Bordenbouw
is een vak
Richtlijnen voor het ontwerpen en samenstellen van besturingskasten en verdeelsystemen
1
Bordenbouw
is een vak
Richtlijnen voor het ontwerpen en samenstellen van besturingskasten en verdeelsystemen
De nieuwste regelgeving voor het ontwerpen en 足samenstellen van besturingskasten en verdeelsystemen
Bordenbouw is een vak Bordenbouw vereist niet alleen elektrische kennis en mechanische knowhow, beide moeten ook perfect gecombineerd worden. Van de ontwerpfase tot en met de productiefase, met het oog op later onderhoud. Bovendien moeten bordenbouwers voortdurend rekening houden met de snel evoluerende normen en eisen. Geen gemakkelijke opgave. Met dit boek delen EPLAN en Rittal hun kennis over deze materie met u. We houden u ook op de hoogte van bepaalde nieuwe normen en eisen in uw sector. Op die manier willen we u helpen om uw bedrijf voor te bereiden op toekomstige uitdagingen. Dit boek is gebaseerd op de editie van onze Nederlandse collega’s. Zij brachten als eerste dit concept uit voor de Nederlandse markt. Wij willen hen, en in het bijzonder Jan Hartman, bedanken voor het geleverde werk.
Nico De Baerdemaeker, National Operation Manager, EPLAN België Danny Forré, Product Manager, Rittal België
Colofon Dit is een uitgave van Rittal nv EPLAN NV/SA Stokkelaar 8 Bosstraat 54 9160 Lokeren 3560 Lummen Telefoon: 09 353 91 11 013 53 96 96 Redactie Jisca Wemmers, Richard Tenhagen en Jan Hartman, Nico de Baerdemaeker en Danny Forré Foto’s op locatie bij Snijders Elektrotechniek B.V., SPL B.V., Dynamics BVBA en Terberg Control Systems B.V. Modderkolk Project & Maintenance, Phoenix Contact GmbH Foto voorzijde Een Rittal TS 8 kast. Bij de besturing op de deur is gekozen voor een bediening van twee productielijnen, die afzonderlijk van elkaar uitgeschakeld kunnen worden door middel van een noodstop. Vormgeving, opmaak en druk Coers & Roest Ontwerpers BNO | Drukkers BV, Arnhem 1e druk 2012 2e druk 2013
4
Inhoud 05
Rittal en bordenbouw
11
Schakelkasten bouwen is een vak
23
Het perfecte klimaat in uw behuizing
31
De softwaretool voor het ontwerpen van stroomverdelingsborden
35
Praktische EMC tips bij opbouw en installatie
41
Een leidend ontwerpsysteem: de voeding voor elke elektrische schakelkast
Bordenbouw
is een vak
5
6
Rittal en bordenbouw Rittal informeert de branche ‘Machine- en Bordenbouwers’ over regelgeving, veiligheid, ontwerp en een optimale en kostenbesparende opbouw van schakelkasten. Hoewel er geen studieboeken zijn geschreven over het samenstellen van schakelkasten, verdeelsystemen en besturingskasten, zijn een aantal zaken van groot belang.
7
Vanaf eind 2014 hebben we alleen nog te maken met de nieuwe norm Door digitaliseren van het ontwerp, sneller en foutloos een besturingskast samenstellen Nieuwe norm IEC 61439
fen. Edgar Hoogakker (Rittal bv) en Danny Forré
Actueel is de overgang van de bestaande IEC
(Rittal nv) (Product Managers Klimatisering) leg-
60439- naar de nieuwe IEC 61439-norm. Wat
gen in het artikel uit hoe u de temperatuur in een
betekent dit voor de bouwers van schakelkasten,
schakelkast via formules of met behulp van de
verdeelsystemen en besturingskasten? Vanaf
Therm-software kunt berekenen.
eind 2014 hebben we alleen nog te maken met de nieuwe norm. Roel Ritsma, Entheq Technology
Rittal Power Engineering:
Group (voorzitter van de normcommissie
Softwaretool voor stroomverdeling fungeert
Laagspanningsschakelmateriaal en lid van de
in combinatie met het TS 8-platform als
IEC-werkgroep) weet wat dat betekent voor de
aanvulling op de IEC 61439-norm
bordenbouwers. In zijn artikel gaat hij in op de
Bij het ontwerpen van energieverdelers/bestu-
belangrijkste veranderingen.
ringskasten is het belangrijk de richtlijnen te volgen die voor deze kasten gelden. Doordat
8
Levensduur van componenten is sterk
processen complexer worden en zaken zoals
afhankelijk van de temperatuur in de
besturing en energieverdeling steeds meer met
schakelkast
elkaar zijn verstrengeld, wordt het steeds lastiger
Voor de betrouwbaarheid van een installatie is
om de juiste componenten voor de bouw van de
het van belang een schakelkast te bouwen die
verdeler bij elkaar te zoeken.
is voorzien van een goede temperatuurhuishou-
Volgens René Stenfert (Rittal bv) en Wim Van den
ding. Componenten worden weliswaar
Eynde (Rittal nv) (Product Managers Stroomverde
steeds compacter ontworpen, maar tegelijkertijd
ling) is een goed softwarepakket onontbeerlijk bij
dissiperen ze meer warmte. Rekening houdend
dat proces. Rittal is bij de ontwikkeling van zijn
met de nieuwe IEC 61439-norm is het vereist om
energieverdelers gelijktijdig gestart met de op-
de temperatuur in de schakelkast te berekenen
bouw van het softwarepakket Power Engineering,
en relevante of noodzakelijke maatregelen te tref-
dat op eenvoudige wijze o ndersteuning
Uw aanspreekpartners op het terrein. Het salesteam van Rittal België en EPLAN België:
Guy Willems EPLAN NV/SA
Roel van Roy EPLAN NV/SA
Peter Claessens Rittal nv
Geert Lambeets Rittal nv
Laurent Silan EPLAN NV/SA
Philippe De Wulf Rittal nv
Romain Vinchent Rittal nv
Stijn Van Houtte Rittal nv
9
10
biedt bij de engineering van laagspanningsbor-
systemen) zien welke mogelijkheden er in de
den.
praktijk zijn.
De EMC-opbouw van de schakelkast
Systeemoplossingen voor het sneller
Elektromagnetische compatibiliteit (EMC) staat
ontwerpen en bouwen van besturingskasten
voor het vermogen van een elektrisch systeem
De grootste uitdaging waar bordenbouwers de
om naar behoren te blijven functioneren in een
komende jaren voor staan, is om sneller een fout-
omgeving waarin sprake is van elektromagneti-
loze schakelkast samen te stellen. Het is daarbij
sche velden, zonder deze omgeving - waar ook
van belang dat het werk van verschillende afde-
andere systemen toe behoren - ontoelaatbaar te
lingen (bijvoorbeeld ontwerp, werkvoorbereiding
beïnvloeden. In een schakelkast is het vaak niet
en realisatie) beter op elkaar wordt afgestemd.
eenvoudig om dit te realiseren. Met behulp van de
Een gemeenschappelijk platform is in dit traject
Nederlandse praktijkrichtlijn NPR-IEC/TR 61000-
essentieel.
5-2 ‘Elektromagnetische compatibiliteit (EMC) -
Nico De Baerdemaeker, (National Operation
deel 5: Installatie- en mitigatierichtlijnen’ laat Jan
Manager EPLAN NV/SA) legt in zijn artikel onder
Hartman (Rittal BV) (Product Manager Kast
andere uit hoe iedere bordenbouwer en ook
足iedere bordenbouwafdeling nog potentieel heeft
bouwers. Voor verdere suggesties staan wij open.
om zijn realisatieproces en engineering te verbe-
Het centrale thema blijft dat we ook in de toe-
teren.
komst aan de normen moeten voldoen, als leidraad om veilige oplossingen te realiseren.
Bordenbouw in de toekomst
Door gebruik te maken van beschikbare software,
Met het verdwijnen van de "babyboomers" uit de
kwalitatief hoogwaardige materialen, optimale
branche bordenbouw zal de ervaring plaats gaan
vakkennis bij de bordenbouwer, kunnen fouten en
maken voor handzame gedrukte en digitale infor-
de daaraan gekoppelde gevolgschade worden
matie. Deze informatie moet dan wel voorhanden
voorkomen.
zijn. Met de uitgave van dit boek is hier een start mee gemaakt. Rittal zal daarnaast relevante infor-
Veel leesplezier!
matie in de vorm van seminars en websites blijven verzorgen voor de huidige en nieuwe borden足
Systeemoplossingen voor het sneller ontwerpen en bouwen van besturingskasten
11
12
Roel Ritsma, Entheq Technology Group (Voorzitter van de Nederlandse normcommissie laagspannings-schakelmateriaal en lid van de IEC-werkgroep)
Schakelkasten bouwen is een vak Nieuwe IEC 61439-norm geeft meer aanwijzingen voor samenbouw Schakelkasten, verdeelsystemen en besturingskasten zijn benamingen die in essentie allemaal op hetzelfde duiden: de samenbouw van elektrische componenten in ĂŠĂŠn kast. Op het eerste zicht lijkt dat misschien eenvoudig: het is een kwestie van componenten vastzetten, draden aansluiten en afdekplaten aanbrengen. Maar als je nadenkt over waar allemaal rekening mee moet worden gehouden om een veilig en betrouwbaar product te maken, blijkt het echt niet zo simpel te zijn. Sterker nog, ik durf best de stelling neer te leggen dat het bouwen van een veilige en betrouwbare schakelkast een vak is.
13
22.32 uur Bij de brandweerpost in het centrum komt een automatische brandmel ding binnen van een gallerie. Het uitgerukte team bereikt om 22.43 uur het betreffende pand en stelt vast dat de verlichting is uitgevallen. Er is sprake van een sterke brandlucht en door de ruiten wordt in het pand rookontwik keling vastgesteld. Daar de gealarmeerde galeriehouder nog niet ter plaatse is, verschaft de brandweer zich toegang tot het pand door de deur te force ren. De bron van de rookontwikkeling blijkt de schakelkast te zijn. De begin nende brand kan snel en eenvoudig worden geblust. Nader onderzoek levert op dat de oorzaak van de brand een te dun gedimensioneerde draad doorsnede van de nul-geleider in de schakelkast is. Die heeft uiteindelijk tot kortsluiting geleid.
Het scenario hierboven is een voorbeeld van wat er kan gebeuren als een schakelkast niet goed is ontworpen. Branden veroorzaakt door elektriciteit, in de volksmond altijd onder de noemer ‘kortsluiting’ geschaard, komen meer dan eens voort uit overbelasting door foutief ontwerp of foutief gebruik. De nieuwe norm voor schakelkasten is de IEC 61439-reeks. Voordat ik inga op de vraag waarom er een nieuwe norm is gekomen en uitleg welke eisen er in die norm w orden gesteld, is het goed om stil te staan bij het gebruik ervan.
“Een producent mag ook zelf ‘bedenken’ hoe aan de essentiële eisen van de richtlijn wordt voldaan” 14
In tegenstelling tot wat soms wordt gedacht, is de
In de betreffende richtlijn wordt echter wel gerefe-
toepassing van normen in het algemeen niet ver-
reerd aan normen, en dat is van belang. Over het
plicht. Voor producten als schakelkasten is
algemeen gaat men er vanuit dat als volgens de
het wettelijk verplicht om aan de Europese richtlij-
gerefereerde normen wordt gehandeld, in princi-
nen te voldoen. De meest belangrijke op dit
pe ook aan de essentiële eisen van de richtlijn is
gebied zijn de Laagspanningsrichtlijn en de EMC-
voldaan. Dat is in geval van calamiteiten of con-
richtlijn. In tegenstelling tot wat veel mensen den-
flicten wel zo gemakkelijk: als een product vol-
ken, hoort de Machinerichtlijn niet thuis in dit
gens een gerefereerde norm is gebouwd, dient de
rijtje. De genoemde richtlijnen die op Europees
klagende partij aan te tonen dat niet aan de
niveau zijn opgesteld, zijn conform Europese
essentiële eisen van de richtlijn is voldaan. Dit
afspraken omgezet in nationale wetgeving. De
wordt wel de ‘omgekeerde bewijslast’ genoemd,
eisen in de richtlijnen hebben echter een globaal
maar de verplichting tot de norm bestaat niet. Een
karakter. Zo stelt de Laagspanningsrichtlijn in
producent mag ook zelf ‘bedenken’ hoe aan de
essentie dat een elektrisch product elektrisch vei-
essentiële eisen van de richtlijn wordt voldaan,
lig moet zijn. Over de manier waarop die veilig-
echter bij het niet hanteren van een gerefereerde
heid moet worden bereikt, wordt in de tekst van
norm is de omgekeerde bewijslast niet meer van
de richtlijn geen gedetailleerde uitleg gegeven.
toepassing.
15
“Een verdeelsysteem is een samenstelsel van een of meer laagspanningsschakeltoestellen”
Normen voor schakelkasten
De Machinerichtlijn zegt, wederom eenvoudig
In de Laagspanningsrichtlijn en de EMC-richtlijn
gesteld, dat een machine met bewegende delen
wordt gerefereerd naar de ‘oude’ EN/IEC 60439-
mechanisch veilig moet zijn. Een besturingskast
reeks, en in de EMC-richtlijn bovendien ook al naar
als zodanig valt niet onder de Machinerichtlijn.
de nieuwe EN/IEC 61439-reeks.
Natuurlijk kan er een ventilator in de besturingskast
Deze voorschriften zijn van toepassing op verdeel-
zitten, maar dat zorgt er nog niet voor dat
systemen, in de volksmond ook wel ‘schakel
het een (deel)machine wordt. Toch is elektrische
kasten’ genoemd. In de beschrijving van het
veiligheid ook dan van belang.
toepassingsgebied van beide normen wordt een identieke definitie gegeven van wat een verdeel
De Machinerichtlijn refereert aan de
systeem is: “een verdeelsysteem is een samenstel
EN/IEC 60204-norm voor ‘elektrische u itrusting
van één of meer laagspanningschakeltoestellen,
van machines’. In het hoofdstuk over samenbouw
met de daarbij behorende stuur-, meet-,
noemt de EN/IEC 60204-norm met naam en toe-
beveiligings-, signalerings- en regelcomponenten,
naam de EN/IEC 60439-norm (en op korte termijn
volledig met alle inwendige elektrische en
zal de EN/IEC 61439-norm worden genoemd). Let
mechanische verbindingen en constructiedelen
wel dat het hier om elektrische veiligheid gaat.
samengebouwd”.
Veelal worden bouwers van besturingskasten om
Op basis van deze definitie is duidelijk dat zowel
een zogenoemde IIB-verklaring gevraagd. Dit is
een schakelkast als een besturingskast, en zelfs
een verklaring voor een deelmachine. Daar een
een werkschakelaar in een kastje, onder het toe-
besturingskast geen deelmachine is, is deze vraag
passingsgebied van de genoemde normen valt.
helemaal niet van toepassing. Sterker nog: zo’n IIB-verklaring kan helemaal niet worden afgegeven
Bouwers van besturingskasten van (elektrische)
‘voor iets wat het niet is’. In deze context zou om
machines krijgen regelmatig vragen aangaande de
een verklaring moeten worden gevraagd waarin
Machinerichtlijn.
staat dat aan de EN/IEC 61439-, of algemener, aan de EN/IEC 60204-norm wordt voldaan.
16
17
Het ontstaan van de nieuwe EN/IEC 61439-
Opbouw EN/IEC 60439 en EN/IEC 61439
reeks
Ter vergelijking is in figuur 1 de opbouw van
Het ontstaan van de nieuwe EN/IEC 61439-reeks
zowel de EN/IEC 60439-norm als de
gaat terug tot 1998. In dat jaar werd het voorstel
EN/IEC 61439-norm opgenomen. De
ingediend om de IEC 60439-norm radicaal te
EN/IEC 60439-norm wordt gekenmerkt door deel
wijzigen. Twee zaken werden daarbij met naam
1, dat een type verdeelsysteem beschrijft.
en toenaam genoemd:
De overige productdelen geven aan waar ze afwij-
1 De verandering van de structuur van het voor-
ken van deel 1, dan wel wanneer er specifieke
schrift. Achtergrond hiervan is dat de IEC
eisen zijn. Met name in EN/IEC 60439-2:
60439-norm in vergelijking met andere normen
voor busbarsystemen worden veel aparte eisen
een afwijkende opzet heeft.
gedefinieerd die specifiek van toepassing zijn.
2 Daarnaast, en dat is belangrijker, werd voorgesteld TTA (geheel typegekeurd verdeelsysteem)
De EN/IEC 61439-norm kenmerkt zich,
en PTTA (gedeeltelijk typegekeurd verdeelsys-
volledig volgens het originele veranderingsvoor-
teem) te elimineren uit het voorschrift en met
stel, door een algemeen deel 1 en de delen 2 tot
een duidelijkere wijze van verificatie te komen.
en met 6 die specifieke typen verdeelsystemen
De motivatie hierbij was dat er in het geval van
beschrijven. Op basis van de structuur volgt dat
PTTA in toenemende mate sprake was van ver-
EN/IEC 60439-1 wordt vervangen door
deelsystemen die niet aan de 60439-norm vol-
EN/IEC 61439-1 en -2.
deden (zoals de Engelsen het mooi zeggen: ‘compliance by lip rather than by fact’).
Het verwijderen van de termen TTA en PTTA
Bedacht moet worden dat het in het geval van
Waar de verandering van de structuur ‘redactio-
PTTA moeilijk is om overeenstemming te reali-
neel’ is, dat wil zeggen dat het bestaande op een
seren met de 60439-norm, omdat daar duidelij-
andere manier wordt opgeschreven, leidt
ke aanwijzingen in ontbreken.
het verwijderen van de termen TTA (geheel typegekeurde verdeelsystemen) en PTTA (gedeeltelijk
In januari 2009 is er na elf jaar een nieuwe norm
typegekeurde verdeelsystemen) tot een belangrij-
uitgekomen, in de twee delen IEC 61439-1 en
ke inhoudelijke verandering. Waar stonden deze
IEC 61439-2. Deze beide delen samen vervangen
termen voor?
de norm IEC 60439-1. De IEC 61439-norm is ook aangenomen als EN-norm en daarmee
• Geheel typegekeurde verdeelsystemen
conform Europese regelgeving tevens als
(‘TTA: type-tested assemblies’)
Nederlands of Belgische norm. De overgangs
Bij een geheel typegekeurd verdeelsysteem is
termijn (dat wil zeggen de termijn waarbinnen
het volledige verdeelsysteem, dus zowel alle
beide voorschriften naast elkaar geldig zijn) is in
afzonderlijke functionele delen als de volledige
2009 vastgesteld op vijf jaar. Dat betekent dat EN/
samenbouw, beproefd volgende de eisen van
IEC 60439-1 in november 2014 wordt terugge-
60439-1. Een eventueel andere samenbouw
trokken en niet meer van kracht is.
van het verdeelsysteem zal niet zodanig afwijken van de beproefde samenbouwen, dat het gedrag hierdoor beïnvloed wordt. Praktisch gezegd wordt er bij geheel typegekeurde
18
Figuur 1a Schematische opbouw IEC 60439
Deel 1: Geheel of gedeeltelijk aan typeproeven onderworpen samenstellingen EN-IEC 60439-1
‘Basis eisen’ maar ook productdeel Aanvullende eisen
EN-IEC
EN-IEC
EN-IEC
EN-IEC
60439-2
60439-3
60439-4
60439-5
Deel 2: Bijzondere eisen voor railkokersystemen Deel 3: Bijzondere eisen voor laagspanningsschakel- en verdeelinrichtingen Deel 4: Bijzondere eisen voor bouwkasten Deel 5: Bijzondere eisen voor inrichtingen bestemd voor verdeelkasten
in openbare netwerken
Figuur 1b Schematische opbouw IEC 61439
Deel 1: Laagspanningsschakel- en verdeelinrichtingen
Algemene regels
EN-IEC 61439-1
Alleen ‘basis eisen’
Aanvullende eisen EN-IEC
EN-IEC
EN-IEC
EN-IEC
EN-IEC
61439-2
61439-3
61439-4
61439-5
61439-6
aanvullende eisen Deel 2: Laagspanningsschakel- en verdeelinrichtingen - Vermogensschakel- en verdeelinrichtingen Deel 3: Laagspanningsschakel- en verdeelinrichtingen - Distributieborden Deel 4: Laagspanningsschakel- en verdeelinrichtingen - Bouwkasten Deel 5: Laagspanningsschakel- en verdeelinrichtingen - Verdeelkasten in openbare netwerken Deel 6: Laagspanningsschakel- en verdeelinrichtingen - Railkokersystemen
19
verdeelsystemen weinig of niets aan het toeval
Bovendien leidt het ontbreken van specifieke
overgelaten: de onderbouwing moet compleet
aanwijzingen ertoe dat de controleerbaarheid van
en volledig zijn getest.
PTTA een probleem is.
• Gedeeltelijk typegekeurde verdeelsystemen
Om aan te tonen of aan de eisen van het voor-
(‘PTTA: partially type-tested assemblies’)
schrift is voldaan, gaat de nieuwe EN/IEC 61439-
Bij een gedeeltelijk typegekeurd verdeel
norm uit van verschillende wijzen van verificatie:
systeem komen naast typegekeurde afzonder-
testen, opmeten, berekenen of het opvolgen van
lijke functionele delen als samengebouwd
ontwerpregels. Uitgangspunt hierbij is dat er
geheel ook niet-typegekeurde uitvoeringen
meer aanwijzingen voor samenbouw in acht moe-
voor. Van deze niet-typegekeurde uitvoeringen
ten worden genomen als er minder wordt getest.
dient formeel door middel van extrapolatie van
Doelstelling is in alle gevallen een kwalitatief veilig
een afwijkende beproefde uitvoering, bijvoor-
verdeelsysteem te waarborgen, waarbij het voor-
beeld door berekeningen, worden aangetoond
schrift betere en duidelijkere aanwijzingen geeft
dat ze voldoen aan de eisen van 60439-1.
voor de samenbouw.
Praktisch gezien is de onderbouwing van gedeeltelijk typegekeurde verdeelsystemen
Eisen in de EN/IEC 61439-norm
veel minder sterk dan die voor geheel typege-
Het verschil tussen EN/IEC 60439 en
keurde verdeelsystemen. De EN/IEC 60439-
EN/IEC 61439 is niet zozeer gelegen in de speci-
norm geeft namelijk geen aanwijzingen voor
fieke eisen, maar veel meer in de wijze waarop
hoe ‘extrapolatie’ moet plaatsvinden of hoe
wordt aangetoond dat aan de technische eisen is
‘berekeningen’ moeten worden uitgevoerd.
voldaan. Als voorbeeld wordt het thermisch
De uiteindelijke kwaliteit van de gedeeltelijk
gedrag van een schakelkast genomen.
typegekeurde verdeelsystemen is erg afhankelijk van de kennis en kunde van de fabrikant en
Een van de belangrijkste doelstellingen van de
van de kwaliteit van de toegepaste berekening.
norm is de totale dissipatie in de kast zodanig te begrenzen, dat de temperatuurstijging niet te
20
In de praktijk is het onderscheid tussen TTA en
groot wordt. Net als zijn voorganger stelt de
PTTA niet altijd gemakkelijk aan te geven. Zelfs bij
EN/IEC 61439-norm limieten aan de
specialisten is de manier waarop hiermee moet
temperatuurstijging binnen en buiten de kast.
worden omgegaan slechts ‘matglashelder’.
Voor het geval er niet wordt getest, worden nu
In België en Nederland wordt geen controle uitgevoerd of de schakel- en verdeelkasten daadwerkelijk aan de norm voldoen echter wel duidelijke berekeningsmethoden en
tot 630 A gaat. Dit is niet bedoeld om verificatie
aanwijzingen voor de doorsnede van de interne
door middel van berekening te ontmoedigen, de
bedrading gegeven.
regel vloeit voort uit de manier waarop individuele componenten volgens het componentenvoor-
Een mogelijke optie is dat een fabrikant van lege
schrift worden beproefd. Dat gebeurt in de open
kasten voor zijn product specificeert bij welke
lucht, met aan beide kanten een meter draad van
hoeveelheid dissipatie de luchttemperatuur in
de voorgeschreven dikte. Bij deze opstelling
de kast met 20 °C stijgt ten opzichte van de
wordt de component belast met zijn nominale
buitenlucht. Verder geven leveranciers van
stroom en de temperatuurstijging moet daarbij
componenten op hoeveel deze dissiperen en
binnen de voor de component vastgestelde
voor de verliezen in de interne bedrading worden
grenswaarden blijven. Deze test vindt echter wel
in het voorschrift aanwijzingen en waarden gege-
plaats onder gunstige omstandigheden, met vrije
ven. Als de som van de dissipatie van de inge-
convectie en relatief lange geleiders die bijdragen
bouwde componenten en de interne bedrading
aan het afvoeren van warmte. In een kast zitten de
beneden de kastspecificatie voor 20 °C blijft, is de
componenten veel dichter op elkaar gepakt. Een
samengebouwde kast goed.
belasting tot 80 procent beperkt de temperatuurstijging en dat levert voldoende marge op om de
Een tweede optie lijkt hier erg op, maar verwijst
onderlinge opwarming en slechtere koeling te
naar IEC 60890. Dat is een berekeningsmetho-
compenseren.
diek voor het bepalen van de gemiddelde temperatuurstijging van de lucht in een kast, rekening
Wat nogal eens wordt vergeten is het effect van
houdend met de opstelling, afmetingen, interne
de interne bedrading. De doorsnede van de
dissipatie, enzovoort.
kabels is essentieel. Waar veel bordenbouwers voor 63 A standaard een interne bedradingdoor-
Van belang is ook dat de EN/IEC 61439-norm bij
snede van 10 mm² toepassen, geeft de
het toepassen van berekeningen voorschrijft dat
EN/IEC 61439-norm hier specifieke aanwijzingen
componenten maar tot 80 procent
voor. Zo scheelt het nogal of je aders
van hun nominale waarde mogen worden belast.
bundelt, gescheiden houdt of gezamenlijk door
Ontwikkelaars zullen daarom soms een zwaarde-
een kabelgoot laat lopen. Bij het samenbouwen
re uitvoering moeten kiezen, bijvoorbeeld een
moet daar rekening mee worden gehouden.
800 A-voedingsschakelaar voor een systeem dat
De EN/IEC 61439-norm verwijst in dit kader naar
21
22
Schakelkasten bouwen was altijd al een vak, met de nieuwe IEC 61439-norm blijft dat zo
IEC 60364. Omdat het nu allemaal veel concreter
geen instantie die hier actief mee bezig is. Enige
is gemaakt, kunnen partijen gemakkelijk controle-
mate van handhaving is echter wel wenselijk,
ren of een kast aan de eisen voldoet. Daardoor
omdat delen van de markt voor schakelkasten
kan beter worden voorkomen dat de ene fabrikant
primair prijsgedreven zijn, en daarbij is het
alles correct volgens de eisen uitvoert, terwijl zijn
van groot belang dat de veiligheid wordt ge-
concurrent onder de prijs kan zitten door te dunne
waarborgd. In mijn inleiding poneerde ik de
interne bedrading te gebruiken.
stelling dat voor het bouwen van een goede schakelkast vakmanschap nodig is. De nieuwe
Handhaving
EN/IEC 61439-norm en de hierin opgenomen
In Nederland en België wordt geen controle uitge-
aanwijzingen voor samenbouw maken dat bor-
voerd waarbij gekeken wordt of schakel- en ver-
denbouwers en ook controlerende partijen kwali-
deelkasten daadwerkelijk aan de norm voldoen.
tatief beter kunnen handelen. Een schakelkast is
Zoals eerder aangegeven, was controle van
en blijft echter een complex product.
PTTA-systemen een zeer complexe zaak, omdat
Schakelkasten bouwen was altijd al een vak en
in de oude norm specifieke aanwijzingen ontbra-
ook met de nieuwe EN/IEC 61439-norm
ken. De huidige norm maakt de naleving van een
blijft dat zo.
aantal belangrijke eisen beter traceerbaar. Of er in de praktijk ook beter gecontroleerd zal worden, is maar de vraag, want er is in Nederland en België
Ve i l i g h e i d , b e t r o u w b a a r h e i d e n c o n t i n u ï t e i t : d e basisvoorwaarden als het gaat om uw elektrische installaties en machines. Als dat niet in orde is, houdt alles op. De Entheq Technology Group biedt alles wat u nodig heeft om dat te garanderen.Van inspecties en onderzoek tot asset management, (organisatie)advies en trainingen. Kwalitatief hoogstaand en breed inzetbaar. Alles bij elkaar vormt dit een expertise die ons bijzonder maakt. U kunt dus veilig op ons vertrouwen en u concentreren op uw core business. Niet voor niets luidt onze slogan: Adding safety and reliability. Stel dat maar eens op de proef!
Members
Adding Safety and Reliability
23
24
Edgar Hoogakker (Rittal bv) & Danny ForrĂŠ (Rittal nv) (Product Managers Klimatisering)
Het perfecte klimaat in uw behuizing Elektrische installaties worden steeds compacter en het aantal schakelingen per volume-eenheid neemt toe. Als gevolg daarvan wordt de warmteontwikkeling per volume-eenheid groter. Een constante temperatuur is de beste voorwaarde voor een lange levensduur en betrouwbaarheid van elektronische componenten. Vooral bij een hoge bepakkingsgraad is het belangrijk dat er voldoende koele lucht langs de componenten stroomt. Om dit zo efficiĂŤnt en verantwoord mogelijk te realiseren, staat een volledig Rittal productenpallet tot uw beschikking. Om binnen dat pallet de juiste keuzes te kunnen maken, is inzicht vereist. In dit hoofdstuk maakt u kennis met de grondbeginselen van schakelkastklimaatbeheersing. Alle formules zijn in overeenstemming met de norm IEV 60 890 voor schakelkastkoelaggregaten.
25
Basisbegrippen Ti = temperatuur in de behuizing Tu = temperatuur buiten de behuizing QV = in de kast geïnstalleerd vermogensverlies [W] QS = door het kastoppervlak getransporteerde warmte [W] QS > 0: uitstraling (Ti > Tu) QS < 0: instraling (Ti < Tu) QK = noodzakelijk koelvermogen van een koelaggregaat [W] QH = noodzakelijke verwarmingscapaciteit van een kastverwarming [W] Qw = specifieke warmtecapaciteit van een warmtewisselaar [W/K] V = noodzakelijke volumestroom van een ventilator [m³/h] ΔT = Ti – Tu = max. toelaatbaar temperatuurverschil [K] k = warmtedoorgangscoëfficiënt [W/m²K] Plaatstaal ~ 5,5W/m²K (bij interne luchtcirculatie) Kunststof ~ 3,5W/m²K (bij interne luchtcirculatie) A = effectief kastoppervlak [m²]
Berekening effectief kastoppervlak Van de voor de berekening noodzakelijke grootheden heeft het effectieve kastoppervlak A nog enige toelichting nodig. De warmte die de kast transporteert, is namelijk niet alleen afhankelijk van het werkelijke oppervlak. Doorslaggevend is ook de wijze van opstelling van de kast. Een aan alle zijden vrijstaande kast kan meer warmte transporteren dan een kast die tegen een wand of in een nis is geplaatst. Daarom zijn er nauwkeurige voorschriften opgesteld waarmee u het effectieve kastoppervlak afhankelijk van de wijze van opstelling kunt berekenen. De formules voor het berekenen van A zijn vastgelegd in DIN 57 660 deel 500, respectievelijk VDE 0660 deel 500 (zie tabel).
26
Basisbegrippen Wijze van opstelling Volgens IEC 60 890
1 enkele kast - vrijstaand 2 enkele kast - wandopstelling 3 begin- of eindkast - vrijstaand 4 begin- of eindkast - wandopstelling 5 tussenkast - vrijstaand 6 tussenkast - wandopstelling 7 tussenkast - wandopstelling | afgedekt vlak
Wijze van opstelling
Formules voor het
volgens VDE 0660/500
berekenen van A (m²)
1
A = 1,8 x H x (B+D) + 1,4 x B x D
2
A = 1,4 x B x (H+D) + 1,8 x D x H
3
A = 1,4 x D x (H+B) + 1,8 x B x H
4
A = 1,4 x H x (B+D) + 1,4 x B x D
5
A = 1,8 x B x H + 1,4 x B x D + D x H
6
A = 1,4 x B x (H+D) + D x H
7
A = 1,4 x B x H + 0,7 x B x D + D x H
B: kastbreedte (m) - H: kasthoogte (m) - D: kastdiepte (m)
27
Dimensionering Eigen convectie Bij eigen convectie wordt de warmte op natuurlijke wijze door de kast naar buiten getransporteerd. Voorwaarde hiervoor is dat de omgevingstemperatuur lager is dan de temperatuur in de kast. De warmte die de kast aan de omgeving kan afgeven, kunt u als volgt berekenen: Qs
=
k x A x ΔT
Het benodigd koelvermogen is dan: Qe = Qv - k x A x ΔT
Ventilator
Richtlijnen voor de praktijk
De benodigde capaciteit van een ventilator
•
De omgevingstemperatuur dient lager te zijn
kan als volgt worden berekend:
dan de gewenste kasttemperatuur (ca. 5K). De volumestroom is afhankelijk van de hoogte
•
V = f xQv ΔT
boven NAP [m] zie tabel 1. De montage van ventilatoren aan de kast is
•
afhankelijk van de bezetting in de kast. De ventilator en het ventilatierooster dienen zo
•
te worden geplaatst dat de luchtaanzuigopening zich aan de onderzijde, en de luchtuitblaasopening zich aan de bovenzijde bevindt. De luchtstroming kan zowel blazend als zui-
•
gend geschieden.
f = 3,1 m³ bij h = (0 tot 100) f = 3,2 m³ bij h = (100 tot 250) f = 3,3 m³ bij h = (250 tot 500) f = 3,4 m³ bij h = (500 tot 750) f = 3,5 m³ bij h = (750 tot 1000) h = hoogte boven NAP [m]
28
Lucht/lucht-warmtewisselaar Bij omgevingstemperaturen die lager zijn dan de
olie en agressieve stoffen bevat die in geen geval
gewenste temperaturen in de kast, zijn lucht/
in de kast mogen komen. De benodigde capaci-
lucht-warmtewisselaars nuttig. Dat is voorname-
teit van een lucht/lucht-warmtewisselaar kan als
lijk het geval wanneer de omgevingslucht stof,
volgt worden berekend: qW = Qv - (k x A x ΔT) ΔT Richtlijnen voor de praktijk •
De omgevingstemperatuur dient lager te zijn dan de gewenste kasttemperatuur (ca. 7K)
Lucht/water-warmtewisselaar Lucht/water-warmtewisselaars bieden in warmte-
Qe =
Qv - k x A x ΔT
technisch opzicht de meest effectieve mogelijkheid om in de kleinste ruimten maximale koel-
Richtlijnen voor de praktijk
prestaties te leveren. De benodigde capaciteit
•
van een lucht/water-warmtewisselaar kan als volgt worden berekend:
Gebruik is ook mogelijk bij omgevingstemperaturen tot +70 °C.
•
Lucht/water-warmtewisselaars zijn vooral geschikt voor vervuilde omgevingen.
•
Er dient een koelwatersysteem aanwezig te zijn.
•
Het onderhoud aan dit systeem is minimaal, omdat er geen extern luchtcircuit is. Er is dus geen vervuiling van filtermatten en er is geen contact met omgevingslucht.
•
Warmtewisselaars zijn er voor dak- en wandmontage, ook met alle watervoerende delen uitgevoerd in roestvaststaal (1.4571).
•
De berekening komt overeen met die van een koelaggregaat.
29
29
Koelaggregaat Overal waar, ook bij een hoge omgevingstempe-
mogelijk. De luchttechnisch gunstig geplaatste
ratuur, een optimale bedrijfstemperatuur in een
luchtaanzuig- en luchtinblaasopeningen in het
kast is vereist, biedt een koelaggregaat de juiste
interne en externe circuit waarborgen daarbij een
oplossing. Zelfs het afkoelen van de kastlucht tot
optimale luchtstroming in de kast. De benodigde
onder de omgevingstemperatuur is daarmee
capaciteit van een koelaggregaat kan als volgt worden berekend. Het ontwerp en de specifieke regeling van de Blue E-koelaggregaten zorgt ervoor dat het energieverbruik perfect onder controle blijft: Qe = Qv - k x A x ΔT Richtlijnen voor de praktijk •
Het aggregaat dient alleen te werken met een gesloten deur.
•
De kast dient rondom te zijn afgedicht - IP 54. De kastbinnentemperatuur moet niet lager
•
worden ingesteld dan nodig, want dit zorgt voor energieverspilling.
Verwarming
Richtlijnen voor de praktijk
De benodigde capaciteit van de verwarming kan
•
als volgt worden berekend:
Verwarmingselementen dienen zoveel mogelijk onder de te beschermen componenten worden geplaatst, omdat de verwarmde lucht opstijgt
QH = k x A x ΔT
waardoor de componenten indirect worden verwarmd. •
In grotere kasten wordt een gelijkmatige warmteverdeling het best bereikt door de inbouw van meerdere verwarmingselementen met een kleiner vermogen.
•
Om een exacte temperatuurregeling en luchtvochtigheid in de kast te garanderen, moet thermostaat SK 3110.000 of hygrostaat SK 3118.000 worden ingebouwd.
30
30
Therm Om het u gemakkelijk te maken, heeft Rittal een softwaretool ontwikkeld waarmee u in een paar simpele stappen berekent welke ventilator, koelaggregaat of warmtewisselaar u nodig heeft om uw behuizing op de gewenste temperatuur te houden. Daarnaast is het mogelijk om een duidelijk rapport te genereren met de berekening van uw project. De Therm software is gratis te downloaden op onze site: www.rittal.be of u kunt bij ons de installatie-CD aanvragen.
31
32
RenĂŠ Stenfert (Rittal bv) & Wim Van den Eynde (Rittal nv) (Product Managers Stroomverdeling)
De softwaretool voor het ontwerpen van stroom verdelingsborden Rittal Power Engineering Bij het ontwerpen van verdeelkasten en stuurkasten is het belangrijk de richtlijnen te volgen die voor deze kasten gelden. Doordat processen voortdurend complexer worden en zaken als besturing en energieverdeling in toenemende mate met elkaar zijn verstrengeld, wordt het steeds lastiger om de juiste componenten voor de bouw van de verdeler bij elkaar te zoeken.
33
Daarnaast wordt het bij grotere vermogens
kunnen bordenbouwers met de wens dat bepaal-
steeds lastiger om de warmtehuishouding binnen
de onderdelen in de software worden opgeno-
een verdeelbord te berekenen. In een aantal
men, dat bij ons aangeven. De softwaretool is
gevallen (>1600 A) zullen zelfs tests moeten wor-
immers voor onze klanten ontwikkeld, en hoe
den uitgevoerd om de correcte werking van de
meer de software op maat wordt doorontwikkeld,
verdeler aan te tonen. Hier is de paneelbouwer,
hoe intensiever hij zal worden toegepast.
dan wel de leverancier van het bord voor verantwoordelijk.
De grote kracht van de software ligt in het feit dat niet alleen de calculator of werkvoorbereider
34
Power Engineering
ermee aan de slag kan. Ook voor de uitvoerders
Een goed softwarepakket is bij dit alles onont-
zijn er voldoende tools voorhanden. Enerzijds kan
beerlijk. Rittal is bij de ontwikkeling van zijn
de software bijvoorbeeld worden gebruikt voor
verdeelsystemen gelijktijdig gestart met het
snelle prijsvorming of het genereren van tekenin-
ontwikkelen van het softwarepakket Power
gen die naar het EPLAN platform kunnen worden
Engineering, waarmee op eenvoudige wijze
geëxporteerd, anderzijds kan een monteur er in
verdeelsystemen kunnen worden geëngineerd.
de werkplaats de nodige tijd mee winnen, door-
De ontwikkeling van deze software is een continu
dat uitgebreide bouwtekeningen en montage-
proces; als er nieuwe componenten en richtlijnen
handleidingen zijn opgenomen waarmee hij of zij
worden uitgebracht, zullen deze immers in de
een paneel volgens de EN/IEC 61439-norm reali-
software moeten worden geïntegreerd. Daarnaast
seert. Ook het genereren van tekeningen ten
behoeve van verbindingssets voor grotere ver-
teem kunt opbouwen. Of dit nu een energiever-
mogensschakelaars is standaard in de software
deelkast of stuurkast betreft, of een combinatie
opgenomen. Daardoor heeft u de keuze of u ze
van beide, alle mogelijkheden worden erdoor
zelf wilt bouwen dan wel bij Rittal wilt bestellen.
ondersteund. De installatie-CD van de Powerâ&#x20AC;ŻEngineering software kunt op eenvoudige
Het TS 8 platform staat garant voor vrijwel onuit-
manier bij ons aanvragen.
puttelijke bouwmogelijkheden in welke branche dan ook. Het spreekt voor zich dat de combina-
Ter ondersteuning kan Rittal via technical
ties die in Power Engineering kunnen worden
support ondersteuning bij de calculatie bieden.
samengesteld, aan testprocedures in een gecerti-
U kunt een afspraak maken met een van onze
ficeerd laboratorium zijn onderworpen. Het
Account Managers of een van de seminars volgen
volgen van de ontwerpregels geeft daardoor vol-
die wat dieper op de mogelijkheden van dit
doende zekerheid dat de kast uiteindelijk aan de
pakket ingaan. Onze doelstelling bij dit alles is
richtlijnen voldoet.
Rittal heeft alle componenten van relevante leveranciers in een aantal configuraties getest Flexibiliteit
dat u op een verantwoorde manier een verdeel-
Rittal gaat hierbij nog een stap verder, door in de
systeem samenstelt en bouwt, dat voldoet aan de
software checklijsten aan te brengen volgens de
nieuwe EN/IEC 61439-norm.
nieuwe norm, en er ook de verliesvermogens van de desbetreffende componenten in mee te nemen. Hieruit volgt direct of de opbouw van de kast juist is geconfigureerd, zodat u ervan bent verzekerd dat de temperatuur in de borden binnen de gestelde grenzen blijft. U bent hierbij volledig vrij in de keuze van uw componenten. Rittal heeft alle componenten van relevante leveranciers in een aantal configuraties getest. Dit zorgt voor flexibiliteit in elk project, of het nu nieuwbouw betreft of een renovatie. De softwaretool kan worden beschouwd als een stuk gereedschap waarmee u uiteindelijk een verdeelsys-
35
36
Jan Hartman (Rittal bv) (Product Manager Kastsystemen)
Praktische EMC tips bij opbouw en installatie De elektromagnetische compatibiliteit (EMC) geeft aan in hoeverre een elektrisch systeem het vermogen heeft om naar behoren te functioneren in een omgeving waarbinnen sprake is van elektromagnetische velden, zonder deze omgeving, waartoe ook andere systemen behoren, ontoelaatbaar te be誰nvloeden. Hieruit volgt dat de belangrijkste twee eisen met betrekking tot EMC zijn dat storingen worden voorkomen of worden gereduceerd, en dat er sprake is van een gedefinieerde stoorvastheid.
37
Met de besturingskast in de standaarduitvoering van gelakt plaatstaal kan door inachtneming van eenvoudige montageregels al een belangrijke bijdrage worden geleverd aan de juiste EMCconforme opbouw van de besturingskast en de installatie. Bij toepassingen met hoogfrequente veldgebonden beïnvloedingen kan het gebruik van extra HF-afgeschermde behuizingen bovendien een oplossing zijn. Een definitief antwoord op de vraag welk behuizingstype vereist of voldoende is om bepaalde normgrenswaarden in acht te kunnen nemen, kan worden bepaald op basis van de aanwezige veldsterkte en frequentie enerzijds, en EMC is een essentieel kwaliteitskenmerk. De wet-
de demping van de besturingskast anderzijds.
telijk geregelde eisen met betrekking tot bescher-
Dit artikel bevat aanbevelingen met betrekking tot
ming en technische risico’s dienen reeds bij de
de EMC-conforme kastopbouw in de werkplaats
ontwikkeling van apparaten door de engineer in
en voor toepassing in machines en installaties.
acht worden genomen. Bij toepassing van een behuizing voor elektrische/elektronische regelin-
Zie figuur 4a
gen en systemen moet daarbij op het volgende
Dempingstabel Rittal TS-serie
worden gelet: • In de behuizing bevindt zich ‘steeds snellere
Normen en regelgeving
intelligentie’. Steeds kortere schakeltijden en
In de EN/IEC 61439-serie wordt
stijlere impulsflanken leiden tot steeds hogere
gerefereerd aan de EMC-richtlijn. Praktische
frequenties van spanningen en stroom;
oplossingen staan vooral in de Nederlandse
• Er is sprake van een steeds lager energie
praktijkrichtlijn NPR-IEC/TR 61000-5-2
verbruik. Lagere spannings-/stroomniveaus
‘Elektromagnetische compatibiliteit (EMC) -
veroorzaken eerder beïnvloeding door inkop-
deel 5: Installatie- en mitigatierichtlijnen - Sectie
pelingen;
2: Aarding en bekabeling’. Dit is de Nederlandse
• De opbouw van de regelingen wordt steeds
vertaling van de internationale IEC-publicatie met
compacter. De kortere afstand tussen compo-
hetzelfde nummer. De NPR-IEC/TR 61000-5-2-
nenten en kabels zorgt steeds vaker voor
richtlijn geeft aanbevelingen waarmee EMC kan
inkoppeling van storingen op verschillende
worden gewaardborgd voor de aarding en beka-
niveau’s;
beling van elektrische en elektronische systemen
• Door de integratie van datacomponenten in
en installaties. Deze aanbevelingen zijn zowel
een industriële omgeving zullen deze risico’s
voor installateurs bedoeld als voor ontwerpers en
nog worden versterkt.
gebruikers. Fabrikanten van gevoelige apparatuur - of juist van sterk stralende toestellen en systemen - kunnen deze richtlijn echter ook toepassen. Naast een aantal theoretische
38
Figuur 4a
120
Dempingstabel Rittal TS-serie
100
1 2
80 dB 1
E veld = EMC-kast
2
E veld = standaardkast
3
H veld = EMC-kast
4
H veld = standaard kast E veld = elektrischveld (V/m)
3
60
4
40 20 0 0.01
0.05 0.1
0.5 1
50 100
5 10
500 1000
5000
!
MHz
H veld = magneetveld (A/m)
1
2
Figuur 4b en 4c Geleidende verbindingen
3
4
5
1
Kast voor energieverdeling
2
Kast voor regeling, meettechniek
3
Kabelgoot voor voedingskabel
4
Kabelgoot voor laagspanningskabel
5
Staalwapening in betonvloeren
Massaverbindingen
39
Figuur 4d
1
Functionele indeling van de besturingskast
1
Kastdeel met hoge vermogens
2
Kastdeel met lage vermogens
3
Krachtige componenten,
2
frequentieregelaars en dergelijke 4
Voedingen
5
Scheidingswand
6
Bediening
7
IO en PLC
Figuur 4e Schematische opbouw vijf kabelgootniveaus
Middenspanningsvoeding Laagspanningsvoeding Hulpstroomketens Regeling Meting
40
5
3
4
6
7
achtergronden geeft de NPR vooral praktische
Bekabelingsregels
aanwijzingen voor onder meer aardelektroden en
De Nederlandse praktijkrichtlijn NPR-IEC/TR
aardingsnetten, het aanleggen van kabelbundels
61000-5-2 geeft aan om vijf kabelgootniveaus te
en draden, onderlinge verbindingen, kabeltypen,
hanteren, zodat onderlinge beïnvloeding van de
kabelrekken en kabelgoten en de toepassing van
bekabeling wordt voorkomen. In de praktijk blijkt
ferrieten om storingen tegen te gaan.
het meestal niet eenvoudig om vijf niveaus te realiseren. Het is daarom gangbaar om voor mini-
Standaard potentiaalvereffening
maal twee kabelgootniveaus te kiezen. Niveau 1
Optimaal voor EMC is een zo compact mogelijk
wordt daarbij gebruikt voor voedende sterk-
vertakte laag- en hoogfrequente potentiaalveref-
stroomkabels en niveau 2 voor telefoon-, data- en
fening tussen alle metalen massa’s, behuizingen
zwakstroomkabels.
en machine- en installatiedelen. Zie figuur 4b en 4c
Zie figuur 4e
Geleidende verbindingen (blz 37)
kabelgootniveaus
Minimaal twee kabelgootniveaus om onderlinge beïnvloeding te voorkomen Voor de toepassing van geleidende verbindingen
Rittal, uw partner van analyse tot oplossing
tussen metalen kabelkanalen in de installatie en
De behandelde praktische tips maken het in
het realiseren van potentiaalvereffening in de
combinatie met de Nederlandse praktijkrichtlijn
besturingskast, moet gebruik worden gemaakt
NPR-IEC/TR 61000-5-2 mogelijk om een
van vlakke aardlitzen. Dit in verband met het
EMC-conforme besturingskast te bouwen.
skineffect.
Heeft u aanvullende vragen of werkt u aan speciale toepassingen, schrijf u dan in op
Maatregelen in de kast
www.rittal.be voor het seminarie ‘EMC voor
Om de ondelinge EMC-beïnvloeding van de
industriële installaties volgens de EMC richtlijn
diverse elektrische componenten in de bestu-
2004/108/EG’ of neem contact op met Rittal.
ringskast te beperken, is het navolgen van de EMC-kastindeling van groot belang. Een TS-scheidingswand tussen de storende en gevoelige componenten in de Rittal TS 8-serie geeft bij een frequentie van 1 GHz een demping van 20 dB (een verzwakking van het veld met een factor 10). Zie figuur 4d Functionele indeling van de besturingskast 41
42
Nico De Baerdemaeker, EPLAN (National Operation Manager)
Een leidend ontwerpsysteem: de voeding voor elke elektrische schakelkast Elke schakelkast begint met een ontwerp. In dit hoofdstuk illustreren we het belang van een leidend ontwerpsysteem voor iedere bordenbouwer: ongeacht of u distributie- en/of stuurkasten produceert, in serie en/of projectmatig werkt, al uw ontwerpen zelf realiseert of u laat leiden door de schema’s van uw eindklant. De wijze waarop u uw ontwerpsysteem inricht en de manier waarop het aansluiting vindt met uw ERP-systeem (Enterprise Resource Planning), zijn sterk bepalend voor de mate waarop u uw productieproces kunt inkorten. Wanneer u dit doordacht doet, heeft dat een directe impact op uw werkvoorbereiding en realisatie, zodat u nog bijkomende efficiëntieslagen realiseert.
43
Naar een strategische rode draad
alleen voor stuurborden waar meestal meerlijnige
Verschillende factoren beïnvloeden het realisatie-
ontwerpen noodzakelijk zijn om tot een goed
proces van een schakelkast. Sommige hebben
functionerende schakelkast te komen. Ook bij
zelfs een directe invloed op uw businessaanpak
distributieborden - zelfs wanneer een eenlijnig
als bordenbouwer. Produceert u in serie? Dan ligt
ontwerp voldoende is - blijkt een digitaal
de klemtoon in uw bedrijf vooral op logistiek en
ontwerpsysteem vandaag een noodzaak.
operation excellence. Werkt u projectmatig? Dan staan uw klant en ontwerp centraal en focust u
In de eerste plaats omdat bij elk bord een goed
zich eerder op het customer intimacy
document aanwezig moet zijn. Een document dat
bedrijfsmodel.
aan de normen voldoet. Voor bordenbouwers schrijft de IEC60-617-norm nauwgezet voor
Een efficiënt leidend ontwerpsysteem doet daar-
welke coderingen en symbolen u bij uw schema-
om meer dan ontwerpen alleen. Het geeft u ook
ontwerp moet hanteren. In de tweede plaats
antwoorden op strategische vragen zoals: ‘Hoe
omdat uw eindklant vraagt om efficiëntie, een
oriënteer ik mijn organisatie naar de markt en naar
kortere time-to-market en scherpe prijzen. Om
mijn klanten?’, ‘Hoe bouw ik best mijn proces
aan deze vereisten tegemoet te komen, hebt u
op?’, ‘Hoe ga ik optimaal om met mijn ERP in rela-
een ondersteunende software nodig.
tie tot mijn ontwerpafdeling?’. Belangrijk hierbij is dat de software een deel van Met andere woorden: het geeft structuur en cre
het werk van de tekenaar overneemt en hem op
eert een belangrijke rode draad doorheen uw
die manier waardevolle tijd bespaart. In dat geval
bedrijfsprocessen. Figuur 1 (pagina 43) illustreert
kan hij zich namelijk meer focussen op de effec-
hoe deze bedrijfsprocessen de globale werking
tieve samenstelling van het bord. Met andere
van uw bedrijf kunnen optimaliseren.
woorden: een goede ontwerpsoftware stelt de gebruiker in staat om te evolueren van ‘tekenaar’
Belang van een ontwerpsysteem
naar ‘ontwerper’.
De tijd dat bordenbouwers hun plannen gewoon op papier tekenden, is intussen lang voorbij. Niet
“Een goede ontwerpsoftware stelt de gebruiker in staat om te evolueren van tekenaar naar ontwerper”
44
45
Ontwerpen met CAD of CAE?
Bordenbouwers die het ontwerp krijgen aange-
Een ontwerpsysteem ontlast de tekenaar groten-
reikt, bevinden zich in een spagaat. De aangele-
deels van repetitieve taken. Een goed leidend
verde schema’s zijn gekoppeld aan de databank
ontwerpsysteem gaat nog een stap verder: het
van de ontwerper. Vaak is die niet compatibel met
legt een link tussen het schematechnische en het
de eigen databank. Hierdoor vindt het ontwerp
logistieke. Om deze link te leggen, redeneert u
moeilijker aansluiting met het logistieke proces
best niet vanuit het schema, maar wel vanuit de
van de klant. Tenzij … u op gepaste manier
componenten. Met andere woorden: kiest u voor
gebruik maakt van dataportalen en standaardisa-
component georiënteerd engineeren.
tie.
Hiervoor is een CAE-software (Computer Aided
Het belang van dataconsistentie
Engineering) meer geschikt dan een CAD-
Wanneer u uw ontwerpsysteem aan uw ERP linkt,
software (Computer Aided Design). CAD doet niet
staat uw databank centraal in uw processen. Een
veel meer dan tekenen. CAE daarentegen, creëert
CAE-systeem is echter maar net zo intelligent als
intelligente blocks of macro’s die alle individuele
het inzicht van de gebruiker en de data die u erin
componenten herkennen en ze in het schema
stopt. De grote uitdaging bestaat er dan ook in
automatisch op de juiste manier met elkaar ver-
om die databank op een gestructureerde manier
binden.
te vullen. Dit kan gebeuren volgens ETIM - het Europees Technisch Informatie-Model - een
In een CAE-software is elke component verbon-
standaard voor artikelclassificatie in de
den met uw databank die op zijn beurt in verbin-
installatiesector.
ding kan staan met het ERP-systeem. Op die manier verbindt u uw ontwerpafdeling recht-
Wanneer uw CAE-systeem toegang biedt tot
streeks met uw logistieke proces.
dataportalen, kan dat vullen automatisch verlo-
Bordenbouwers die het ontwerp in eigen beheer
pen. In dat geval kunt u componenten van uw
of eigen rangen realiseren, winnen op deze
leveranciers eenvoudig in uw schema’s integre-
manier meteen heel wat tijd, al vanaf de ontwerp-
ren. Moderne dataportalen bevatten handige
fase.
tools waarmee u bepaalde deelcomponenten van de schakelkast op de juiste manier kunt dimensioneren en configureren.
46
Configuratie en standaardisatie
met macrovarianten en waardesets. Ook extern
Ontwerpers zijn gebaat met een juiste keuze van
biedt standaardisatie voordelen. Wanneer uw
componenten. Door de integratie in uw CAE-
klant gebruik maakt van uw standaarden – bij-
ontwerpsysteem van configuratoren zoals Rittal
voorbeeld in geval van co-engineering – schuiven
Therm en Ri4Power, beiden van Rittal, en
de ontwerpfases beter in elkaar en kunt u het ont-
ClipProject van Phoenix Contact, voorkomt u
werp van uw klant gemakkelijker synchroniseren
dubbele invoer en verzekert u zich van een juiste
met uw eigen logistieke proces.
samenstelling. Daarnaast voorkomt u fouten. Door gebruik te maken van deze configuratoren is
Lastenboeken
uw schakelkast niet alleen juist gedimensioneerd,
Een goed CAE-systeem is in staat om de lasten-
u beschikt in uw ontwerp ook over de correcte
boeken van uw toeleveranciers te ondersteunen.
tekentechnische, constructie- en logistieke data.
Meer nog: het maakt zelf een helder onderscheid
Hiermee zet u een eerste stap naar een doorge-
tussen de standaarden van uw verschillende
dreven standaardisatie.
leveranciers, zonder dat u uw eigen standaard verliest. Met een doordacht opgebouwde stan-
Standaardisatie garandeert u een helder databe-
daard kan uw leidend CAE-ontwerpsysteem flexi-
heer en een vlotte herkenning in de aangeleverde
bel omgaan met de lastenboeken van uw leveran-
documentatie bij de schakelkast. Het bespaart de
ciers, onafhankelijk van het ontwerp dat u moet
ontwerper ook veel tijd, zeker wanneer u werkt
maken.
“Een goed gestructureerd CAE-systeem verbindt uw ontwerpafdeling rechtstreeks met uw logistieke proces, vergemakkelijkt automatisering en ondersteunt de lastenboeken van uw leveranciers.” 47
Werkvoorbereiding U las eerder hoe een goed leidend CAE-systeem bordenbouwers in de ontwerpfase veel tijd bespaart. Dit dankzij de interface met een ERPsysteem, automatische configuratie en doorgedreven standaardisatie. Een verdere optimalisatie realiseert u wanneer uw CAE-systeem de link legt met uw werkvoorbereidingsproces. Of meer nog: beide integreert. Van systeem naar platform Goede werkvoorbereiding vraagt veel tijd: materialen kiezen en bestellen, opdrachten en planning vastleggen, de juiste documenten bezorgen aan de juiste mensen. Stuk voor stuk cruciaal voor de realisatie van een schakelkast. Software kan hierin een belangrijke rol spelen. Maar alleen software die als het ware de ontwerpfase en werkvoorbereidingsfase in elkaar kan schuiven. Met andere woorden: een technische procesoplossing. Daarom spreken we ook niet meer over een CAEsysteem, maar over een softwareplatform. Gebaseerd op het ontwerp zal een dergelijk softwareplatform in staat zijn om de nodige logistieke informatie en constructiedocumentatie automatisch te genereren. Documentatie genereren Juiste documentatie op de juiste plaats, in de juiste vorm en met de juiste informatie is cruciaal voor de feilloze bouw van de schakelkast. Het softwareplatform genereert deze documentatie automatisch. Dit levert secure en eenduidige data op die heel wat zoekwerk en foute interpretaties voorkomen. Een deel van de documentatie zijn de verschillende bordaanzichten. Door een goede bordlay-out weet de monteur perfect waar elke component staat. Zo loopt hij nooit het risico dat de kast te klein of te groot is of dat EMCproblemen optreden (zoals eerder beschreven in het boek). De monteur kan blindelings de mecha-
48
“Van in de engineeringfase weet u of uw mechanisch kastontwerp correct is. Zo voorkomt u dat uw tijdverlies en kosten in elke volgende fase met factor 10 of meer stijgen.” nische constructietekeningen opvolgen. Dit bete-
Naar een optimale routing
kent dat u in de realisatiefase geen hoogopgelei-
3D-constructietekeningen geven u trouwens nog
de of ervaren engineers meer nodig hebt: goede
een extra derde dimensie: diepte! Door het diep-
monteurs volstaan.
tezicht hebt u een duidelijker beeld van de weg die de draden in de kast volgen. Dit opent de deur
Van 2D naar 3D
voor routing. Een goed leidinggevend software-
U kunt hier trouwens nog een verdere efficiëntie-
platform met geïntegreerde 3D-module zoekt
slag maken. Door de mechanische constructiete-
naar een optimale vulling van uw kabelgoten
keningen van de schakelkast niet in 2D maar in
waardoor uw dradenparcours geminimaliseerd
3D te realiseren. Vroeger werd een 3D-ontwerp
wordt en EMC-gevoelige draden en voedingsver-
eerder als ‘nice to have’ beschouwd. Maar in een
bindingen op de juiste manier van elkaar geschei-
wereld waar snelle levertijden en kleinere marges
den blijven. Kostenbesparend én gebruiksvrien-
nagenoeg geen ruimte meer laten voor fouten,
delijk wanneer u bij een uitbreiding in uw kast of
beschouwen steeds meer engineers 3D vandaag
bij een reparatie draden moet toevoegen of ver-
als een ‘need to have’. Ook bij bordenbouw is dat
vangen.
het geval. Leveranciers spelen trouwens goed in op dergelijZo zorgen 3D-tekeningen al meteen in de ont-
ke softwareplatformen. Zo biedt Rittal RICAD 3D
werpfase voor ‘collision control’. Reeds in de
aan, een CD waarop haar hele gamma in 3D staat
engineeringsfase weet u of uw mechanisch kast-
uitgewerkt.
ontwerp correct is. Eventuele fouten kunnen in een vroeg stadium worden opgelost. Heel belangrijk. Want in elke volgende fase stijgen uw tijdverlies en kostenplaatje minimaal met factor 10. Dat betekent uren verlies in uw atelier en nog veel meer tijd- en geldverlies wanneer u een foutieve kast ‘in the field’ moet aanpassen. Deuren die niet dicht gaan, verkeerd geboorde gaten, foutieve barenstellen … Met een 3D-ontwerp voorkomt u het allemaal nog aan de bron.
49
Realisatie
CNC-machines aansturen
Nu de ontwerpfase en voorbereidingsfase dankzij
Softwareplatformen met een geĂŻntegreerde
het leidend softwareplatform als het ware in
3D-ontwerpmodule hebben nog andere voorde-
elkaar schuiven, kan de bordenbouwer een
len. Ze stellen bordenbouwers in staat om monta-
gevoelige tijdswinst boeken en sneller aan de
geplaten, deuren en wanden uit de constructiete-
effectieve realisatie van de schakelkasten starten.
keningen te isoleren. Door in 3D te werken, zijn alle x-, y- en z-coĂśrdinaten van deze componen-
Maar ook in deze realisatiefase zijn er nog verdere
ten beschikbaar binnen het systeem en bestaat
tijdswinsten en efficiĂŤntieslagen te boeken. Meer
de mogelijkheid om al deze data in een leesbaar
bepaald door een doorgedreven automatisatie
formaat over te dragen aan moderne CNC-
die mogelijk wordt dankzij de compatibiliteit van
installaties. Zo kan de CNC-machine alle draad-
het softwareplatform met externe productieappa-
tap-, boor-, frees- en ponswerkzaamheden uit-
raten zoals labelingmachines, CNC-machines,
voeren. De monteur moet zelf niet meer meten en
plooi- en configureermachines voor barenstellen
hoeft deze handelingen niet langer manueel uit te
en draadconfectieapparaten.
voeren.
Automatisch labelen en graveren De IEC-norm vereist voor elke component in de kast een unieke onderdeelcode. Een goede kast is daarnaast voorzien van labels die de elektrische functie van componenten beschrijven. Door de integratie van het softwareplatform met verschillende labeling- en graveertoestellen is het systeem in staat om functieteksten, klemnummers, draadnummers en onderdeelcodes op een juiste manier over te dragen. Dit lijkt misschien eenvoudig, maar het voorkomt fouten en dubbel werk.
50
Barenstellen plooien en confectioneren
Draden confectioneren
Slecht geplooide of geconstrueerde baren kun-
Het schakelkastontwerp in het platform bevat alle
nen aanleiding geven tot gescheurde kastwanden
informatie over de manier waarop uw componen-
of andere schade aan de hardware. Bovendien is
ten met elkaar verbonden zijn, hoe de aansluitin-
koper heel duur. Een secure confectie en juiste
gen verlopen, in welke kabelgoten de draden zich
plooivormen van barenstellen zijn dan ook ontzet-
bevinden. Het kent ook het eindhulstype, de kleur
tend belangrijk. Met een modern softwareplat-
en de codering van elke individuele draad.
form wordt dit een stuk eenvoudiger. De ge誰nte-
Hierdoor heeft het systeem alle informatie om
greerde 3D busbar-module definieert de juiste
automatische draadconfectie mogelijk te maken.
gaten, plooihoeken en dimensies van de koperen
Een modern softwareplatform beschikt over een
baren. Gevolg: geen fouten in het ontwerp.
interface waarmee het deze data automatisch
Daarnaast sluit het systeem ook naadloos aan bij
aan draadconfectieapparaten kan voeden.
externe (semi-)automatische pons- en knipmachines.
51
Waar zit úw optimalisatiepotentieel?
Waar uw optimalisatiepotentieel zich ook situeert,
We kunnen gerust concluderen dat iedere bor-
de juiste keuzes maken vertaalt zich altijd in een
denbouwer en ook iedere bordenbouwafdeling
rendementsverhoging. Een belangrijk aspect in
nog potentieel heeft om zijn realisatieproces en
een concurrentiële markt die alleen maar
engineering te verbeteren. De grote vraag die u
competitiever wordt. Op de kostprijs van energie
zich hierbij moet stellen: in welke fase van het
en materialen en de loonkosten van uw mensen
proces zit úw optimalisatiepotentieel?
hebt u zelf weinig vat. Daarom is het zo belangrijk dat u in processen denkt. Processen die ervoor
Misschien wel aan het begin van het proces, op
zorgen dat u met hetzelfde aantal mensen en
het moment dat u de keuze voor een applicatie
dezelfde vaste kosten meer borden produceert.
moet maken. Of in de stap naar standaardisatie, automatisatie of integratie van uw systemen. Misschien kunt u wel een efficiëntieslag maken in uw opdrachtfase, ontwerpfase, bij uw werkvoorbereiding en/of realisatie.
52
Door de verschillende domeinen met elkaar te verbinden, door procesmatig te denken, onderscheidt u zich van de concurrentie. Enerzijds omdat u uw time-to-market gevoelig kunt inkorten. Anderzijds omdat u met de juiste procesondersteuning dure menselijke fouten voorkomt. Fouten die in een eerste fase klein lijken, maar doorheen het proces exponentieel groeien in kostprijs. Met deze publicatie wil EPLAN u in de eerste plaats een helder inzicht geven in de logische opbouw van een productieproces voor bordenbouwbedrijven. Zodat u die zo belangrijke kortere time-to-market kunt realiseren zonder in te boeten op kwaliteit en continuïteit. Denkt u dat u vandaag al zover bent? Dat deze publicatie niet op u van toepassing is? Dan verrassen we u graag met ons volgende boek dat volledig handelt over de ‘Toekomst van de Bordenbouw’. Een boek om naar uit te kijken.
“Waar uw optimalisatiepotentieel zich ook situeert, de juiste keuze maken vertaalt zich altijd in een rendementsverhoging.”
53
RITTAL nv/sa · Stokkelaar 8 · 9160 Lokeren Tel. (09) 353 91 11 · Fax: (09) 355 68 62 · E-mail: info@rittal.be · www.rittal.be
08/12
EPLAN NV/SA · Bosstraat 54 · 3560 Lummen Tel. (013) 53 96 96 · Fax: (013) 53 96 99 · E-mail: sales@eplan.be · www.eplan.be