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Auslegung elektrischer Antriebe

Motorauslegung unter Schutzgesichtspunkten

Explosionsschutz

Motoren werden zum Teil in explosionsgefährdeten Bereichen betrieben. Diese Bereiche sind durch das Vorhandensein einer explosiven Atmosphäre in gefährlicher Menge gekennzeichnet. Eine explosive Atmosphäre entsteht u. a. durch

Schlagwetter in Bergwerken
explosive Gase in Maschinen und Anlagen
explosive Staubgemische in Maschinen und Anlagen

Durch besondere Schutzmaßnahmen wird verhindert, dass es zur Entzündung der explosiven Atmosphäre kommt. Die Motoren für explosionsgefährdete Bereiche sind mit entsprechenden Angaben zu ihren Einsatzbereichen und Schutzgraden versehen.

Hinweis:
Die Normung zum Explosionsschutz ist im Augenblick im Umbruch begriffen. Die nachfolgenden Angaben dienen der Orientierung und sind deshalb ohne Gewähr. Für konkrete Auslegungen sind die aktuellen Normen heranzuziehen.

Die Systematik des Explosionsschutzes nach ATEX 100a ist nachfolgend auszugsweise dargestellt

Gruppe	I Unter-Tage-Einsatz (Bergbau)		II Über-Tage-Einsatz
Kategorie	M1	M2	1		2		3
Explosive Atmosphäre	wird nicht betrachtet		G (Gas)	D (Staub)	G (Gas)	D (Staub)	G (Gas)	D (Staub)
Zone			0	20	1	21	2	22
Zündschutzart			für Motoren nicht relevant		d, e, i, p		nA
Explosionsgruppe (bei Zündschutzart "d")					IIA, IIB, IIC
Temperaturklasse					T1 bis T6

Die Kategorie gibt an,

welcher Schutzgrad erreicht wird
durch welche Maßnahmen der Schutzgrad erreicht wird und
unter welchen Betriebsbedingungen der Schutzgrad erreicht wird

Kategorie	Schutzgrad	Maßnahme	Betriebsbedingung
M1	sehr hoch	zwei unabhängige Schutzmaßnahmen, zwei unabhängige Fehler dürfen auftreten	Geräte bleiben bei explosiver Atmosphäre in Betrieb
M2	hoch		Geräte werden bei explosiver Atmosphäre abgeschaltet
1	sehr hoch	zwei unabhängige Schutzmaßnahmen, zwei unabhängige Fehler dürfen auftreten, für normale und fehlerhafte (seltene) Betriebszustände	Geräte bleiben bei explosiver Atmosphäre in Betrieb
2	hoch	eine Schutzmaßnahme, ein Fehler darf auftreten, für normale und fehlerhafte Betriebszustände	Geräte bleiben bei explosiver Atmosphäre in Betrieb
3	normal	für normale Betriebszustände	Geräte bleiben bei explosiver Atmosphäre in Betrieb

Die Zone gibt den Gefährdungsgrad eines Maschinen- oder Anlagenabschnittes bezüglich

der Häufigkeit und
der Dauer

des Auftretens von explosiver Atmosphäre an. Die Einteilung der Maschine oder Anlage in entsprechende Zonen nimmt der Betreiber vor.

Zone		Häufigkeit und Dauer des Auftretens von explosiver Atmosphäre
Gas	Staub
0	20	ständig, langzeitig
1	21	gelegentlich bei Normalbetrieb
2	22	selten, kurzzeitig

Die Temperaturklasse wird neben der Zoneneinteilung für die Risikoabschätzung benötigt. Sie ergibt sich aus der Zündtemperatur des explosiven Gasgemisches.
Die Temperaturklasse legt die zulässige Grenztemperatur für das Betriebsmittel fest. Durch Auswahl eines Motors mit der entsprechenden Temperaturklasse wird sichergestellt, dass aufgrund der Erwärmung des Motors keine Zündung des Gasgemisches erfolgt.

Temperaturklasse	Grenztemperatur
T1	max. 450 °C
T2	max. 300 °C
T3	max. 200 °C
T4	max. 135 °C
T5	max. 100 °C
T6	max. 85 °C

Neben der Temperatur des Motors kann auch das Auftreten von Funkenbildung zur Zündung der explosiven Atmosphäre führen. Schutzmaßnahmen, die die Funkenbildung oder die Zündung der explosiven Atmosphäre trotz auftretender Funken vermeiden, werden durch die Zündschutzart klassifiziert.

Zündschutzart		Beschreibung	Anwendung bei Motoren
Kurz- zeichen	Name	Beschreibung	Anwendung bei Motoren
d	Druckfeste Kapselung	Zündfähige Komponenten werden in einem druckfesten Gehäuse eingeschlossen. Die explosive Atmosphäre kann eindringen und sich ggf. entzünden. Eine Übertragung des Explosion nach Außen wird jedoch verhindert.	Wo betriebsmäßig Funken entstehen: Kommutatoren Schleifringe mechanische Bremsen
e	Erhöhte Sicherheit	Besondere Maßnahmen bei der Motorkonstruktion verhindern das Auftreten von unzulässigen Temperaturen und die Funkenbildung Z. B: großzügige Luft- und Kriechstrecken hochwertige Isolierstoffe Zusätzlich werden mit externen Motorschutzschaltern oder Temperaturüberwachungen fehlerhafte Betriebszustände (z. B. Motor blockiert) abgesichert.	Für Motoren, bei denen betriebsmäßig keine Funken entstehen
i	Eigensicherheit	Die Energie wird so begrenzt, dass im Fehlerfall keine Zündung der explosiven Atmosphäre durch Funken oder erhöhte Temperatur möglich ist.	Sensorik zur Überwachung des Motors (Kaltleiter usw.)
nA	Nicht funkend	wie "e", aber ohne Betrachtung des Fehlerfalles	Für Motoren, bei denen betriebsmäßig keine Funken entstehen
p	Überdruckkapselung	Zündfähige Komponenten werden mit einem Schutzgas (z. B. Luft) unter Überdruck betrieben. Die explosive Atmosphäre kann nicht eindringen und sich nicht entzünden.	Große Motoren

Die Explosionsgruppe ist für die Zündschutzart "d" (Druckfeste Kapselung) von Bedeutung. Sie gibt die Fähigkeit des explosiven Gasgemisches zum Zünddurchschlag an. Durch eine entsprechend kleine Grenzspaltweite muss sichergestellt werden, dass eine Explosion im Inneren des druckfest gekapselten Raumes nicht nach Außen durchschlägt.

Explosionsgruppe	Grenzspaltweite
IIA	größer/gleich 0,9 mm
IIB	0,5 mm bis 0,9 mm
IIC	kleiner 0,5 mm

Hinweis:
Auch mechanische (nichtelektrische) Antriebskomponenten wie Getriebe, Kupplungen usw. sind in den Explosionsschutz einzubeziehen. Für sie gelten eigene Zündschutzarten.

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