Tips & Tricks

Deze vraag wordt vaak gesteld door machine- en installatiebouwers. Onder andere wanneer elektrische componenten in de kast of behuizing worden bevestigd op omegaprofielen, die op hun beurt bijvoorbeeld op montageplaten zijn gemonteerd.

DIN EN 61439-1/-2 en DIN EN 60204-1 geven hierop het antwoord. Volgens deze normen mogen elektrisch geleidende constructiedelen alleen deel uitmaken van de aardverbinding wanneer die aan de basiseisen voor een duurzame, goed geleidende verbinding met voldoende stroomgeleiding voldoen. Is dit het geval, dan is het voldoende om de montagerail daar waar deze door de bevestiging goed contact maakt met een blank metalen montageplaat via een aardlitze te verbinden. Ook is het dan toestaan om de aardlitze bij bevestiging aan het kastsysteem (frame, een andere rail, etc.) met een toegepast bevestigingsmiddel (bevestigingsbeugel, afstandsbout, etc.) te verbinden om de contactering tot stand te brengen. Daarbij hebben de trefwoorden “duurzaam”, “goed geleidend” en “voldoende stroomgeleiding” de volgende betekenis:

• Duurzaam: de contactplaatsen zijn onder mechanische belastingen beveiligd tegen losraken en beschermd tegen oxidatie/corrosie
• Goed geleidend: een gemeten weerstandswaarde tussen het punt waar het component contact maakt met de montagerail en het aansluitpunt voor de externe aardlitze bedraagt < 0,1 ohm
• Voldoende stroomgeleiding: de contact-/aansluitdoorsnede moet overeenkomen met die van de benodigde separate koperen aardlitze

Auteur: Hartmut Lohrey, hoofd Marketing Training/Support

Bij deze vraag maken installatiebouwers vaak alleen gebruik van beschermklasse IP 55 of hoger. Daarbij blijven andere aspecten echter enigszins buiten beschouwing.

In principe geldt het volgende. Volgens de internationale norm IEC 60529 worden IP-beschermklassen weergegeven met twee kencijfers, eventueel aangevuld met letters voor kasten/behuizingen van elektrische apparaten. Deze norm beschrijft echter laboratoriumtests, waarbij niet alle denkbare toepassingen van elektrische apparaten exact zijn na te bootsen.

Er wordt met name geen rekening gehouden met de weersinvloeden op lange termijn, zoals slagregen of ijsvorming. Naast de bescherming tegen het binnendringen van stof en vocht moet ook rekening worden gehouden met de bescherming tegen corrosie. Dat betekent dat er speciale coatings kunnen zijn aangebracht of dat het een kast/behuizing van roestvaststaal betreft. Een andere belangrijke overweging is het ontwerp van de klimatisering om een verhoogd condensatierisico of extra warmtebelasting als gevolg van directe zonnestraling tegen te gaan.

We kunnen dan ook het volgende concluderen: kasten of behuizingen die niet zijn bedoeld voor buitentoepassingen, zijn niet per definitie hiervan uitgesloten. De omstandigheden waaronder een kast/behuizing buiten is toe te passen en aanvullende zinvolle maatregelen om deze geschikt te maken voor buitentoepassingen moeten met de fabrikant worden besproken.

Auteur: Hartmut Lohrey, hoofd Marketing Training/Support

Deze vraag komt vaak naar voren wanneer men besturingen en energieverdelingen in kasten/behuizingen van de meest uiteenlopende componenten wil voorzien.

Bij laagspannings-schakeltoestelcombinaties vindt de opbouw doorgaans plaats met behulp van montageplaten. Daarbij is het van belang niet alleen de veiligheidsaspecten, maar ook de functionele risico's zoals klimatisering en EMC bij de planning te betrekken. Dit geldt vooral bij de toepassing van krachtige elektronische en besturings-/communicatietechnische componenten, die via beveiligings- of schakeltoestellen door een railsysteem worden gevoed.

Met name fabrikanten van dergelijke componenten stellen in hun montage- en bedieningshandleidingen vaak zeer precieze eisen aan de plaatsing van en de afstand tot andere componenten. Deze veiligheidsinstructies moeten beslist worden gevolgd om bij een eventuele storing of beschadiging aanspraak te kunnen maken op garantie.

Het is daarom van groot belang om het interieur van een kast/behuizing met behulp van een breed assortiment aan toebehoren voor montagesystemen zo goed mogelijk te kunnen benutten. Vooral wanneer de ruimte beperkt is, zoals bijvoorbeeld bij een compacte machine.

Ook een vaste of zwenkbare inbouw van 19"-gebaseerde apparaten verdient ondersteuning, net als de opbouw van andere montageniveaus met behulp van deelmontageplaten. Deze zijn zwenk- of kantelbaar aan de zijkanten in de kast/behuizing of vóór de hoofdmontageplaat te plaatsen.

Op deze manier zijn de benodigde afstanden ter voorkoming van warmtenesten of om elektromagnetische beïnvloeding te reduceren eenvoudig te realiseren. Blank metalen, tegen corrosie beschermde en elektrisch geleidende toebehoren t.b.v. EMC-bescherming zorgen via directe contactering van de bevestiging voor een zeer goede potentiaalvereffening bij apparaatbehuizingen, kabelafschermingen en evt. EMC-filterbehuizingen.

Zeer zware inbouwcomponenten die niet op de montageplaat kunnen worden bevestigd, moeten eenvoudig en veilig op de bodem van de kast/behuizing of aan het horizontale profiel van het kast-/behuizingsframe worden ondersteund door inbouwcomponenten die geschikt zijn voor het opnemen van de belasting.

Auteur: Hartmut Lohrey, hoofd Marketing Training/Support

Dit is een veel gestelde vraag wanneer men kasten of behuizingen in zeer uiteenlopende toepassingen wil opstellen. Om deze vraag te kunnen beantwoorden moet onderscheid worden gemaakt tussen drie totaal verschillende toepassingen. Ten eerste het transport van de kast/behuizing naar de plaats van opstelling. Ten tweede de stabiliteit op de plaats van opstelling. Het waarborgen van de veiligheid resp. correcte bevestiging. En ten derde de invoer van kabels in de kast/behuizing. Deze drie toepassingen hebben directe invloed op de keuze van de benodigde toebehoren. Hieruit blijkt al dat een breed assortiment aan hulpmiddelen bij de opstelling nodig is om voor vrijwel elke toepassing een oplossing te vinden.

Toepassing “Transport”

Moet een kast of behuizing met behulp van een kraan worden opgetild en verplaatst, dan is er geen sokkel nodig. Moet een kast of behuizing met behulp van een vorkheftruck of pompwagen worden getransporteerd, dan is een sokkel zinvol als dit een modulaire constructie met hoekstukken en separate plinten betreft met voldoende draagvermogen. Daarnaast moet het kast-/behuizingsframe geschikt zijn voor het opnemen van de belasting.

Toepassing “Stabiliteit”

Moet de kast/behuizing zo stevig mogelijk aan de ondergrond worden bevestigd om ook tril- en schokbelastingen te kunnen opvangen, dan wordt er geen gebruikgemaakt van een sokkel en wordt het kast-/behuizingsframe direct aan de ondergrond geschroefd of zelfs gelast. Als alternatief zijn er speciale manieren van mechanische ontkoppeling beschikbaar (trillingsdempers en schokdempers). Maar ook zijn er mogelijkheden voor een bijzonder vaste verbinding met de ondergrond (bijv. aardbevingssokkels).

Toepassing “Kabelinvoer”

Is de kabelinvoer nodig op een installatieplaats vloergoten, dan is er beslist een sokkel noodzakelijk. Dankzij de modulaire constructie en met geschikte toebehoren kan de sokkel de kabelgeleiding onder de kasten-/behuizingsrijen ondersteunen. En maakt dit al buiten de afgeschermde ruimte een mechanische trekontlasting mogelijk. Bovendien biedt de sokkel dan ook ruimte voor het opbergen van eventuele overtollige kabellengten. Om EMC-redenen mag dit overigens niet in opgerolde vorm plaatsvinden, maar in een slingerende vorm. Behalve een gesloten sokkel (doorgaans met geperforeerde plinten ter ondersteuning van de beluchting van de kast/behuizing in schone omgevingen) zijn er sokkels met stelvoeten leverbaar. Deze kunnen op ongelijke vloeren een zinvolle aanvulling vormen. Stelvoeten zijn ook zonder sokkel te gebruiken.

Auteur: Hartmut Lohrey, hoofd Marketing Training/Support

Een vraag aan Rittal die altijd naar voren komt tijdens de hete zomermaanden of in combinatie met een kast-/behuizingsopstelling in tropische landen. Redenen van bezorgdheid zijn daarbij meestal de vorming van condens in de kast/behuizing en de gevolgen daarvan.

Bij het beantwoorden van deze vraag spelen drie belangrijke aspecten een rol. Ten eerste het temperatuurverschil tussen de gewenste temperatuur in de kast/behuizing en de maximale omgevingstemperatuur. (Is koeling van de omgevingstemperatuur nodig?) Ten tweede de bedrijfstijden van het elektrische systeem in de kast/behuizing. (Zijn er tijden waarop het elektrische systeem compleet is uitgeschakeld?) En ten derde de bescherming van het elektrische systeem tegen omgevingsomstandigheden. (Is een hoge beschermklasse noodzakelijk?)

Meestal begint het antwoord op dergelijke vragen met “Ja, maar ...”.

Wanneer de gewenste temperatuur in de kast/behuizing beduidend lager is dan de omgevingstemperatuur, is er koeling nodig. Wordt de kast/behuizing vervolgens geopend, dan kan er op de afzonderlijke modulen of componenten die bijvoorbeeld met behulp van een koelaggregaat worden gekoeld, direct condens ontstaan.

Bij een compleet uitgeschakeld elektrisch systeem kan zich als gevolg van een snelle temperatuurdaling van de omgeving bij een goede afdichting van de kast/behuizing (IP 55) condens aan de binnenzijde van de zijwand(en), deur(en) en op de bodem verzamelen.

Om condensproblemen in de kast/behuizing te voorkomen zijn er diverse strategieën te volgen:

• Warmteafvoer door actieve beluchting met acceptatie van een binnentemperatuur die ten minste 5°C hoger is
• Voldoende “opwarmtijd” vóór het openen van de deur nadat de actieve koeling is uitgeschakeld
• Toepassing van een “stilstandsverwarming” die de temperatuur in de kast/behuizing altijd voldoende boven de omgevingstemperatuur houdt en zo condensvorming op de wanden voorkomt

Een ander aspect is het ontstaan van condens op de oppervlakken aan de buitenzijde van de kast/behuizing als gevolg van een te sterk afgekoelde binnentemperatuur, met het risico van corrosievorming op plekken waar de lak of coating is beschadigd.

Een optimale oplossing om de genoemde problemen te voorkomen is alleen te vinden aan de hand van exacte vastgelegde wensen.

Auteur: Hartmut Lohrey, hoofd Marketing Training/Support

Hoewel dit voor Rittal een zeldzame vraag is, wordt deze af en toe toch gesteld als het om energieverdelers met aderstromen > 200 A gaat.

Voor de plaatselijke opwarming van apparaten in de kast of behuizing zijn diverse oorzaken aan te wijzen. Bij stroomgeleidende componenten, zoals aders, klemmen, beveiligings- en schakeltoestellen etc. zijn ondeugdelijke contacten, een te hoge aansluitdichtheid in de kast/behuizing, ontoereikende oppervlakken voor warmteafvoer of simpelweg een onjuiste dimensionering (tegen de belastbaarheidsgrenzen) vaak de oorzaak. In deze situaties leidt de ontstane warmte tot “hot spots” die op hun beurt tot beschadiging van de isolatie kunnen leiden, met als gevolg kortsluiting of brand.

Maar wat kan de oorzaak zijn wanneer passieve mechanische componenten, zoals bijvoorbeeld de wartelplaat van een wandkast of de bevestigingstraversen van een railsysteem, bij inspecties met infraroodapparatuur opvallen door te hoge temperaturen?

DIN EN 61439-1, een belangrijke norm voor kastenbouwers, bevat een opmerking in paragraaf 10.10.4 “Constructie - Bewijs van verwarming ... door berekening”.

Hierin wordt gezegd dat aders die stromen van meer dan 200 A geleiden, maar ook aangrenzende constructiedelen zodanig moeten zijn aangebracht dat wervelstromen en hystereseverliezen tot een minimum worden beperkt. Hierbij spelen de effecten van het magnetische veld dat elke vloeiende stroom omgeeft een rol. Dit magnetische veld staat haaks op de stroomrichting en kan in geleidende materialen wervelstromen en magnetische ompoling tot gevolg hebben. Dit gaat gepaard met een sterke plaatselijke warmteontwikkeling.

In de praktijk betekent dit dat als de toevoer- en retouraders (niet als kabels) ruimtelijk gescheiden worden gelegd, bijv. in de vorm van geïsoleerde afzonderlijke aders of railkoper, de afstanden zo klein mogelijk moeten worden gehouden. Daarnaast moeten bevestigingsdelen en metalen oppervlakken, waar dergelijke aders haaks doorheen worden geleid, zo dun mogelijk zijn en van minimaal geleidend materiaal of zelfs compleet van kunststof zijn vervaardigd.

Kabels waarin de aders zeer compact bij elkaar zijn gelegd vertonen geen magnetische veldeffecten, omdat de som van de toevoer- en retourstromen op elk moment gelijk is. Omdat de richting van deze magnetische velden tegengesteld verloopt, worden deze continu gecompenseerd. Hierdoor kan er geen, of slechts in zeer beperkte mate, verwarming als gevolg van wervelstromen of ompoling ontstaan.

Auteur: Hartmut Lohrey, hoofd Marketing Training/Support

Een steeds terugkerende vraag over het thema EMC-conforme kast/behuizing gaat over de contactering of te wel “aarding” van de kabelafscherming. Want de toepassing van afgeschermde kabels is tegenwoordig zowel in de kast/behuizing als daarbuiten, naar externe apparaten, onontbeerlijk om de beschikbaarheid van een vermogens-, besturings- en communicatietechnisch systeem in een elektromagnetisch belaste omgeving te waarborgen.

Simpel gezegd moet de kabelafscherming zowel ongewenste uitstraling vanuit het systeem als instraling in het systeem voorkomen. De kabelafscherming kan deze taak echter alleen uitvoeren wanneer die ook optimaal elektrisch geleidend met de in- en uitgangen van kasten/behuizingen is verbonden (voor zover de kasten/behuizingen zijn vervaardigd van elektrisch geleidend materiaal). Het doel is een compleet afgeschermde structuur te verkrijgen die is opgebouwd uit kast/behuizing, kabelafscherming en componentbehuizing.

Wanneer als componentbehuizing bijvoorbeeld een motoraansluitbehuizing van kunststof wordt gebruikt, dan moet de kabelafscherming aan dit uiteinde (via het aansluitblok) met de motorbehuizing worden verbonden. Maar gaat het bijvoorbeeld om een sensorbehuizing, dan moet de kabelafscherming indien mogelijk via een geleidende structuur van de installatie met het referentiepotentiaal worden verbonden.

Aan de kast-/behuizingszijde moeten indien mogelijk alle afgeschermde kabels met behulp van EMC-kabelwartels aan één kant van de kast/behuizing optimaal met het inbouwvlak worden verbonden. Dit zorgt tevens voor een optimale potentiaalvereffening tussen de kabelafschermingen onderling.

Kunnen er geen geschikte EMC-kabelwartels worden gebruikt, dan moeten de kabelafschermingen zo dicht mogelijk bij de in-/uitgangen op een geschikte combinatie van kabelrail en contactklemmen worden aangesloten. Het is hierbij van belang dat de contactoppervlakken zo groot mogelijk zijn en met elkaar geleidend via een korte gevlochten aardlitze van de rail naar de montageplaat zijn verbonden. Ook moet erop worden gelet dat de contacterende afscherming van de mechanische trekontlasting van de kabel gescheiden moet zijn uitgevoerd.

Afhankelijk van de installatie is het echter ook mogelijk dat er hogere stromen bij de afscherming kunnen optreden. Zorg daarom dat de stroomgeleiding voldoende is. Metalen contactsystemen verdienen in dit opzicht de voorkeur ten opzichte van geleidende kunststofsystemen die zijn voorzien van een coating.

Auteur: Hartmut Lohrey, hoofd Marketing Training/Support