Jetzt Whitepaper downloaden

E-Mail Adresse

Wissen schaffen  und teilen

Grounding in a Control Panel: Wie funktioniert die Erdung eines Schaltschranks?

Benedikt Krayer
19.03.2024

Kategorien

UL-Wiki

Tags

Norm
UL

Info

Die Erdung eines Schaltschranks (im Englischen als Grounding in a Control Panel bezeichnet) ist ein komplexer Prozess, bei dem eine…

Die Erdung eines Schaltschranks (im Englischen als Grounding in a Control Panel bezeichnet) ist ein komplexer Prozess, bei dem eine Vielzahl von Vorgaben zu beachten sind. Diese ergeben sich sowohl aus technischen Notwendigkeiten als auch aus gesetzlichen Regelungen und maßgeblichen UL-Normen, wie sich im Folgenden zeigen wird.

Bezug zu UL

Die normgerechte Durchführung des Groundings ist elementar wichtig, um im Ernstfall sowohl Personen als auch die Anlage selbst zu schützen!

Warum es nicht „die Erdung“ geben kann

Das Erden eines Schaltschranks ist eine Herausforderung. Die Wahl der richtigen Methode hängt von vielen Faktoren ab. Obendrein muss eine Vielzahl an Vorschriften, die sich aus der maßgeblichen UL-Norm 508A für Schaltschränke ergeben, mit den Anforderungen des Kunden in Einklang gebracht werden. Kurz und gut: Die Erdung eines jeden Schaltschrankmodells ist so individuell wie der Schrank selbst. An dieser Stelle kann darum nur eine grobe Übersicht über die gängigsten Vorgehensweisen gegeben werden.

Die Erdung eines Schaltschranks am digitalen Zwilling auf dem Tablet geplant

Welche Arten der Erdung gibt es bei Schaltschränken?

Grundsätzlich unterscheidet man im Englischen zwischen Earth Grounding und Equipment Grounding. Beides wird im Deutschen als Erdung bezeichnet, jedoch gibt es einige wesentliche Unterschiede, die hier kurz näher betrachtet werden sollen.

Earth Grounding

Earth Grounding entspricht am ehesten dem, was man sich gemeinhin unter einer Erdung vorstellt. Diese Form der Erdung dient vorrangig dem Schutz des Schaltschranks vor überlagerten Spannungen, wie sie etwa durch Blitzschlag oder den unbeabsichtigten Kontakt mit Systemen höherer Spannung entstehen können. Außerdem verhindert dieser Erdungstyp die statische Aufladung des Schaltschranks bzw. seiner Komponenten. Im Rahmen des Earth Groundings kommt häufig der bekannte Erdungsstab zum Einsatz. Dabei handelt es sich um einen Metallstab (meist aus Stahl oder Kupfer), mit einem Durchmesser von 1 – 2 Zentimetern und einer Länge von bis zu 3 Metern, der den Strom ins Erdreich ableitet. Die genauen Maße des Stabs sind von der Leitfähigkeit des Untergrunds abhängig, sollten aber so gewählt werden, dass der Widerstand zwischen Erdungsleiter und Erde nicht mehr als 25 Ohm beträgt. Hier können meist die Hersteller der Erdungsstäbe hilfreichen Rat erteilen.

Equipment Grounding

Das Equipment Grounding erfüllt zwei Zwecke: Zum einen schützt es Personen bei Berührung des Schaltschranks vor tödlichen Stromschlägen. Zum anderen kann eine falsche Erdung dazu führen, dass Komponenten bei verschiedenen Referenzspannungen laufen. Diese Spannungsunterschiede können die Datenübertragung zwischen den Komponenten behindern und so im Extremfall zum Zusammenbruch des gesamten Netzwerks führen. Das gemeinnützige Electric Power Research Institute (EPRI) geht davon aus, dass über 80 Prozent aller Störungen an elektronischen Systemen, die mit der Stromversorgung in Zusammenhang stehen, durch falsche Verdrahtungen oder Erdungen bedingt sind.

Warum beide Erdungen notwendig sind

Beide Arten der Erdung erfüllen also unterschiedliche Zwecke, können aber trotzdem nur gemeinsam einen sicheren Schutz bieten. Wie funktioniert das? Stellen wir uns einen Schaltschrank vor, in dem das Earth Grounding für eine Nullspannung im Hauptpaneel sorgt. Dann dient das Equipment Grounding dazu, diese Nullspannung auf das Gehäuse und andere Teile des Schaltschranks zu übertragen.

Fragen rundum UL?

Unsere Experten helfen Ihren weiter. Egal ob kleine Auskünfte oder umfassende Informationen

Komponenten für die Erdung

In der Praxis sind für die Erdung des Schaltschranks drei Arten von Bauteilen etabliert: neben dem schon vom Earth Grounding bekannten Erdungsstab sind das die Erdungsklemme und die Erdungsöse für das Equipment Grounding. Egal wie viele Schaltkreise oder Komponenten in einem Schaltschrank auch geerdet werden müssen und mit welchen Bauteilen das geschieht: letztlich laufen alle Erdungen an einem Punkt zusammen. Dort werden sie über den Haupt-Erdungsleiter mit dem Erdungsstab verbunden. In der Regel wird der Leiter gemeinsam mit der Stromversorgung in den Schaltschrank geführt.

Erdungsklemme

Die Erdungsklemme dient der Erdung der einzelnen Stromkreise. Zu diesem Zweck wird sie gemeinsam mit anderen Komponenten auf der metallischen DIN-Schiene befestigt, die als Leiter dient.

Erdungsöse

Die Erdungsöse dient demselben Zweck wie die Klemme, jedoch wird mit ihrer Hilfe das Erdungskabel an das Gehäuse geschraubt, welches wiederum über den Erdungsstab geerdet ist.

Symbolbild für die Erdung eines Schaltschranks

Welche Vorgaben werden für die Erdung eines Schaltschranks gemacht?

Der National Electrical Code verlangt von einer Erdung, dass sie permanent vorhanden ist und eine so große Kapazität bei gleichzeitig so geringem Widerstand hat, dass sie jeden realistischerweise zu erwartenden Fehlerstrom sicher ableiten kann. Außerdem soll die Erde nicht der einzige Leiter sein. Die UL 508A setzt diese Vorgaben in einen UL-Standard zum Aufbau von Schaltschränken um.

Aufbau

Wichtiger als die technischen Vorgaben der UL-Norm ist für den Endkunden folgendes: Ein UL-zertifizierter Schaltschrank wird immer mit entsprechenden Unterlagen geliefert, aus denen die korrekte Anlage der Erdung hervorgeht. Diese Anweisungen sind strikt einzuhalten und es dürfen ausschließlich die mitgelieferten Kabel, Klemmen usw. verwendet werden, da nur dann der notwendige Schutz gewährleistet ist. Ferner ist darauf zu achten, dass eventuell mitgelieferter Label zur Kennzeichnung der Erdungsleitungen korrekt angebracht werden, da das Labeling ebenfalls Bestandteil der UL-Zertifizierung ist.

UL 467: Alles zu den richtigen Komponenten für die Erdung

Neben der UL 508A, die sich mit den spezifischen Anforderungen an die Sicherheit von Schaltschränken für Industrieanwendungen beschäftigt, ist für unsere Betrachtung die UL 467 „Grounding and Bonding Equipment“ maßgeblich. In diesem Standard werden die allgemeinen Anforderungen an Bauteile, die der Erdung dienen, geregelt.

Zusammenfassung

Die Anlage der Erdung in einem Schaltschrank (engl. Grounding in a Control Panel) ist eine komplexe, aber ausgesprochen wichtige Angelegenheit, die für die Sicherheit des Schaltschranks selbst, aber auch der Bediener von entscheidender Bedeutung ist. Neben betrieblichen Anforderungen und technischen Notwendigkeiten sind dabei auch die einschlägigen Rechtsvorschriften und UL-Normen (UL 467, UL 508A) zu beachten.

Über den Autor Benedikt Krayer

Als Experte für UL-zertifizierte Schaltschränke verfüge ich über ein tiefgreifendes Fachwissen, das es mir ermöglicht, die Anforderungen des nordamerikanischen Marktes genau zu verstehen und effektiv darauf zu reagieren. Dabei steht für mich immer der Kundennutzen im Mittelpunkt.

Nehmen Sie direkt mit mir Kontakt auf

Bleiben Sie am Puls

Mehr aus dem UL-Wiki

UL Recognized

UL Recognized

Produkte, die dieses Klassifizierungszeichen tragen, sind nur für ganz bestimmte Eigenschaften getestet und bewertet worden, etwa im Hinblick auf einen vordefinierten Gefahrenbereich, um bestimmte Risiken auszuschließen oder für den Einsatz unter bestimmten...

mehr lesen
NITW

NITW

NITW ist die Category Code Number (CCN) für UL 508A und bezieht sich auf Steuerschränke in OrdLocs. Mit der CCN kann die Produktkategorie eindeutig festgelegt und Produkte und Komponenten eindeutig identifiziert werden. Steuerschrankbauer können…

mehr lesen
NFPA 79

NFPA 79

Die NFPA 79 ist der “Electrical Standard for Industrial Machinery” und gilt für die elektrische Ausrüstung von Maschinen in den USA. Sie bildet das us-amerikanische Gegenstück zur europäischen Norm EN 60204-1.

mehr lesen
UL Recognized

UL Listing

Hier werden repräsentative Muster eines Produkts getestet. Wird bei der Prüfung festgestellt, dass sie den geltenden Sicherheitsanforderungen von UL entsprechen, so erhalten sie das Prüfzeichen UL Listed. Diese Prüfung betrifft immer ein eigenständiges Produkt mit...

mehr lesen

Jetzt Whitepaper downloaden

Mit dem Absenden der Anmeldung akzeptieren Sie die Datenschutzbestimmungen und erhalten eine Mail, in der Sie Ihre Anmeldung bestätigen müssen. Daraufhin erhalten Sie stets neue Informationen über die UL.