Luft- und Kriechstrecken auf Leiterplatten in Zündschutzart "ec"

  • Hallo zusammen,


    Wieder einmal geht es um die Interpretation einer Norm, diesmal die DIN EN 60079-7:2016, mit folgenden Fragen:


    1. In den Abschnitten 4.3 und 4.4 findet sich die Formulierung "Die vergrößerten Luft-/Kriechstrecken gelten nicht für auf Leiterplatten montierte Komponenten". Gleichzeitig gibt es aber den Abschnitt 4.5 und die letzte Spalte der Tabelle 2, die sich auf beschichtete Leiterplatten im Schutzniveau "ec" beziehen. Was gilt denn nun für gedruckte Schaltungen, mit oder ohne Beschichtung, in "ec"? Wie ist der eingangs zitierte Satz zu verstehen?


    2. Die in Tabelle 2 aufgeführten Abstände gelten in Abhängigkeit der Arbeitsspannung. Ist der Begriff "Arbeitsspannung" identisch mit dem Begriff "Betriebsspannung" aus der 60079-0?


    3. Befinden sich auf einer gedruckten Schaltung Bereiche unterschiedlicher Arbeitsspannung (z. B. eine Platine, die mit 230 VAC versorgt wird, und auf der mittels Gleichrichter und Spannungsteiler/-regler eine Spannung von 5 VDC zum Betrieb einer Steuerungselektronik erzeugt wird), sind dann auf diese Bereiche unterschiedliche Streckenlängen anzuwenden? Oder muss die gesamte Platine dann für die hohe Spannung ausgelegt werden? Spielt dabei eine galvanische Trennung eine Rolle?

  • Hallo Uniraverr,


    einmal mein Stand zu Deinen Fragen:


    zu 1: Die in 4.3. und 4.4 geforderten Abstände gelten nur für "feldseitige Verbindungen", -> also dort, wo der Anwender anschließt. Alles was danach kommt, muss einer Industrienorm, z.B der EN 61010-1 genügen.


    zu 2: Ich sehe es so. In der Regel setze ich z.B. die max. Betriebsspannung auf 30 Volt, die Bemessungsspannung auf 32 Volt.


    zu 3: Das ist etwas komplizierter.... Hast Du keinen Trafo oder ein vergleichbares Element, kann die 230 Volt im gesamten Stromkreis gegen Erde auftreten. Hast Du allerdings einen geeigneten Trafo, dann hast Du eine Insel mit 230 Volt und eine weitere Insel mit der Kleinspannung.

  • Hallo Günter,


    danke für deine Antwort. Parallel hatte ich anderweitig recherchiert und möchte meine weiteren Erkenntnisse hier ergänzen:


    zu 2: Es ging mir ja um die Begriffsklärung. Einen Hinweis liefert hier die englische Fassung der 60079-0, in der die "Betriebsspannung" als "Working voltage" definiert wird. Wörtlich "Arbeitsspannung" - es ist also dasselbe gemeint.


    zu 3: Diese Auffassung wurde mir auch von anderer Seite so bestätigt. Mit galvanischer Trennung darf man den Wert der Kleinspannung heranziehen, ansonsten ist die höchste Spannung maßgeblich.

  • Hallo Uniraverr,

    habe dazu auch schon einige Erfahrungen gemacht, hier kurz meine Meinung zusammengefasst:

    zu 1.) 4.3 macht eine Aussage zu den Komponenten auf der Leiterplatte, 4.5 macht eine Aussage zu der Leiterplatte selber; für mich verschiedene Dinge und somit müssen sich die Aussagen nicht ausschließen; beide können gleichzeitig angewendet werden

    zu 2.) Gem. Begriffsdefinition nach DIN EN 60079-0:2019-09 gilt 3.93 Betriebsspannung - höchster Effektivwert der [...] Spannung bei der Versorgung des Gerätes mit der Bemessungsspannung, für mich ist die Bemessungsspannung die nominelle Spannung, z.B. 24 VDC; die max. Betriebsspannung ergibt sich dann unter Zugabe der angebebenen Toleranz, z.B. 20%, also 28,8 V. Für sicherheitsrelevante Betrachtungen kommt dann noch ein Faktor von 1,1 dazu, somit ergibt sich 32 VDC. Die angegebenen Werte in Tabelle 2 für Luft- und Kriechstrecken berücksichtigen bereits eine 10-%-Toleranz für die höchste Versorgungsspannung und kann daher z.B. zur Auswahl der Luft- und Kriechstrecken über Tabelle 2 entfallen. Für "ec" gilt jedoch Anhang H, hier sind die Grenzweite 60VAC und 85VDC interessant; unterhalb der Grenzwerte werden keine Anforderungen an die minimalen Kriech- und Luftstrecken festgelegt (Voraussetzung Industriestandard und Verschmutzungsgrad).

    zu 3.) Insb. SELV- oder PELV-Spannungsversorgungen gelten als sicher galv. getrennt und können als Insel betrachtet werden (Primärseite).

    Grüße, F.

  • Hallo Falcone,

    Danke für deine Antwort. Konkret zu 1): Der Unterschied ist zunächst einleuchtend. Aber dennoch bleiben Fragen offen:

    - Was gilt denn für "auf Leiterplatten montierte Komponenten"? Die Norm macht ja nur eine Aussage darüber, was nicht gilt.

    - Welche Abstände gelten für die Leiterbahnen auf nicht beschichteten Platinen in "ec"? Der Lötstopplack gilt ja nicht als Beschichtung.

    - Welche Abstände gelten auf Platinen in "eb"?


    Anbei ein Beispiel für eine Leiterplatte. Wie sind die fraglichen Punkte der Norm hierauf anzuwenden?


  • Hallo Günter,


    in 4.3 und 4.4 steht aber auch: "Schutzniveau-"ec"-Luftstrecken" für andere als feldseitige Verbindungen brauchen nur den Werten nach Anhang H zu genügen".


    Ich verstehe das dann zusammenfassend folgendermaßen:

    - Schutzniveau "eb": Es gelten die Luft- und Kriechstrecken nach Tabelle 2.

    - Schutzniveau "ec", feldseitige Verbindungen: Es gelten die Luft- und Kriechstrecken nach Tabelle 2.

    - Schutzniveau "ec", andere als feldseitige Verbindungen: Es dürfen die Werte aus Anhang H angewendet werden, sofern die dort gestellten Anforderungen erfüllt sind; was ansonsten gilt wird offen gelassen.


    Größtes Kopfzerbrechen bereitet mir aber immer noch der Ausschluss von auf Leiterplatten montierten Komponenten. Dazu habe ich ein neues Beispielbild angefügt:



    An dem MOSFET im TO-220 Gehäuse existieren eindeutig "Kriechstrecken zwischen blanken leitfähigen Teilen mit Potentialunterschied" (Abschnitt 4.4.2); gleichzeitig handelt es sich aber auch um eine "auf Leiterplatten montierte Komponente" (Abschnitt 4.4.1). In der Konsequenz entsteht für mich hier ein Widerspruch.

  • in 4.3 und 4.4 steht aber auch: "Schutzniveau-"ec"-Luftstrecken" für andere als feldseitige Verbindungen brauchen nur den Werten nach Anhang H zu genügen".

    Das ist erst einmal so richtig :) - aber bitte H.6 nicht vergessen:

    Und letztendlich wird an mehreren Stellen auf die IEC 60664-1 hingewiesen:

    Und damit sind wir wieder bei den sehr ähnlichen oder fast gleichen Anforderungen aus der IEC 1010-1....

  • Hallo Uniraverr, meine Interpretation der Norm ist ähnlich. Grundsätzlich gelten erst einmal für Exe vergrößerte Luft- und Kriechstrecken nach Tabelle 2. Das ist nicht verwunderlich, da es ja um erhöhte Sicherheit geht. ABER was wäre die Welt ohne Ausnahmen und davon gibt es hier reichlich, insb. für "ec" und im Besonderen für auf Leiterplatten montierte Komponenten. Dazu heißt es in Abschn. 4.3: Sofern nicht anders [...] gefordert wird, gelten die vergrößerten Luftstrecken für Schutzniveau-"ec"-Geräte nur an Netzstromkreisen [...]. Die vergrößerten Luftstrecken gelten nicht für auf Leiterplatten montierte Komponenten. Sind also ausgenommen von der Exe-Regelung. Das scheint mir auch plausibel, da die Abstände der Leiterbahnen i.d.R. enger sind und Regelungen dazu auch mittelbar die Abstände etwaiger blanker Komponentenbeinchen regeln (muss bei Beschichtung wieder gesondert betrachtet sein). Trotzdem sind natürlich "normale" Luft- und Kriechstrecken einzuhalten, um etwaige Kurzschlüsse oder die Oberfläche erwärmende Kriechströme zu vermeiden. Grüße, F.

  • Hallo,


    ich habe eine Frage dazu: Wenn die Elektronik komplett vergossen ist, diese eine Versorgungsspannung von 24V (max. 30V) hat und in einem metallischen Gehäuse eingebaut ist, spielen die Luft- und Kriechstrecken für ec keine Rolle? Verstehe ich richtig?


    Grüsse


    Pablo

  • Wenn die Elektronik komplett vergossen ist, diese eine Versorgungsspannung von 24V (max. 30V) hat und in einem metallischen Gehäuse eingebaut ist, spielen die Luft- und Kriechstrecken für ec keine Rolle?

    So ganz richtig ist das nicht. Für Deine Schaltung gelten immer noch die Anforderungen der mitgeltenden Norm, z.B. der IEC 1010-1 (oder EN 61010-1). Und irgendwo musst Du die Leitungen - die selbst auch eine ausreichende Isolation aufweisen müssen - ja anschließen. Das wird i.d.R. eine Auflage in der Zulassung.

  • Es ist schon ein wenig Zeit vergangen, aber das Thema bleibt relevant für mich.

    was wäre die Welt ohne Ausnahmen und davon gibt es hier reichlich, insb. für "ec" und im Besonderen für auf Leiterplatten montierte Komponenten

    Ist dass dann tatsächlich so zu verstehen, dass die Ausnahme der "auf Leiterbahnen montierten Komponenten" nur für das Schutzniveau "ec" gilt?


    Auch in Abschnitt 4.2.3.3 werden auf Leiterplatten montierte Komponenten in Schutzniveau "ec" gesondert aufgeführt. Zusammen mit den Ausführungen in 4.3 und 4.4, sowie den Erläuterungen von Günter, komme ich also zu dem Schluss, dass übliche, dem Industriestandard entsprechende gedruckte Schaltungen in diesem Schutzniveau keinen besonderen Anforderungen unterliegen. Allerdings weiß ich nicht, worauf man die in Tabelle 2 aufgeführten Werte, insbesondere die in der letzten Spalte, dann überhaupt anwenden soll.


    Für Schutzniveau "eb" würde ich demnach entsprechend interpretieren, dass zum Einen auf Leiterplatten montierte (per Weichlötung) Komponenten zusätzlich mechanisch fixiert werden müssen, zum Anderen hier die Abstände aus Tabelle 2 vollumfänglich gelten. Oder?


    Eine sehr interessante Diskussion übrigens!

  • Wenn die Elektronik komplett vergossen ist, diese eine Versorgungsspannung von 24V (max. 30V) hat und in einem metallischen Gehäuse eingebaut ist, spielen die Luft- und Kriechstrecken für ec keine Rolle?

    Fällt das dann nicht eher unter "Vergusskapselung" und es gilt die Tabelle 1 aus der EN 60079-18?

  • Wenn die Elektronik komplett vergossen ist, diese eine Versorgungsspannung von 24V (max. 30V) hat und in einem metallischen Gehäuse eingebaut ist, spielen die Luft- und Kriechstrecken für ec keine Rolle?

    Fällt das dann nicht eher unter "Vergusskapselung" und es gilt die Tabelle 1 aus der EN 60079-18?

    Ich sehe das nicht so. Ursprünglich war ja nach der 79-7 gefragt worden und es ist durchaus möglich und oft auch sinnvoll, in einem Ex e - Gerät auch vergossene Inseln zu haben, ohne die Zündschutzart Ex m zu nutzen.


    Es würde aber technisch funktionieren; man kann Ex e und Ex m kombinieren und hätte dann z.B. so etwas wie Ex II 3G Ex ec mc IIB T3 Gc.

  • Hallo zusammen,


    zum Ende des Jahres greife ich das Thema noch einmal auf. Ich habe aus den mir vorliegenden Statements von verschiedenen Seiten und nach intensiver Auseinandersetzung mit dem Normentext versucht, meine Erkenntnisse in einer Art Entscheidungstabelle zusammen zu fassen. Die möchte ich hier mal vorstellen, siehe Anhang.

  • Frohes neues Jahr Uniraverr!


    Vielen Dank, dass du dir die Mühe gemacht hast eine Übersicht zu erstellen und diese auch hier im Forum zu teilen.


    Eine kleine Anmerkung habe ich zu deiner Übersicht habe ich noch:

    Für meine Geschmack kommt aus der Tabelle nicht deutlich genug hervor, dass auch Trennabstände an Bauteilen gelten können, die innerhalb eines PCBs und nicht feldseitige Anschlüsse sind; z.B. an einem Übertragern zwischen 2 isolierten Stromkreisen.