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Elektrische Sicherheit - Überspannungskategorien   

Achten Sie bei der Wahl Ihres Messgeräts darauf, dass es die für Ihre Anwendung vorgeschriebene Sicherheitskategorie erfüllt!

In dem Maße, in dem Verteilungssysteme und Lasten immer komplexer werden, nimmt auch die Wahrscheinlichkeit von transienten Überspannungen zu. Motoren, Kondensatoren und Umrichter, wie sie z.B. in Antrieben mit regelbarer Drehzahl enthalten sind, können Spannungsspitzen erzeugen. Blitzeinschläge in Freileitungen sind selten, führen aber zu extrem
gefährlichen hochenergetischen Transienten. Wenn Sie Messungen an elektrischen Systemen vornehmen, stellen diese Transienten eine “unsichtbare” und weitgehend unvermeidbare Gefahr dar. Sie treten regelmäßig in Niederspannungs- Stromkreisen auf und können Spitzenwerte von mehreren Tausend Volt erreichen. Um gegen Transienten geschützt zu sein, muss bei der Konstruktion von Messgeräten von vornherein der Sicherheit genügend Aufmerksamkeit gewidmet werden.

Überspannungs-kategorie Anwendungsbereiche in Kürze Beispiele
CAT IV
(600V)
Drei Phasen am Elektrizitätswerkanschluss, alle Freileitungen
  • Bezieht sich auf den “Ursprung der Installation”; d.h. die Stelle, an der die Niederspannungsverbindung mit dem Elektrizitätswerk hergestellt wird.
  • Elektrizitätsmesser, primäre Überstrom-Schutzvorrichtungen.
  • Im Freien und Zuführung der Versorgungskabel, Versorgungsleitungen vom Anschlusspunkt zum Gebäude, Verbindung zwischen Messgerät und Schalttafel.
  • Freileitungen zu einzelnen Gebäuden, Erdkabel zu Wasserpumpen.
CAT III
(600V/1000V)
Drei-Phasen-Verteilung einschließlich einphasiger kommerzieller Beleuchtung
  • Geräte in Festinstallationen, z.B. Schaltgeräte und mehrphasige Motoren.
  • Sammelschienen und Speisekabel in industriellen Werken.
  • Speisekabel und kurze Zuleitungen, Verteilungstafeln.
  • Beleuchtungssysteme in größeren Gebäuden.
  • Steckdosen für große Lasten mit kurzen Leitungen zur Zuführung der Versorgungsenergie.
CAT II
(600V/1000V)
Einphasige Lasten, die mit der Steckdose verbunden sind
  • Haushaltsgeräte, portable Werkzeuge und ähnliche Lasten.
  • Steckdosen und lange Abzweigleitungen.
  • Steckdosen, mehr als 10 Meter von CAT-III-Quelle entfernt.
  • Steckdosen, mehr als 20 Meter von CAT-IV-Quelle entfernt
CAT I
(600V/1000V)
Elektronik
  • Geschützte Elektronikvorrichtungen.
  • Geräte, die an Stromkreise angeschlossen werden, in denen Vorkehrungen getroffen wurden, um transiente Überspannungen auf einen niedrigen Pegel zu begrenzen.
  • Jede Hochspannungsquelle mit geringer Energie, die von einem Transformator mit hoher Wicklungszahl abgeleitet wurde, zum Beispiel der Hochspannungsteil eines Kopierers.


Wer entwickelt Sicherheitsnormen ?

Die IEC (International Electrotechnical Commission) entwickelt international gültige Normen für die Sicherheit von elektrischen Mess-, Steuer-, Regel- und Laborgeräten. Die IEC 61010-1 wurde als Grundlage für die folgenden nationalen Normen verwendet:
  • US ANSI/ISA-S82.01-94
  • Kanada CAN C22.2 Nr. 1010.1-92
  • Europa EN 61010-1:2001


Überspannungskategorien

Die Norm IEC 61010-1 spezifiziert Überspannungskategorien auf der Basis des Abstandes des Geräts von der Stromversorgungsquelle (siehe Bild & Tabelle oben) und der natürlichen Dämpfung von transienter Energie, die in einem elektrischen Verteilungssystem auftritt.Bei höheren Kategorien ist der Abstand zu der Stromversorgungsquelle kleiner, so dass ein besserer Schutz erforderlich ist. Innerhalb jeder Installationskategorie gibt es Spannungs- klassifikationen. Diese Kombination aus Installationskategorie und Spannungsklassifikation bestimmt die maximale Transientenfestigkeit des Instruments.

Die Testprozeduren der IEC 61010 berücksichtigen drei Hauptkriterien: Arbeitsspannung, Spitzenimpuls-Transientenspannung (wird auch als Stoßspannung bezeichnet) und Quellenimpedanz. Diese drei Kriterien zusammen vermitteln Ihnen einen Eindruck von der tatsächlichen Spannungsfestigkeit eines Multimeters.

Innerhalb einer Kategorie geht eine höhere “Arbeitsspannung”, wie dies zu erwarten ist, mit höheren Transienten einher. Ein nach CAT III 600 V spezifiziertes Multimeter wird zum Beispiel mit 6.000-V-Transienten geprüft, während ein nach CAT III 1000 V spezifiziertes Multimeter mit 8.000-V-Transienten geprüft wird. So weit, so gut. Was nicht auf der Hand liegt, ist der Unterschied zwischen den 6.000-V-Transienten für CAT III 600 V und den 6.000-V-Transienten für CAT II 1000 V. Sie sind nicht identisch. Hier kommt die Quellenimpedanz ins Spiel. Das Ohmsche Gesetz (Spannung = Widerstand x Strom) besagt, dass die 2-Ω-Prüfquelle für CAT III den sechsfachen Strom der 12-Ω-Prüfquelle für CAT II hat. Das nach CAT III 600 V spezifizierte Multimeter bietet also einen deutlich besseren Transientenschutz als das nach CAT II 1000 V spezifizierte Multimeter, obwohl man denken könnte, dass seine so genannte “Spannungsspezifikation” niedriger ist.

Unabhängige Prüfungen sind der Schlüssel zur Erfüllung der Sicherheitsnormen

Wie können Sie wissen, ob Sie ein echtes CAT III oder CAT II Messgerät bekommen? Das ist leider nicht immer einfach. Die Hersteller haben die Möglichkeit, ihre Messgeräte selbst als CAT II oder CAT III einzustufen, ohne sie von unabhängiger Seite überprüfen zu lassen. Die IEC (International Electrotechnical Commission) entwickelt Normen, ist aber nicht für die Durchsetzung dieser Normen verantwortlich. Achten Sie auf das Symbol und die Listennummer eines unabhängigen Prüflabors wie z.B. UL, CSA, VDE, TÜV oder einer anderen anerkannten Zulassungsstelle. Dieses Symbol darf nur verwendet werden, wenn das Produkt die Prüfungen gemäß den Standards



dieses Labors bestanden hat, die auf nationalen oder internationalen Normen beruhen. UL 3111 beruht z.B. auf EN61010-1. Diese Prüfzeichen sind Ihre beste Möglichkeit, um sicherzugehen, dass das von Ihnen gewählte Messgerät tatsächlich auf Sicherheit überprüft wurde.