Isolation und Brandsicherheit Sicherheitsstandards für Elektrohaushaltsgeräte

Die vor kurzem publizierte vierte Ausgabe der Allgemeinen Sicherheitsregelungen für Haushalts- und ähnlich Geräte der IEC ist für viele Entwicklungsingenieure wichtig. Der Beitrag gibt einen Überblick zu den aktuellen Änderungen zum Abstand der elektrischen Isolierung und der Brandsicherheit.

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Elektrohaushaltsgeräte gehören gegenwärtig zu den marktstärksten Konsumgütern mit erheblichem elektronischem Anteil, die in Europa noch entworfen und hergestellt werden. Die vor kurzem publizierte vierte Ausgabe der Allgemeinen Sicherheitsregelungen für Haushalts- und ähnliche Geräte der IEC ist daher für viele Entwicklungsingenieure, die direkt oder indirekt mit diesem Sektor zu tun haben, wichtig. Dieser Artikel soll die wichtigsten Änderungen aufzeigen, die sich auf Absatz 29 (Abstand der elektrischen Isolierung) und Absatz 30 (Feuergefahr) beziehen.

Neue Standards für Kunststoffe

Zwei neue Definitionen, die hinsichtlich der Feuergefahr relevant sind, wurden in der IEC-Norm 695-2-1 festgelegt: der Glühdraht-Entflammbarkeits-Index und die Glühdraht-Entzündungstemperatur. Sie wurden eingeführt, um neue Standards für Kunststoffe festzuschreiben, die für Komponenten wie Schalter und Sensoren verwendet werden. Insbesondere zu beachten ist:

• Aus einem Isoliermaterial bestehende Teile, die elektrische Verbindungen tragen, in denen ein Strom von über 0,2 A fließt, einschließlich Teilen mit einem Abstand von weniger als 3 mm, müssen einen GWFI (glow-wire flammability index) von 850°C haben (IEC 60695-2-1/2);
• Das Material des Teils muss als GWIT (glow-wire ignation temperature) 775 °C für Verbindungen aufweisen, in denen mehr als 0,2 A fließen, und für die anderen Verbindungen als GWIT 675 °C klassifiziert sein, bezogen auf die Dicke des Referenzteils;
• Ist das Material nicht klassifiziert und wurde die Glühdrahtprüfung (GWT) gemäß der IEC-Norm 695.2.1/1 durchgeführt, ist die Prüfungstemperatur für geformte Teile 750 °C für Verbindungen, in denen mehr als 0,2 A fließen, und 650 °C für die anderen.

Bauteile gelten dann als geeignet, wenn sich während der Prüfung keine Flamme für länger als 2 s entwickelt. Entwickelt sich eine Flamme für mehr als 2 s, müssen sämtliche anderen Teile über der elektrischen Verbindung, die in einem vertikalen Zylinder mit einem Durchmesser von 20 mm und einer Höhe von 50 mm liegen, einer Nadelflammenprüfung unterzogen werden. Es sei denn, sie werden von einem Material geschützt, das den Nadelflammentest bestanden hat (Anhang E). Teile, die aus - in Übereinstimmung mit der IEC-Norm 60695-11-10 - VO oder VI klassifizierten Materialien bestehen, mit der gleichen Dicke, müssen die Nadelflammenprüfung nicht bestehen. Und abschließend: Wurde das Material nicht von der Lieferfirma zertifiziert, muss das Kunststoffteil, in Übereinstimmung mit der IEC-Norm 695-2-1/1, bei 750 °C getestet werden, wobei 2 s als maximale Zeit für die Entwicklung einer Flamme während der Prüfung zugrunde gelegt werden. Dieser Test ist hart, und das ist noch nicht alles.

Standards sollen Kosten senken und die Herstellung vereinfachen

Ebenso wie auf Sicherheits- und Umweltverträglichkeitsstandards müssen Hersteller von Haushaltsgeräten auf neue Normen reagieren, die sowohl auf eine Reduzierung der OEM-Herstellungskosten als auch auf erhöhte Betriebssicherheit abzielen. Einer der wichtigsten Trends, bei denen Europa führend ist, ist die Annäherung an RAST. Eine ganze Reihe von Bauelementeherstellern zieht für ihre Schalter und Sensoren der nächsten Generation die RAST-Steckschnittstellen in Betracht.

RAST ist ein Akronym für „Raster-Anschluss-Steck-Technik“. Der Bezeichnung folgt normalerweise ein Zahlenwert, der den Mittellinienabstand des Kontakts in Millimetern wiedergibt – so besteht eine RAST5-Verbindung aus einem Steckverbindergehäuse mit Kontakten in Abständen von 5 mm.

Die RAST-Norm spezifiziert eine Reihe von Verbindungseigenschaften, etwa die geometrischen Dimensionen des Gehäuses, die Bauteil/Tab-Bezeichnung abhängig von der Bauteilebezeichnung, und die Farbkodierung des Gehäuses. Darüber hinaus umreißen die RAST-Normen Polarisierungs- und Kennungsmerkmale für das Gehäuse, um einen falschen Zusammenbau zu verhindern. Auch interne und externe Sperrmechanismen stehen zur Verfügung, um die Verbindung robuster zu gestalten.

Die RAST-Technologie bietet dem OEM eine Reihe von Vorteilen. Sie reduziert die Zahl der Komponenten im Kabelbaum durch die Verwendung eines Mehrpunktsteckverbinders. In vielen Fällen können die Kennungs-/Polarisierungseigenschaften auf dem automatischen Fertigstellungsequipment individuell angepasst werden. Dies reduziert die Anzahl der verschiedenen Teile, die auf Lager gehalten werden müssen sowie das Risiko von Einsteckfehlern. Das Sperrsystem verbessert die Rückhaltung des Gehäuses und die Zuverlässigkeit des Systems. Und die Verwendung eines IDC-Steckverbinders und automatisierter Kabelbaum-Herstellungs-Systeme senkt, verglichen mit herkömmlichen Crimp-Snap-Produkten, die Arbeitskosten.

Schlüsselkomponenten in Haushaltsgeräten

Angesichts dieser Trends sind Schalter und Sensoren in Haushaltsgeräten also Schlüsselkomponenten, wenn es um Verbrauchersicherheit und Umweltschutz geht. Sie bieten einen Sperrschutz für die Riegel an Kochgeräten, Waschmaschinen, Wäschetrocknern und Mikrowellenherden; sie erkennen den Wasserstand und sorgen für das Umschalten in Waschmaschinen, sie regeln die Betriebsschaltung in Kleingeräten wie Staubsaugern; sie erkennen Komponenten in Kaffeemaschinen und übernehmen eine Reihe weiterer Funktionen wie die Erkennung von Kondensern in Wäschetrocknern, von Pumpengetriebe und Schubern in Waschmaschinen oder aber die Getränke-Ausgabe in Automaten.

Diese Einsatzmöglichkeiten deckt die D3V-Familie ungekapselter Miniaturschalter von Omron ab, die den Herstellern von Elektrohaushaltsgeräten RAST5-Anschlüsse und eine breite Auswahl an Betätigungskräften, Nennströmen, Hebeloptionen, Montageoptionen und Anschlusstypen bietet. Für beinahe jede Anwendung im Haushaltsgerätemarkt findet sich in der Familie optimale Schalter.

Unlängst wurde eine Hochtemperaturversion vorgestellt, die Temperaturen bis zu 200 °C bei Haushaltsöfen und ähnlichen Anwendungen aushält. Ausgelegt für Nennströme von 11, 6 und 0,1 A besitzen diese Schalter des Typs D3V Kunststoffgehäuse aus Polyphenylensulfid (PPS), das ein hervorragendes Verhalten bei Hochtemperatur, inhärente flammenhemmende Eigenschaften und gute chemische Widerstandsfähigkeit garantiert.

Von Hochtemperaturversion bis zu GWT-konformen Bauteilen

Alle D3V-Schalter erfüllen die neuen Hochtemperaturversionen die geltenden Normen EN 61058-1, UL 1054, CSA C22.2 und UL 858 für Bauteile in Haushaltsgeräten. Die Ausführungen für 6 A und 0,1 A haben die VDE- und UL-Zulassung für eine Arbeitstemperatur von 200 °C, während die 11-A-Version für die VDE- und UL-Zulassung bei 155 °C eingereicht wurde.

Die D3V-Schalter bieten die gleiche Auswahl an Auslösern und Kontaktanordnungen wie die Standardtypen. Alle Modelle sind mit intern oder extern angebrachten Hebeln, zwei Befestigungspunkten für externe Hebel und einer Auswahl von Anschlussoptionen ausgestattet. Die Schalter werden in SPDT-, SPST-NC- und SPST-NO-Konfigurationen angeboten. Die 0,1-A-Version bietet darüber hinaus einen Crossbar-Kontakt aus einer Goldlegierung, die eine lange Lebensdauer und hohe Kontaktzuverlässigkeit garantiert.

Auch das Angebot ungekapselter Mikroschaltern wurde um GWT-konforme Versionen erweitert, die in Hinblick auf die hohen Sicherheits-, Qualitäts-, Effizienz- und Produktivitätsanforderungen beim Einsatz in Haushaltsgeräten entwickelt wurden. Die neuen D3V-GWT-Typen eignen sich für Haushaltsgeräte wie Staubsauger, Waschmaschinen, Geschirrspüler, Kühlschränke und Wäschetrockner. Sie entsprechen nicht nur den Anforderungen gemäß IEC 60335-1 Ed. 4 und EN 60695-2-11/12 Ed.2, sondern auch dem Standard EN 61058-1 für in Haushaltsgeräte und ähnliche elektrische Anwendungen verwendete Komponenten.

Dort, wo die technischen Erfordernisse nicht ganz so hoch sind und ein größerer Wert auf Kostenersparnis gelegt wird, bietet Omron einen preisgünstigen Schalter, der dank seines einfachen Designs hohe Zuverlässigkeit und eine lange Betriebsdauer garantiert. Der SS-Miniaturschalter enthält ein Paar Doppelfedern, was eine Lebensdauer von bis zu 30 Millionen Schaltspielen sicherstellt. Um individuellen Anforderungen gerecht zu werden, steht eine breite Palette von Betätigungsoptionen zur Verfügung.

*Anton Roth ist European Switch Application Engineer bei der Omron Electronic Components Business Europe in Poing bei München.

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