FINDER Hauptkatalog 2016

III-2016, www.findernet.com XI Technische Erläuterungen Folgende Finder-Produkte erfüllen die Anforderungen an die Wärme- und Feuerbeständigkeit nach EN 60335-1:2002: • Elektromechanische Relais der Serien 34, 40, 41, 43, 44, 45, 46, 50, 55, 56, 60, 62, 65, 66, 67 • Leiterplattenfassungen der Typen 93.11, 95.13.2, 95.15.2, 95.23 Anmerkung: Die EN  60335-1:2002 lässt bei Teilen, die nicht innerhalb von 2  s verlöschen, die Anwendung einer alternativen Nadelflammprüfung nach IEC 60965- 2-2 zu der obigen 2. Bedingung zu. Dies kann bezüglich der Anordnung der Relais und Fassungen zu anderen Teilen eine Einschränkung bedeuten. Finder-Produkte unterliegen keiner derartigen Einschränkung, weil die eingesetzten Materialien keiner alternativen Prüfung bedürfen, um die Wärme- und Feuerbeständigkeit nach EN  60335-1:2002 zu erfüllen. Die Nadelflammprüfung ist nicht an Teilen durchzuführen, die aus einem Werkstoff bestehen, der als V-O oder V-1 nach IEC  60965-11-10 eingeordnet ist, vorausgesetzt die Wandstärke des Prüflings war nicht dicker als das entsprechende Teil. Zuverlässigkeitsangaben (MTBF, MTTF, MCTF, B10) Ein häufig erfragter Wert im Zusammenhang mit der zu erwartenden Zuverlässigkeit bei Relais ist der MTBF-Wert (Mean Time Between Failures). Dieser Wert gibt die Zeit zwischen dem Auftreten von Fehlern an, die im Test unter definierten Bedingungen bei einer größeren Anzahl von Geräten des gleichen Typs ermittelt wird. Nach dem Auftreten eines Fehlers wird das Gerät repariert und weiter betrieben. Die Reparatur kann darin bestehen, dass eine Komponente (z.B. ein Relais) ausgetauscht wird. Relais sind nicht-reparierbare Komponenten, da der Fehler durch Verschleiss hervorgerufen wird. Dies trifft insbesondere für Relais zu, die in der Kontaktlastkategorie CC 1 und CC 2 nach EN  61810-7 betrieben werden, bei der kleine oder stärkere Lichtbogen auftreten. Die Relais werden bis zum Auftreten eines Fehlers (Verbrauch des Kontaktwerkstoffes im Schaltlichtbogen) betrieben und dann ausgetauscht (siehe hierzu Kontaktlastkategorie). Will man den MTBF-Wert eines Gerätes oder einer Anlage steigern, so werden Komponenten im Rahmen einer Inspektion vorsorglich (prophylaktisch) ausgetauscht, wenn mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit damit zu rechnen ist, dass die Komponenten in der Zeit bis zur nächsten Inspektion sich verschleissen werden. Um hierfür eine Strategie seitens des Anwenders festlegen zu können, ist es erforderlich einige statistischen Werte zu kennen. Andererseits bleibt festzuhalten, dass die Zuverlässigkeitsangaben aufTests basieren, die in relativ kurzer Zeit unter definierten Bedingungen im Vergleich zum späteren Einsatz durchgeführt werden. Fundierte Aussagen über das Verhalten, die durch Einflüsse hervorgerufen werden, die nicht dem Test zugrunde gelegen haben, können nicht gemacht sondern nur abgeschätzt werden. Beispielhaft sei hier eine Gebrauchszeit von 10 Jahren genannt, wohingegen der Test innerhalb von wenigen Tagen oder Wochen durchgeführt wird. Neben der Einflussgröße, Zeit, können Feuchtigkeit, Luftverschmutzung, Wärme, Erschütterungen, Strahlung etc. die Zuverlässigkeit in der realen Anwendung beeinflussen. MTBF In den meisten Anwendungsfällen hat der MTBF-Wert (Mean Time Between Failures) bei Schaltrelais keine Bedeutung, da die Relais fast ausschließlich in einem Lastbereich betrieben werden, der durch Kontaktverschleiss gekennzeichnet ist, also ein weiterer Fehler nicht auftreten kann, da die Relais nach dem Ausfall nicht zu reparieren sondern auszutauschen sind. MTTF Der MTTF-Wert (Mean Time to Failure) gibt die mittlere ausfallfreie Zeit, oder präziser, die „mittlere“ Zeit bis zum Ausfall an, wobei die Komponente danach durch ein Neuteil zu ersetzen ist. Bei einer idealen Lebensdauerverteilung liegt die „mittlere“ Zeit, der Scheitelwert, bei 50%. MCTF Relais verschleissen sich nicht durch die Betriebszeit sondern durch die Schaltspiele. Folglich ist bei Relais der MCTF-Wert (Mean Cycles To Failure) also die mittlere Anzahl der Schaltspiele bis zum Ausfall die aussagekräftige Größe. Bei Kenntnis der Schaltfrequenz (der Anzahl der Schaltspiele über eine Zeit) lässt sich der MTTF-Wert errechnen. Gebrauchslebensdauer B10 Es gilt als ausreichend nachgewiesen und erprobt, dass die Lebensdauer von Geräten der Weibull-Verteilung folgt. Siehe hierzu auch IEC  60300-3-5 (Application guide – Reliability test conditions and statistical test principles) und IEC 61649:2008 (Goodness offittests,confidenceintervalsandlowerconfidencelimitsforWeibulldistributeddata). Der MCTF-Wert beschreibt den Wert bei dem 50% der Geräte ausgefallen sind. Dieser Wert ist sowohl für eine Bewertung der Gerätequalität imVergleich zu konkurrierenden Produkten wie auch für die Planung von Serviceintervallen ungeeignet. Üblich ist es, eine Lebensdauererwartung anzugeben, bei der 90% der Geräte funktionstüchtig sind. Dieser Wert, der B10-Wert ist ggf. um einen Vertrauensbereich zu reduzieren, der Abhängig von dem Stichprobenumfang ist. Vertrauensbereich Ein Versuch zur Abschätzung der Lebensdauererwartung wird an einer begrenzten Anzahl von Prüflingen durchgeführt. Ein Lebensdauertest kann nur eine Stichprobenprüfung sein. Der Frage nach der Aussagesicherheit wird man bei Stichproben dadurch gerecht, dass man den B10-Wert mit einem Bereich, dem so genannten Vertrauensbereich umgibt, bei dem nach anerkannten statischen Verfahren damit zu rechnen ist, dass bei einer 100%-Prüfung das Ergebnis innerhalb des Bereiches liegen wird. Bei großem Stichprobenumfang ist der Vertrauensbereich kleiner als bei kleinem Stichprobenumfang. Die elektrische Kontaktlebensdauererwartung bei Finder-Relais ist den„F-Diagrammen“ zu entnehmen, in der dieGebrauchslebensdauer B10 inAbhängigkeitvom Kontaktstrom dargestellt ist. SIL und PL, Funktionale Sicherheit S I L - EN 61508 S I L = Safety Integrity Level wird in der Norm EN  61508 festgelegt und umfasst ca. 350 Seiten. Die Norm beschreibt die“Funktionale Sicherheit sicherheitsbezogener elektrischer/elektronischer/programmierbarer Systeme” wobei die probabilistischen (wahrscheinlich aber objektiv nicht sicher) Faktoren berücksichtigt werden. Die EN 61508 ist nicht unter der EU-Maschinenrichtlinie aufgelistet, weil sie für komplexe Anlagen der Prozesstechnik bis hin zu chemischen Anlagen und Kraftwerken erarbeitet wurde und für den Maschinen- und Anlagenbau überdimensioniert ist. Die SIL-Klassen sind SIL 0 = keine besonderen Sicherheitsanforderungen bis SIL 3 = ≥ 10-8 bis < 10-7 “Mittlere Wahrscheinlichkeit eines gefährlichen Ausfalls pro Stunde”. P L - EN 13849-1 Für den Maschinen- und Anlagenbau wurde die EN 13849 erarbeitet. Nach der EN 13849-1 wird die“Mittlere Wahrscheinlichkeit eines gefährlichen Fehlers pro Stunde”in PL Klassen (Performance Level) a, b, c, d, und e eingeteilt. Gemeinsamkeiten Die Gemeinsamkeit beider Normen ist die mittlere Wahrscheinlichkeit für das Auftreten eines gefährlichen Ausfalls des Systems pro Stunde und nicht der Ausfall einer Komponente. Durch geeignete Schaltungsmaßnahmen ist vom Entwickler des Systems dafür zu sorgen, dass der Ausfall einer Komponente nicht zum Auftreten eines gefährlichen Ausfalls des Systems führt. Die Zahlenwerte der “Mittlere Wahrscheinlichkeit eines gefährlichen Ausfalls pro Stunde” der prEN  13849-1 und der EN 61508 sind weitgehend die Gleichen: SIL 1 entspricht PL b und PL c, SIL 2 entspricht PL d und SIL 3 entspricht PL e. SIL nach IEC EN 61508 (Safety Integrity Level) Mittlere Wahrscheinlichkeit eines gefährlichen Systemausfalls pro Stunde PL nach EN 13849-1 (Performance Level) Keine besonderen Sicherheitsanforderungen ≥ 10-5 …< 10-4 a 1 ≥ 3 x 10-6 …< 10-5 b ≥ 10-6 …< 3 x 10-6 c 2 ≥ 10-7 …< 10-6 d 3 ≥ 10-8 …< 10-7 e Die Sicherheit einer Steuerung im Maschinen- und Anlagenbau wird durch die “logisch-sichere” Auslegung der Steuerung, d.h. das auf Sicherheit gerichtete Verschalten innerhalb des Systems wie Redundanz, Diversifizierung, 2- aus 3-Prinzip etc. und nicht durch einzelne Komponenten dargestellt. Die Norm EN 61508 und die Norm EN 13849-1 trägt andererseits dem Aspekt Rechnung, dass eine “logisch- sichere” Sicherheitssteuerung nur dann betriebstauglich wirksam wird, wenn die Ausfallsicherheit und Betriebssicherheit der Komponenten ausreichend ist.

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