortlaut der entsprechenden Normen haben sollte

n es darf sich maximal eine Quelle mit nichtlinearer Charakteristik im Stromkreis befinden

n auch hier gilt: die Zusammenschaltung gilt maximal als ib, auch wenn alle beteiligten Quellen ia sind

n das Verfahren beschreibt nur den Aspekt der Funkenzündung; die Gefahr möglicherweise rückspeisender Ströme oder Spannungen von einer Quelle in eine andere wird hier nicht berücksichtigt!

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inStallatiOnSanFOrderunGen

anforderungen an die installation in zone 1 und 2

Die in der DIN EN 60079-14 für die Zonen 1 und 2 detailliert angegebenen Anfor-derungen können nachfolgend nur sinngemäß und auszugsweise erläutert werden. Es ist zwingend notwendig, den genauen Wortlaut in der Norm nachzulesen.

anforderungen an betriebsmittel

n Eigensichere und zugehörige Betriebsmittel müssen für Zone 2 mindestens Schutzniveau ic, entsprechen

n Eigensichere und zugehörige Betriebsmittel müssen für Zone 1 mindestens Schutzniveau ib, entsprechen

n für einfache Betriebsmittel ist keine Prüfung oder Kennzeichnung erforderlich, sie müssen aber den Anforderungen der DIN EN 60079-11 und ggf. weiterer Normen entsprechen, sofern die Eigensicherheit davon abhängt

n zugehörige Betriebsmittel ohne zusätzliche Zündschutzart sind außerhalb des explosionsgefährdeten Bereiches zu installieren

n maximale Speisespannung nicht größer als die sicherheitstechnische Maximal-spannung Um zugehörigen Betriebsmittels

anforderungen an Kabel und leitungen

n nur isolierte Kabel und Leitungen (Prüfspannung ≥ 500 V AC oder 750 V DC)

n Mindestdurchmesser eines Einzelleiters im explosionsgefährdeten Bereich 0,1 mm

n die elektrischen Kennwerte (Cc und Lc) oder (Cc und Lc/Rc) müssen bestimmt werden

n Schutz eigensicherer Stromkreise gegen äußere elektrische oder magnetische Felder durch Einsatz von Schirmen und/oder verdrillten Adern oder durch Ein-haltung eines ausreichenden Abstandes

n zusätzlich zu den Anforderungen zur Vermeidung von Beschädigungen sind

– Kabel und Leitungen mit eigensicheren Stromkreisen von allen Kabeln und Leitungen mit nichteigensicheren Stromkreisen getrennt zu führen oder

– Kabel und Leitungen der eigensicheren oder der nichteigensicheren Stromkreise sind bewehrt, metallummantelt oder geschirmt.

n Aderleitungen von eigensicheren und nichteigensicheren Stromkreisen dürfen nicht in derselben Leitung geführt werden

n Trennung eigensicherer und nichteigensicherer Stromkreise in Kabelbündeln oder -kanal durch Isolierstoffzwischenlage oder geerdete Metall-Zwischenlage (nicht erforderlich bei Schirmung oder Mänteln für eigensichere oder nicht- eigensichere Stromkreise)

Für anforderungen an betriebsmittel in bezug auf das Schutz- niveau für zone 1 und 2 ist es zwingend notwendig, den genau-en Wortlaut in der norm nachzulesen

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n unbenutzte Adern mehradriger Kabel sind zueinander und gegen Erde (wenn im Kabel z. B. über ein zugehöriges Betriebsmittel bereits eine Erdverbindung existiert) durch geeignete Abschlüsse zu isolieren

n Kabel und Leitungen eigensicherer Stromkreise müssen gekennzeichnet sein

– wenn Mäntel oder Umhüllungen durch eine Farbe gekennzeichnet sind, muss die verwendete Farbe hellblau sein

– in diesem Falle dürfen hellblau ummantelte Kabel und Leitungen nicht für andere Zwecke verwendet werden

n bei Vorhandensein eines blauen Neutralleiters in MSR-Schränken, Schalt- oder Verteilungsanlagen sind Maßnahmen gegen eine Verwechselung zu tref-fen, z. B. durch gemeinsame Verlegung der Adern in hellblauem Kabelbaum, Beschriftung oder übersichtliche Anordnung und räumliche Trennung.

anschluss eigensicherer Stromkreise

n Anschlussklemmen für eigensichere Stromkreise müssen als solche gekennzeichnet sein

n zuverlässige Trennung der Anschlussklemmen eigensicherer von nicht-eigen-sicheren Stromkreisen (z. B. durch Trennwand oder Fadenmaß ≥ 50 mm)

n Mindestluftstrecke 3 mm zwischen nichtisolierten leitenden Teilen und ge- erdeten oder anderen leitfähigen Teilen, zwischen nichtisolierten leitenden Teilen und getrennten eigensicheren Stromkreisen 6 mm

erdung eigensicherer Stromkreise

n die Stromkreise sind entweder erdfrei zu errichten oder an einer Stelle an das Potenzialausgleichssystem anzuschließen

n Widerstände von 0,2 - 1 MΩ zur Ableitung elektrostatischer Ladungen gelten nicht als Erdung

n eine aus Sicherheitsgründen erforderliche Erdung muss auf kürzest möglichem Weg an das Potentialausgleichssystem angeschlossen werden

n eine Mehrfacherdung ist dann zulässig, wenn der Stromkreis in mehrere galva-nisch getrennte Teilstromkreise aufgeteilt wurde, von denen jeder nur an einer Stelle geerdet ist

n Erdverbindungsquerschnitt (Kupfer): 2 x mindestens 1,5 mm2 oder 1 x mindestens 4 mm2

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erdung leitender Schirme

n ein erforderlicher leitender Schirm darf nur an einer Stelle geerdet sein; üblicherweise am Ende im nicht explosionsgefährdeten Bereich

n falls ein geerdeter eigensicherer Stromkreis in einem geschirmten Kabel verläuft, sollte der Schirm an der gleichen Stelle wie der eigensichere Stromkreis geerdet sein

n der Schirm sollte an einer Stelle des Potenzialausgleichssystemes geerdet sein, falls im geschirmten Kabel ein erdfreier eigensicherer Stromkreis verläuft

n wenn in hohem Grade sichergestellt ist, dass zwischen jedem Ende des Strom-kreises ein Potenzialausgleich besteht, dürfen Kabel- und Leitungsschirme an beiden Enden des Kabels und der Leitung und, falls erforderlich, an Zwischen- stellen an Erde angeschlossen sein

n bei einer Mehrfacherdung über kleine Kondensatoren (z. B. 1 nF, 1500 V, Keramik) ist zulässig, vorausgesetzt, dass die Gesamtkapazität 10 nF nicht überschreitet

In Sonderfällen (hoher Widerstand des Schirmes oder erforderliche Abschirmung gegen induktive Störbeeinflussung) ist eine Mehrfacherdung entsprechend Bild 2 Abschnitt 12.2.2.4 der DIN EN 60079-14 zulässig, wenn:

n ein robuster isolierter Erdungsleiter vorliegt (mindestens 4 mm²)

n die Isolationsprüfung mit 500 V in verschiedenen Prüfungen bestanden wird

n der isolierter Erdungsleiter und Schirm nur an einem Punkt (normalerweise am Ende des Kabels im nicht explosionsgefährdeten Bereich) mit der Erde ver- bunden sind

n der isolierte Erdungsleiter geschützt verlegt ist

n das L/R-Verhältnis des Kabels und der Leitung, das zusammen mit dem isolier-ten Erdungsleiter angebracht ist, der Eigensicherheit genügt

anforderungen an die installation in zone 0

Zusätzlich zu den für die Zone 1 genannten Anforderungen 1 wird für Zone 0 gefordert:

n Betriebsmittel des Schutzniveaus ia gemäß DIN EN 60079-11 erforderlich

n Stromkreise mit mehr als einem zugehörigen Betriebsmittel sind in der Zone 0 nicht zulässig, da deren Schutzniveau als ib betrachtet werden muss, selbst wenn alle zugehörigen Betriebsmittel für sich dem Schutzniveau ia entsprechen

n galvanische Trennung eigensicherer und nichteigensicherer Stromkreise in den zugehörigen Betriebsmitteln bevorzugt

31


n bei Verwendung von zugehörigen Betriebsmitteln ohne galvanische Trennung Impedanz von Anschlußpunkt bis Erdungspunkt des Starkstromnetzes (TN-S-Netz) weniger als 1 Ω, zusätzlich Trenntrafo für netzgespeiste Betriebs-mittel gefordert

n aus Funktionsgründen erforderliche Erdung außerhalb der Zone 0 (aber so nah wie möglich am Betriebsmittel für Zone 0), vorzugsweise in einem Abstand bis zu 1 m

n detaillierte Blitzschutzmaßnahmen für eigensichere Stromkreise außerhalb von Bauwerken oder über Erdbodenniveau

Eigensichere Stromkreise weisen die Besonderheit auf, dass sie auch Betriebsmit-tel beinhalten dürfen, die weder über eine besondere Bescheinigung für den Ein-satz in explosionsgefährdeten Bereichen verfügen noch eine entsprechende Kenn-zeichnung tragen müssen. Über die Besonderheiten dieser sogenannten einfachen elektrischen Betriebsmitteln soll dieser Abschnitt grundlegende Infor-mationen liefern, die für eine große Anzahl von Anwendungen ausreichend sein sollte.

32

einFache eleKtriSche betriebSmittel

Definition

Bei einfachen elektrischen Betriebsmitteln handelt es sich gemäß [6] um ein „Elektrisches Bauelement oder Kombination von Bauelementen einfacher Bauart mit genau bekannten elektrischen Parametern, das die Eigensicherheit des Strom-kreises, in dem es eingesetzt wird, nicht beeinträchtigt.“

beispiele

Grundsätzlich fallen drei Gruppen von Bauteilen unter diese Definition:

n passive Bauelemente wie z.B. Widerstände, einfache Halbleiter, Stecker, Klemmen etc.

n Energiespeicher, d.h. Induktivitäten und Kapazitäten

n Energiequellen, sofern diese die Grenzwerte 1,5 V, 100 mA und 25 mW nicht übersteigen, wie z.B. Thermoelemente

In der Praxis werden häufig Pt100 oder ähnliche Bauelemente auf Basis dieser Definition betrieben oder auch Anschlusskästen eigensicherer Betriebsmittel. Allerdings wird nicht allzu selten vergessen, dass – obwohl es sich um einfache Betriebsmittel handelt – dennoch eine Bewertung von Seiten des Planers oder Anwenders vorzunehmen ist.

bewertung der Funkenzündung

Die in der DIN EN 60079-14 zitierte Definition des eigensicheren Stromkreises hebt auf die Zündung durch Funken und heiße Oberflächen ab; in der Praxis fällt die Bewertung der ersteren meist recht leicht. Bauteile wie Klemmen, Steckverbin-der oder auch Widerstandthermometer enthalten in aller Regel keinerlei konzen-trierte Induktivitäten oder Kapazitäten und haben damit keinen Einfluss auf die Energie möglicherweise entstehender Funken. Selbst wenn Li oder Ci enthalten sein sollte, können diese wie im Abschnitt „Nachweis der Eigensicherheit“ beschrieben berücksichtigt werden.

bewertung der thermischen zündung

Schwieriger ist meist die Frage zu beantworten, wie das Erwärmungsverhalten eines einfachen Betriebsmittels zu bewerten sei. Die DIN EN 60079-14 gibt für eine Reihe von Bauelementen Hilfestellung in Form von Voraussetzungen, damit ein einfaches Betriebsmittel der Temperaturklasse T6, T5 oder T4 zugeordnet werden kann. Klassifizierung als T6:

Bauelemente, in denen faktisch keine Leistung umgesetzt wird, wie z.B. Klemmen, elektromechanische Schalter oder Steckverbinder, können unter zwei Voraus- setzungen als T6 klassifiziert werden:

n sie werden innerhalb ihrer Bemessungswerte betrieben

n sie werden bis zu einer maximalen Umgebungstemperatur von 40 °C betrieben

bauelemente wie Klemmen, Stecker und Schalter können unter bestimmten vorausset-zungen der temperaturklasse t6 zugeordnet werden

33

einFache eleKtriSche betriebSmittel

Da die Bemessungswerte dem jeweiligen Datenblatt entnommen werden können und die Umgebungstemperatur dem Betreiber bzw. Planer der Anlage vorliegt, kann dieser Fall recht einfach bewertet werden.

Auf die Klassifizierung als T5 wird an dieser Stelle verzichtet, da bisher kein Stoff bekannt ist, der in diese Temperaturklasse fällt.

Klassifizierung als T4:

Am einfachsten läßt sich ein Bauelement unter Bezugnahme auf Tabelle 7 der DIN EN 60079-14 bewerten.

Tabelle: Klassifizierung als T4

Ohne größeren Messaufwand ist in diesem Fall die dritte Zeile der Tabelle heranzu-ziehen: Liegt die Oberfläche des einfachen Betriebsmittels (ohne Zuleitungen) bei mindestens 20 mm2 und beträgt bei einer Betriebstemperatur an dessen Einbauort von max. 80 °C die max. Ausgangsspannung Uo des zugehörigen Betriebsmittel max. 1,0 W, so kann ohne weitere Rechnung oder Messung T4 zugrunde gelegt werden.

Sobald jedoch eine höhere Betriebstemperatur vorliegt oder eine der Temperatur-klassen T1 bis T3 erforderlich sein, liegen keine Bewertungsgrundlagen in Form von Tabellen mehr vor. In diesem Fall muss eine Berechnung unter Berücksichti-gung u.a. des thermischen Widerstandes des einfachen Betriebsmittels durch- geführt werden.

Gesamtoberfläche bedingung (bei tamb = 40 °c) zur Klassifizierung als T4

< 20 mm2 TOberfläche ≤ 275 °C

≥ 20 mm2 … ≤ 1.000 mm2 TOberfläche ≤ 200 °C

≥ 20 mm2

Po ≤ 1,3 WPo ≤ 1,2 W (60 °C)Po ≤ 1,0 W (80 °C)

34

quellen und reFerenzen

[1] din en 1127-1 exPlOSiOnSFähiGe atmOSPhären – exPlOSiOnSSchutz

Teil 1: Grundlagen und Methodik

[2] trbS 2152 Teil 3: Gefährliche Explosionsfähige Atmosphäre – Vermeidung der Entzündung

gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre

[3] GrundlaGen ex-Schutz – zündSchutzarten Für eleKtriSche betriebSmittel“

Pepperl + Fuchs

[4] GrundlaGen ex-Schutz – PhySiKaliSch-techniSche Grund-laGen

Pepperl + Fuchs

[5] nOrm-entWurF din en 13237 2011-02 – exPlOSiOnSGeFährdete bereiche

Begriffe für Geräte und Schutzsysteme zur Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen

[6] din en 60079-11 (vde 0170-7) 2012-06 – exPlOSiOnSGeFährdete bereiche

Teil 11: Geräteschutz durch Eigensicherheit „i“

[7] din en 60079-14 (vde 0165-1) 2009-05 – exPlOSiOnSFähiGe atmOSPhäre

Teil 14: Projektierung, Auswahl und Errichtung elektrischer Anlagen

Hinweis auf das Urheberrecht:

„Auszüge aus DIN EN 60079-11 (VDE 0170-7):2007-08 und DIN EN 60079-25 (VDE 0170/0171-10-1):2004-09 sind für die angemeldete limitierte Auflage wiedergegeben mit Genehmigung 082.009 des DIN Deutsches Institut für Normung e.V. und des VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V.. Für weitere Wiedergaben oder Auflagen ist eine gesonderte Genehmigung erforderlich. Maßgebend für das Anwenden der Normen sind deren Fassungen mit dem neuesten Ausgabedatum, die bei der VDE VERLAG GMBH, Bismarckstr. 33, 10625 Berlin und der Beuth Verlag GmbH, Burggrafenstr. 6, 10787 Berlin erhältlich sind.“

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ihr trainerteam

dr. andreas hildebrandtTÜV Functional Safety Engineer im Bereich Safety Instrumented Systems gemäß des TÜV Functional Safety Program und damit Ihr Spezialist für alle Themen rund um SIL

Gerhard JungIhr Trainer für alle Themen rund um den Explosionsschutz sowie die funk-tionale Sicherheit

Patrick lereverendTÜV Functional Safety Engineer im Bereich Safety Instrumented Systems gemäß des TÜV Functional Safety Program

michael WenglorzIhr Trainer für alle Themen zum Explo-sionsschutz sowie der funktionalen Sicherheit

thomas WestersIhr Trainer für die Themen Feldbus, Remote I/O, WirelessHART® und Explosionsschutz

Weitere Informationen zu unseren Schulungen und Terminen finden Sie unter: www.pepperl-fuchs.de/trainings

ralf KnittIhr Trainer für alle Themen rund um den Explosionsschutz sowie die funktionale Sicherheit

Unsere international erfahrenen Referenten halten Schulungen in deutscher, englischer und französischer Sprache.

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GrundlaGenbrOSchüren vOn PePPerl+FuchS

nicht-eleKtriScher exPlOSiOnSSchutz Besonderheiten nicht-elektrischer Geräte, Zündgefahrbewertung, Zündschutzarten, Kennzeichnung

PhySiKaliSch-techniSche GrundlaGen Begriff sbestimmungen, Explosionen, Beispiele, Voraussetzungen, brennbare Stoff e und Kennwerte, Zündquellen

SchutzmaSSnahmenMaßnahmen zum primären, sekundären und konstruktiven Explosionsschutz

richtlinie 1999/92/eG Europäische Mindestvorschriften zum Arbeitnehmerschutz in explosions gefährdeten Bereichen

richtlinie 94/9/eGEuropäische Vorschriften zum Inverkehrbringen von explosionsgeschützten Betriebsmitteln

zündSchutzarten Für eleKtriSche betriebSmittelZündschutzarten für Gas-Ex-Bereiche, Funktionsprinzip, Kennzeichnung, Besonderheiten bei der Anwendung

PrüFunG und inStandhaltunGPrüfung und Instandhaltung gemäß IEC/EN 60079-17

reParatur exPlOSiOnSGeSchützter betriebSmittelReparatur gemäß IEC/EN 60079-19

zündSchutzart eiGenSicherheitNachweis der Eigensicherheit und Installationsanforderungen

In Vorbereitung

betriebSSicherheitSverOrdnunG Nationale Umsetzung der Richtlinie 1999/92/EG; Betrieb überwachungsbedürftiger Anlagen

inStallatiOn in exPlOSiOnSGeFährdeten bereichen DIN EN 60079-14 (VDE 0165-1): Errichtung elektrischer Anlage

StaubexPlOSiOnSSchutz Zündschutzarten für Staub-Ex-Bereiche, Besonderheiten brennbarer Stäube, Funktionsprinzip, Kennzeichnung, Besonderheiten bei der Anwendung

FeldbuSSe in exPlOSiOnSGeFährdeten bereichenNachweis der Eigensicherheit, FISCO

eleKtrOStatiKVermeidung von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufl adung

verantWOrtunG Für den exPlOSiOnSSchutzDer Inhalt der Handbücher wurde vom Herausgeber sorgfältig und unter Beachtung der zum Herausgabezeitpunkt geltenden gesetz-lichen Regelungen und bewährten technischen Maßnahmen zusammen gestellt. Dennoch können Lücken oder unrichtige oder miss verständliche Aussagen in den Handbüchern nicht ausgeschlos-sen werden. Die Handbücher sind Grundlagenbroschüren und ent-halten allgemeine Informationen zum Explosionsschutz und die darin enthaltenen Aussagen können nicht zur Beurteilung der Gefah-renlage einer spezifi schen Anlage herangezogen werden.Alle Maßnahmen des Explosionsschutzes sind in den nationalen Ge-setzen unter anderem in Arbeitsschutzgesetzen und nationalen und internationalen Normen und Standards verankert. Das Einhalten dieser Regelungen und insbesondere der Arbeitsschutzgesetze sind grundsätzliche Pfl ichten des jeweiligen Anlagenerstellers und

-betreibers sowie des Arbeitgebers. Die Regelungen zum Explosions-schutz unterliegen gesetzlichen Regelungen und können sich länder-spezifi sch unterscheiden. Zusätzlich unterscheiden sich industrielle Anlagen in ihrem Design, den verwendeten Materialien und in ihren Betriebsweisen stark untereinander. Die Grundlagenbroschüren dieser Serie sollen den Betreibern einen Überblick ermöglichen. Die technischen und organisatorischen Maß-nahmen zum Explosionsschutz können in diesem Rahmen allerdings nur allgemein und somit zwangsläufi g nur unvollständig aufgeführt werden. Jeder Betreiber muss seine speziellen Anforderungen und Vorgehensweisen auf der Basis einer individuellen Gefährdungs-beurteilung konkret ermitteln und diese nachweisbar im Einklang mit den nationalen Regelungen umsetzen und dokumentieren. Fragen Sie uns, wir helfen Ihnen!

GrundlaGenbrOSchüren vOn PePPerl+FuchS

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nOtizen

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nOtizen

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PrOzeSS-interFaceS induStrielle SenSOren

ihre anWendunG. unSere herauSFOrderunG.

Eigensichere Barrieren Signaltrenner Feldbusinfrastruktur Remote-I/O-Systeme HART Interface Solutions Füllstandsmesstechnik Überdruckkapselungssysteme Bedien- und Beobachtungssysteme Explosionsgeschützte Gehäuse und Geräte Wireless Solutions Systemlösungen mit Prozess-Interfaces

Näherungsschalter Optoelektronische Sensoren Bildverarbeitung Ultraschallsensoren Drehgeber Positionier-Systeme Neigungs- und Beschleunigungssensoren AS-Interface Identifi kationssysteme Impuls-Auswertegeräte

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GrundlaGen ex-Schutz zündSchutzart eiGenSicherheitfiles.pepperl-fuchs.com/selector_files/navi/productInfo/doct/tdoct... · zündSchutzart eiGenSicherheit einführung Betrachtet man