Damit elektrotechnische Geräte und Einrichtungen zuverlässig und sicher betrieben werden können, werden zahlreiche Isolationsmaterialien eingesetzt. In dem Niederspannungsbereich dominieren dabei die Kunststoffe. Um diese sicher verwenden zu können, sollte man die wichtigsten Normen dazu kennen.
Die Elektrotechnik gehört dabei zu einem der am besten durch Normen regulierten Bereiche der Industrie. Das kommt nicht von ungefähr, da elektrotechnische Geräte weltweit produziert, vertrieben und im Einsatz sind. Für deren sicheren Betrieb sind weltweit gültige Standards notwendig. Diese werden vor allem von der IEC (Internationales Elektrotechnisches Komitee) bereitgestellt. Folgende Normen sind von herausragender Bedeutung:
IEC 60664 Isolationskoordination für die Niederspannung (Niederspannungsrichtlinie)
Diese sehr umfassende Sicherheitsgrundnorm definiert zahlreiche Mindestanforderungen für Geräte und Einrichtungen, die mit einer Bemessungsspannung von bis zu 1000 VAC und 1500 VDC betrieben werden. Unter anderem werden mindestens einzuhaltende Luft- und Kriechstrecken definiert und Korrekturfaktoren für den Einsatz über 2000 m ü NN und bei erhöhten Frequenzen.
IEC 62368 Basisnorm zu Sicherheitsanforderungen (vor allem IT-Technik)
IEC 62368 gilt für elektrische und elektronische Einrichtungen im Bereich der Audio-, Video-, Informations- und Telekommunikationstechnik, einschließlich elektrischer Büromaschinen bis zu einer Nennspannung von 600 V.
Als Sicherheitsnorm mit einer sehr umfassenden Betrachtung aller möglicher Risiken (elektrisch, akustisch, mechanisch, usw) verweisen viele Geräte-Normen auf diese Grundnorm.
IEC 61140 Schutz gegen elektrischen Stromschlag
In Form einer grundsätzlichen Norm beschreibt IEC 61140 die Anforderungen an Anlagen, Systeme und Betriebsmittel ohne Begrenzung der Spannung. Darum sind die vorgegebenen Grundsätze und Anforderungen so gehalten, dass sie zur Koordinierung von Produkt-spezifischen Normen genutzt werden kann, also in Form eines Verweises auf diese Norm. Für die Elektrotechnik besonders hervorzuheben ist die Einteilung der Isolationsklassen
Schutzklasse I - III
normativ nicht erfasst ist die reine Funktionsisolation ohne Schutzfunktion gegen elektrischen Schlag
I – Feste Verbindung aller elektrisch leitfähigen Gehäuseteile mit dem Schutzleitersystem der festen Elektroinstallation verbunden (z.B. Schutzleiterkontakt)
II - Einsatz einer doppelten oder verstärkten Isolation zur sicheren Trennung auch von elektrisch leitfähigen Gehäusebestandteilen von spannungsführenden Teilen. Kein Anschluß an Schutzleiter vorgeschrieben, wenn doch kein Anschluß an leitfähige, berührbare Teile.
III – Schutz durch Kleinspannung, also der Einsatz einer Spannung unter 48VAC/60VDC. Betriebsmittel der Schutzklasse 3 dürfen nur über SELV- oder PELV-Stromquellen an das Netz angeschlossen werden.
IEC 60112 Kriechstromfestigkeit
Kunststoffe verfügen über eine mehrfach bessere Isolationsfestigkeit wie Luft. Darum können selbst sehr dünne Folien hohe Spannungen isolieren. Allerdings kann diese Isolationsfestigkeit an der Grenzfläche zwischen Luft und Oberfläche des Isolators stark davon abweichen. Insbesondere bei Anwesenheit von Feuchtigkeit und Verschmutzung (Staub, Abrieb, Produktionsresten) kann die Oberflächenleitfähigkeit soweit ansteigen, dass es zu einem Fehlerstrom kommt, der z.B. eine Sicherungseinrichtung (FI-Schalter) auslöst.
Um Kunststoffe in Hinsicht auf ihre Empfindlichkeit gegenüber solchen Belastungen einteilen zu können, wird die „Vergleichszahl der Kriechwegbildung (CTI)“ ermittelt. Umso größer der CTI-Wert ist, desto schlechter widersteht der Werkstoff der Degradation in feuchter Umgebung.
| Isolierstoffgruppe | CTI | PTI |
| I | 0 | >600 V |
| II | 1 | 400 - 599 V |
| IIIa | 2 | 250 - 399 V |
| IIIa | 3 | 175 - 249 V |
| IIIb | 4 | 100 - 174 V |
UL94 Brennbarkeit (IEC 60695 Sicherheitsgrundnorm)
Obwohl es in der IEC-Welt entsprechende Brandschutznormen gibt, wird in der Elektrotechnik sehr häufig der Standard nach UL 94 verwendet. Dieser beurteilt die Brennbarkeit von Kunststoffen und klassifiziert sie in sieben Klasse. Neben der Standarddicke von mindestens 3 mm werden für dünnere Materialien identische Klassenbezeichnungen verwendet, allerdings mit dem Zusatz „TM“ für „Thin Material“. Die Testanordnung für dünne Folien ist leicht modifiziert.
Horizontalbrennprüfung
HB 75 bei Dicken <3 mm; bestanden wenn Brennrate < 75 mm/min
HB 40 bei Dicken >3 mm; bestanden wenn Brennrate <40 mm/min
Vertikale Brennprüfung
V-2 Verlöschen innerhalb 30 Sekunden, brennendes Abtropfen zulässig
V-1 wie V-2, jedoch kein brennendes Abtropfen zulässig, kein Nachglimmen über 60 Sekunden
V-0 Verlöschen der Flamme innerhalb 10 Sekunden, kein Nachglimmen über 30 Sekunden
5VB mindestens V-2 bereits erreicht, dann 5x Beflammung mit 500 W Flamme, kein Abtropfen zulässig
5VA wie 5VB, zusätzlich an waagrecht eingespannter Platte keine Brandlochbildung >1 mm.
IEC 60085 Wärmeklassen (UL 746 ähnlich)
Nicht jeder Isolationswerkstoff ist für jede Einbausituation geeignet. Ein limitierender Faktor ist dabei auch die thermische Belastbarkeit des Werkstoffes. Die IEC 60085 legt für elektrische Isoliersysteme und elektrische Isoliermaterialien Wärmeklassen fest, innerhalb denen die Werkstoffe sicher und dauerhaft eingesetzt werden können.
Y 95 °C
A 105 °C
E 120 °C
B 130 °C
F 155 °C
H 180 °C
N 200°C
R 220°C
Natürlich sind diese Normen nicht die einzigen, die bei der Produktion eines normgerechten elektrotechnischen Produkt berücksichtig werden müssen. Für Elektromotoren, Umrichter, Transformatoren oder elektrische Sicherungseinrichtungen und elektrische Leitungen bestehen zahlreiche Produktnormen. Alle verweisen jedoch stets auch auf die Grundnormen, da diese einen allgemeingültigen Basisschutz gewährleisten sollen.
Elektroisolationsprodukte der Firma CMC sind u.a. nach ihren Wärmeklassen, aber auch den Isolierstoffklassen unterteilt und erfüllen bereits seit Jahrzehnten die Anforderungen aus der ganzen Elektroindustrie. Wir freuen uns auf Ihre Anforderungen und werden Ihnen fast immer eine passende Lösung anbieten können.
Sechs Normen der Elektrotechnik