Beginnen Sie mit der Montageplatte
Die Montageplatte (auch Rückwandplatte oder Unterplatte genannt) ist die herausnehmbare Platte, auf der die Geräte verschraubt werden. Sie ist mittels Distanzbolzen von der Rückwand abgesetzt und hält Abstand zu den Seitenwänden sowie dem Türflansch, sodass sie immer kleiner als der Gehäuseinnenraum ist. Dies ist die Fläche, auf der Sie die Anordnung planen.
Ein Beispiel aus unserem Katalog: Das Wandgehäuse 24 × 20 × 8 Zoll aus Edelstahl 304 hat gemäß seiner Referenzzeichnung ein Nenninnenmaß von 606.6 × 505.0 × 200.2 mm, eine Montageplatte von 545.6 × 444.0 mm (ca. 21.5 × 17.5 Zoll) und eine nutzbare Tiefe von 184.9 mm von der Vorderseite der Montageplatte bis zur Innenseite der geschlossenen Tür. Jedes Wandgehäuse NEMA4 Enclosure besitzt eine herausnehmbare verzinkte Montageplatte auf angeschweißten Bolzen, sodass Sie sie entnehmen, den Aufbau auf einer Werkbank vornehmen und wieder einsetzen können.
Gehen Sie in dieser Reihenfolge vor: Zeichnen Sie den Gehäuseumriss maßstabsgetreu oder in CAD, platzieren Sie die Schienenreihen und den Kabelkanal dazwischen und füllen Sie die Reihen dann mit Geräten basierend auf deren Datenblattmaßen. Die Summe der Geräteflächen unterschätzt den Platzbedarf immer, da Geräte nur in ganzen Reihen passen und der Kabelkanal einen großen Teil des Gehäuses einnimmt. Der Größenleitfaden behandelt Reserveplatz und Tiefe; dieser Leitfaden behandelt das Layout selbst.
DIN-Schienenprofile gemäß IEC 60715
"DIN-Schiene" ist die gebräuchliche Bezeichnung für die standardisierten Metallschienen, auf die Schaltgeräte und Steuerungen geklippt werden. Der aktuelle Standard ist IEC 60715:2017, "Niederspannungs-Schaltgeräte und -Steuergeräte - Standardisierte Montage auf Schienen zur mechanischen Unterstützung von Schaltgeräten, Steuergeräten und Zubehör". Er ersetzte die 1981 erste Ausgabe und deren 1995 Änderung. Die Profile, auf die Sie stoßen werden:
| Profil | Größe (Breite x Tiefe) | Wo dies definiert ist | Typische Anwendung |
|---|---|---|---|
| Standardhutschiene | 35 × 7.5 mm | IEC/EN 60715 (ehemals EN 50022, DIN 46277-3) | Reihenklemmen, Leistungsschalter, Relais, Netzteile, SPS |
| Hutschiene, tief | 35 × 15 mm | IEC/EN 60715 | Dieselben Geräte, für die eine tiefere Schiene spezifiziert ist |
| Miniatur-Hutschiene | 15 × 5.5 mm | EN 50045 (DIN 46277-2) | Kleine Klemmen und Zubehör |
| G-Typschiene | - | EN 50035 (zurückgezogen), DIN 46277-1 | Ältere, schwerere Bauteile mit höherer Leistung |
Tragschienen bestehen meist aus kaltgewalztem Kohlenstoffstahl mit verzinkter oder chromatisierter Oberfläche. Sie dienen der mechanischen Befestigung und werden nicht als Sammelschiene verwendet, auch wenn sie einem Gerät möglicherweise einen Gehäuseerdungsanschluss verschaffen. Die Ausgabe 2017 der IEC 60715 weist darauf hin, dass die elektrische Funktion der Tragschienen für den Schutzleiteranschluss durch die jeweilige Produktnorm abgedeckt wird; gehen Sie daher nicht davon aus, dass eine Tragschiene ein Gerät erdet, es sei denn, dies ist im Handbuch so angegeben. Unter Erdung und Potentialausgleich eines Gehäuses wird beschrieben, wie Tragschiene und Montageplatte an den Schutzleiter angeschlossen werden.
Befestigen Sie jede Schiene über die gesamte Länge mit Maschinenschrauben in Gewindebohrungen oder Muttern auf Gewindebolzen an der Montageplatte und halten Sie die Schienen horizontal, sofern das Gerätehandbuch nichts anderes zulässt. Einige Geräte sind orientierungsempfindlich: Ein Hersteller von DIN-Schienennetzteilen schreibt die Eingangsklemmen an der Unterseite vor und fordert eine Reduzierung des Ausgangsstroms bei jeder anderen Ausrichtung.
Reihen und Kabelkanal
Die klassische Anordnung wechselt Schienenreihen und geschlitzte Kabelkanäle, wobei die Energiezufuhr und der Hauptabschalter an einem Ende und die Feldklemmen nahe den Kabelanschlüssen platziert sind. Lassen Sie jede Reihe lang genug für ihre Geräte plus Endstopper und zusätzliche Positionen. Eine Schritt-für-Schritt-Überprüfung der Panelanordnung bringt die Arbeit in Ordnung: Kabelanschlüsse und große Geräte zuerst, dann Zugang zu Klemmen und Luftstrom, Trennung, Erdung, Verzweigungsstromschutz und Feldklemmen.
- Kabelkanalfüllung. Ein Kabelkanalhersteller gibt die maximale Drahtfüllung in all seinen Fülltabellen mit 50% des Innenquerschnitts des Kanals an, unter Berufung auf NFPA 79-2012 Abschnitt 13.5.2, "Percentage Fills of Raceways (Ducts)", und erklärt, dass in der Praxis 50% das Maximum ist, was ein Kanal halten kann, aufgrund der Luftspalte zwischen runden Kabeln. Betrachten Sie 50% als Obergrenze für das fertige Panel, nicht als Zielwert am ersten Tag.
- Kabelkanalmaterial. Derselbe Hersteller gibt an, dass gemäß NFPA 79-2015 Abschnitt 13.3.1 nichtmetallische Kanäle innerhalb von Gehäusen nur zulässig sind, wenn sie aus flammwidrigem Material bestehen, wobei die Flammwidrigkeit durch den IEC 60332-1 Test definiert wird.
- Reserveplatz. Ingenieure für Schaltschrankbau beschreiben 20 bis 25% Reserveplatz als typisch. Halten Sie dies als leere Schienen- und Kanalkapazität in den Reihen vor, in denen Erweiterungen wahrscheinlich sind.
- Biegeraum. Große Leiter benötigen Biegeraum an ihren Anschlüssen; NEC 312.6 legt diesen für Schaltschränke und Ausschlussgehäuse fest. Lassen Sie an den Hauptstromanschlüssen den meisten Platz.
Geräteabstände entnehmen Sie bitte den Gerätehandbüchern
Netzteile, Antriebe, SPSen und Computer erfordern Freiraum um sie herum zur Belüftung und zum Erreichen ihrer Klemmen. Diese Werte variieren je nach Produkt und Baugröße, entnehmen Sie sie daher dem jeweiligen Handbuch. Als Beispiel fordert das Datenblatt eines 24 V DIN-Schienen-Netzteils:
- 40 mm oben, 20 mm unten und 5 mm an den linken und rechten Seiten;
- 15 mm an den Seiten, an denen das Nachbargerät eine Wärmequelle ist, wie z. B. ein anderes Netzteil;
- Seitenabstand, der nur auf Null sinken darf, wenn das Gerät dauerhaft unter 50% belastet wird;
- keine Behinderung des Luftstroms oder des Lüftungsgitters.
Der Platz oberhalb und unterhalb eines Geräts ist oft der Bereich, in dem der Kabelkanal verläuft; prüfen Sie daher, ob die Kanalkante außerhalb der Freizone liegt und nicht in sie hineinragt. Unter Korrektur eines überladenen Schaltschranklayouts wird anhand eines Praxisfalls erläutert, wie ein Netzteil von Kabelkanälen eingekreist ist und warum das Kürzen des Kanals oder das Hinzufügen eines Lüfters den Abstand nicht wiederherstellt. Abstände addieren sich zudem über eine Reihe hinweg: Eine Reihe aus vier Netzteilen verliert durch seitliche Zwischenräume mehr Breite als erwartet.
Wärmezonen: Was oben und was unten platziert wird
Warme Luft sammelt sich am oberen Ende eines geschlossenen Gehäuses. Anwendungstechniker, die für Control Design schreiben, geben diese Layoutregeln vor:
- Montieren Sie wärmeempfindliche Bauteile im unteren Bereich des Gehäuses, wo es kühler ist, und halten Sie sie so weit wie möglich von wärmeerzeugenden Komponenten fern.
- Wärmeerzeugende Geräte gruppieren, um die Wärmeabfuhr zu erleichtern.
- Montieren Sie wärmeerzeugende Komponenten wie Transformatoren, Drosseln und Antriebe nach Möglichkeit außerhalb des Gehäuses.
- Beachten Sie die vom Komponentenhersteller empfohlenen Abstände und positionieren Sie die Komponenten so, dass sie den Luftstrom so wenig wie möglich behindern. Abstandshalter, die die Schienen von der Montageplatte abheben, sowie Geräte an den Seitenwänden können den Luftraum vergrößern.
In einem abgedichteten NEMA 4X-type Gehäuse muss die Wärme über die Wände abgeführt werden; daher kann das Layout ein Gehäuse, das für die thermische Last zu klein dimensioniert ist, nicht kompensieren. Überprüfen Sie zunächst die Gesamtsituation mit der Gehäusewärmeberechnung und nutzen Sie dann das Layout, um Hotspots von den empfindlichen Komponenten fernzuhalten.
Leistungs- und Signalleitungen getrennt halten
Störungen koppeln von Starkstromleitungen in parallel verlaufende Signal- und Kommunikationskabel ein. Ein weit verbreiteter Verdrahtungs- und Erdungsleitfaden eines großen Automatisierungsherstellers (Ausgabe 1998) unterteilt Leiter in Kategorien: Kategorie 1 für Steuer- und Wechselstromleitungen, Kategorie 2 für Analog-, Kleinspannungs-Digital- und Kommunikationskabel, Kategorie 3 für Verbindungen zwischen Systemkomponenten im Gehäuse. Für Kabel der Kategorie 2 nennt er folgende Mindestabstände zu Leitern der Kategorie 1:
| Leistungsleiter | In durchgehenden Metallkabelkanälen oder Leerrohren | Nicht in Metall-Kabelkanälen oder -Rohren |
|---|---|---|
| Kategorie 1 Leiter unter 20 A | 0.08 m (3 Zoll) | 0.15 m (6 Zoll) |
| AC-Leitungen mit 20 A oder mehr, bis zu 100 kVA | 0.15 m (6 Zoll) | 0.3 m (1 ft) |
| AC-Leitungen über 100 kVA | 0.3 m (1 ft) | 0.6 m (2 ft) |
Dieselbe Richtlinie besagt, dass Signalkabel, die Stromleitungen kreuzen müssen, dies im rechten Winkel tun sollten und dass die Abstände lediglich der Störfestigkeit dienen: Lokale Vorschriften regeln die Sicherheit. Innerhalb eines Gehäuses bedeutet dies in der Regel einen separaten Kabelkanal für Analog- und Netzwerkkabel auf der gegenüberliegenden Seite der Schiene von der Stromverkabelung sowie nach Kategorien gruppierte Feldklemmen. Wenn die eigenen Anschlüsse eines Geräts enger beieinander liegen als der Abstand, wird dies von der Richtlinie akzeptiert.
Türgeräte und spannungsführende Teile an der Tür
Drucktaster, Meldeleuchten, Wahlschalter, Messgeräte und Anzeigen in der Tür ragen in das Gehäuse hinein. Beim Schließen der Tür müssen sie an allen Betriebsmitteln auf der Montageplatte vorbeigehen, und ihre Verdrahtung benötigt eine flexible Schleife an der Scharnierseite. Messen Sie die Tiefe der einzelnen Geräte hinter der Tür im Vergleich zur nutzbaren Tiefe und halten Sie hohe Geräte auf der Platte von dem Bereich hinter den Turgaräten fern. Der Leitfaden für Ausschnitte und Verschraubungen behandelt Lochgrößen für 22- und 30-mm-Befehlsgeräte sowie HMI-Ausschnitte.
Spannungsführende Klemmen an der Innenseite einer Tür stellen bei geöffnetem Zustand ebenfalls eine Berührungsgefahr dar. Laut einer Zusammenfassung der NFPA 79-2024 durch ein Prüflabor schließt der präzisierte Anwendungsbereich von Klausel 6.2.3.1 spannungsführende Teile an der Innenseite von Türen oder Abdeckungen ausdrücklich ein; der Berührungsschutz gilt als wirksam, wenn ein Gelenk-Prüffinger von 12.5 mm (1/2 Zoll) diese nicht berühren kann. Eine neue Klausel 6.2.3.1.1 verlangt Schutz gegen unbeabsichtigten direkten Kontakt selbst dann, wenn der Zugriff durch Schlüssel, Werkzeug oder einen verriegelten Trennschalter kontrolliert wird. Fingersichere Klemmen, Abdeckungen und Schranken lösen dieses Problem. Wenn Geräte auf einer leitfähigen Tür montiert sind, ist zudem eine Erdungslitze erforderlich; siehe den Erdungsleitfaden.
Wartungsraum innen und außen
Ein passendes Layout ist erst dann fertig, wenn jemand daran arbeiten kann. Lassen Sie im Inneren genügend Platz, um jede Klemmschraube mit einem Schraubendreher zu erreichen, Beschriftungen abzulesen und ein Gerät auszutauschen, ohne die benachbarten Geräte demontieren zu müssen. Prüfen Sie außen den Türöffnungsradius und den Arbeitsbereich vor dem Gehäuse. NEC 110.26(A) (2020 und 2023 Ausgaben) schreibt einen Arbeitsbereich vor Geräten vor, die im unter Spannung stehenden Zustand untersucht, eingestellt, gewartet oder instand gehalten werden müssen, einschließlich eines Türöffnungsradius von mindestens 90 Grad; die Tiefe richtet sich nach Spannung und Umgebungsbedingungen. Unser Beispiel mit den Maßen 24 × 20 × 8 in weist auf seiner Referenzzeichnung einen Türöffnungsradius von 511.3 mm (ca. 20.1 in) auf. Überprüfen Sie die Ausgabe, die in Ihrem Zuständigkeitsbereich durchgesetzt wird.
Bevor Sie bestellen, projizieren Sie Ihren Aufbau auf den Umriss der Montageplatte aus dem Referenz-CAD auf der jeweiligen Produktseite, prüfen Sie die Tiefe im Verhältnis zur Tür und lassen Sie Platz für Hutschienen und Kabelkanäle. Der Leitfaden für kundenspezifische Gehäuse zeigt, welche Angaben bei abweichenden Abmessungen benötigt werden.
Individuelle Konfigurationen. NEMA4 Enclosure fertigt maßgeschneiderte Gehäuse aus einem Stück in 304 und 316L Edelstahl, pulverbeschichtetem Kohlenstoffstahl, Aluminium, Polycarbonat und GFK her, geliefert innerhalb von 10 Werktagen nach Freigabe der Zeichnung. Wenn Ihre Anordnung Öffnungen in der Tür oder den Wänden benötigt, schneiden wir diese für Sie aus; senden Sie die Positionen mit Ihrer Anfrage für ein Angebot. Wandgehäuse in 304 und 316L sind vom Hersteller als NEMA 4X / IP66 eingestuft; nicht UL-gelistet.
Häufig gestellte Fragen
Welche DIN-Schienen-Größe ist Standard?
Die in IEC 60715 definierte 35-mm-Hutschiene als Profil 35 × 7.5 mm oder als tieferes Profil 35 × 15 mm. Kleinere Miniatur-Tragschienen mit 15 × 5.5 mm sind für kleines Zubehör erhältlich.
Wie stark darf ein Kabelkanal gefüllt werden?
Kabelkanalhersteller basieren ihre Fülltabellen auf einem Maximum von 50% des Innenquerschnitts unter Bezugnahme auf NFPA 79. In der Praxis lassen runde Kabel Luftspalte; planen Sie daher mit weniger als diesem Wert und halten Sie Reservekapazität für Änderungen bereit.
Kann eine DINschiene als Erdung verwendet werden?
Nicht standardmäßig. Schienen sind mechanische Befestigungen, und IEC 60715:2017 überlässt die Schutzleiterfunktion einer Schiene der jeweiligen Produktnorm. Verbinden Sie die Schiene mit der Montageplatte und dem Erdbus und befolgen Sie die Anleitung des jeweiligen Geräts.
Wie groß sollte der Abstand zwischen Leistungs- und Signalkabeln sein?
Ein weit verbreiteter Automatisierungsleitfaden nennt 3 Zoll von Stromleitern unter 20 A, wenn sich das Signalkabel in einem geschlossenen Metall-Kabelkanal befindet, und 6 Zoll, wenn dies nicht der Fall ist; für stärkere Stromleitungen gelten größere Abstände. Kreuzen Sie Stromleitungen im rechten Winkel.
Wo sollten heiße Geräte auf der Montageplatte platziert werden?
Gruppieren Sie Wärmequellen zusammen und platzieren Sie hitzeempfindliche Geräte tief und fern von diesen, oder verlagern Sie Transformatoren und Antriebe aus dem Gehäuse heraus. Halten Sie stets die vom Gerätehersteller spezifizierten Abstände ein.
Quellen
- IEC 60715:2017, Abmessungen von Niederspannungsschaltgeräten und -Steuergeräten – Normgerechte Montage auf Schienen (Titel, Ausgabe, technische Änderungen)
- Wikipedia, "DIN-Schiene" (Profilbezeichnungen, Material, nur mechanische Unterstützung)
- Panduit, Umfassende Kabelkanallösungen, WDSG03 (50 % Füllgrad nach NFPA 79 13.5.2, flammwidriger Kanal nach NFPA 79 13.3.1)
- PULS, Datenblatt für CS5.241 24 V DIN-Schienen-Netzteil (Einbauabstände, Ausrichtung)
- Steuerungsdesign, „Überfüllte Schaltschränke: hitzige Diskussion“ (Komponentenplatzierung zur Wärmeabfuhr)
- Steuerungsdesign, „Experten äußern sich zu Best Practices für Schaltschrankgehäuse“ (Reserveplatz)
- Rockwell Automation, Richtlinien für die Verdrahtung und Erdung in der industriellen Automatisierung, Publikation 1770-4.1 (Leiterkategorien und Abstände)
- Intertek, NFPA 79-2024 Aktualisierung, Teil 3 (spannungsführende Teile an Türen, Abschnitte 6.2.3.1 und 6.2.3.1.1)
- NFPA 70, National Electrical Code (kostenloser Lesezugriff): 110.26, 312.6
- EC&M, "NEC-Anforderungen für Arbeitsabstände" (110.26 Türöffnung)
