zusätzlicher Potentialausgleich elektrischer Baugruppen

[Foxoftheweek]

Hallo,
ich habe folgendes Problem: wir haben zwei Baugruppen mit Elektronischen Geräten. In einer Baugruppe (Gehäuse1 SKI) sitzt ein Netzteil von 230V~ auf 24VDC zur Versorgung von Elektronikkomponenten (u.a. USB-Hub, LAN-Switch, alle DC 24V). In einer zweiten Baugruppe (Gehäuse2 SKI) sitzt eine Monitor und andere Komponenten, ebenfalls DC 24V, die auch aus der ersten Baugruppe mit DC 24V gespeist werden. Zum Schutz gegen ESD soll ein zusätzlicher Potentialausgleichsleiter vom PE/Gehäuse1 mitgeführt werden. Fragen:
1. Ist es zulässig einen zusätzlichen Potentialausgleichsleiter in einer Leitung zusammen mit den DC 24V zu führen?
2. Wenn ja, gibt es Mindestquerschnitte?
3. Wenn ja, darf man Steckverbindungen mit Rastfunktion (nicht ohne Werkzeug lösbar) zum Anschluss verwenden?
4. Wenn nein, wie ist ein solcher zusätzlicher PA durchzuführen?
Ist bestimmt keine alltägliche Frage. In den einschlägigen Normen , google, etc. kann ich dazu keine Antworten finden.
Würde mich über eure Antworten sehr freuen!
Viele Grüße

 

[patois]

... das wird wieder eine "unendliche Geschichte" werden . . .

 

[elo22]

... das wird wieder eine "unendliche Geschichte" werden . . .

Popcorn!

 

[patois]

Aha, der erste hat schon "geliefert" !

 

[Foxoftheweek]

... das wird wieder eine "unendliche Geschichte" werden . . .

Bin ich hier mit der Anfrage nicht richtig?

 

[werner_1]

Zum ESD-Schutz werden häufig Kupfer-Massebänder mit großer Oberfläche verwendet. So etwas kann man kaum in einer 24V-Leitung mitführen. Wie der Anschluss ausgeführt wird, ist egal, da es nicht sicherheitsrelavant ist.

Wie weit sind denn die Gehäuse auseinander? Ich würde ohne Detailkenntnisse, 4mm² Cu vorschlagen.

 

[Blitzschläger]

Zum Schutz gegen ESD soll ein zusätzlicher Potentialausgleichsleiter vom PE/Gehäuse1 mitgeführt werden.

Kannst Du das mal näher ausführen? Gibt/gab es Probleme mit ESD?

 

[Foxoftheweek]

Zum ESD-Schutz werden häufig Kupfer-Massebänder mit großer Oberfläche verwendet. So etwas kann man kaum in einer 24V-Leitung mitführen. Wie der Anschluss ausgeführt wird, ist egal, da es nicht sicherheitsrelavant ist.

Kupfermassebänder werden meiner Meinung nach eher bei EMV-Problemen mit HF-Störungen zutreffen, oder? Stimmt, ist nicht sicherheits- sondern nur funktionsrelevant. Danke für die Einschätzung.

 

[Foxoftheweek]

Kannst Du das mal näher ausführen? Gibt/gab es Probleme mit ESD?

Noch nicht, aber die sind mit hoher Wahrscheinlichkeit zu erwarten. Und einige der verwendeten Komponenten sind recht sensibel und teuer. Wir möchten eine maximale Ausfallsicherheit erreichen.

 

[Blitzschläger]

(Gehäuse2 SKI)

Dann hat dieses Gehäuse doch schon einen angeschlossenen Schutzleiter.

 

[Octavian1977]

Bisher ist in der Beschreibung kein normaler PA enthalten, also geht es wohl nicht um einen zusätzlichen PA sondern überhaupt um einen PA.
Ich wüßte nicht warum man diesen nicht mit der 24VDC in einer Leitung führen sollte.
Man sollte sich aber klar sein was der PA genau bewirken soll, für HF Ausgleich sind besondere Bedingungen zu beachten da hilft nicht einfach ein dicker Querschnitt.

unterhalb von 1,5mm² würde ich nicht verlegen. Leiterfarbe Schwarz

Steckverbinder wären möglich, es sollte aber sichergestellt sein, daß diese Verbindung nicht entfernt werden kann wenn nicht auch die Spannungsversorgung getrennt wird.

Grundsätzlich sollte hier auch die gesamte elektrische Anlage ein TN-S Netz sein, bei einem TN-C Netz hilft ansonsten auch ein PA nichts.

 

[Blitzschläger]

SK I erfordert einen PE am Gehäuse. Angeblich sind beide Geräte SK I, sind also beide mit dem PE verbunden und haben demzufolge kein Potential zueinander. Was will man dann mit einem zusätzlichen Potentialausgleich?

 

[Octavian1977]

Das ist nicht so.
Auch zwischen Schutzleitern kann es eine Potentialdifferenz geben.
Kein Leiter ist ohne Widerstand, Unterschiede in den Widerständen führen bei Stromfluß zu unterschiedlichen Spannungen.

Insbesondere bei veralteten TN-C netzen oder auch Fehlern im TN-S Netz oder auch betriebsbedingte Ableitströme erzeugen Ströme und Spannugnsdifferenzen auf Schutzleitersystemen.

In Rechenzentren wird nicht umsonst ein vermaschter PA gefordert und umgesetzt.

 

[Blitzschläger]

Es ging hier um ESD, da reden wir von relevanten Potentialdifferenzen von hunderten bis zu einigen Tausend Volt.
Der ESD-Schutz ist i.d.R. hochohmig, Erdungsarmbänder 1 MOhm oder Fußbodenbeläge im GOhm-Bereich reichen zur Ableitung elektrostatischer Aufladungen.

 

[Uwe Mettmann]

Kupfermassebänder werden meiner Meinung nach eher bei EMV-Problemen mit HF-Störungen zutreffen, oder?

Laut Norm ist ein ESD-Impuls mit einer Anstiegszeit von ca. 1 ns definiert (Klick mich) und somit kann man ihn als transientes HF-Signal betrachten. Eine zusätzliche Leitung von z.B. 1,5 mm² zum Potentialausgleich ist aufgrund ihrer Induktivität nicht sehr effektiv. Besser wäre da eine geschirmte Leitung, die an beiden Geräten direkt dem Gehäuse verbunden wird. Somit wird wirksam verhindert, dass eine ESD-Entladung auf die Innenleiter oder Kontakte stattfindet, wenn jemand das Kabel oder die geschirmten Stecker anfasst.

Weiterhin hat das auch den Vorteil, dass durch die Schirmung das Kabel weniger HF-Störungen abstrahlen kann.

Natürlich gibt es auch andere Konzepte, um ESD-Problemen an Schnittstellen entgegenzuwirken.

Ein großer Fehler ist immer, den hochfrequenten Charakter von ESD-Impulsen zu verkennen, so dass oft die falschen Maßnahmen getroffen werden.


Gruß

Uwe

 

[patois]

Ein großer Fehler ist immer, den hochfrequenten Charakter von ESD-Impulsen zu verkennen,

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Naja, nicht jeder kennt den Herrn FOURIER . . .

 

[Foxoftheweek]

Erst mal ein herzliches Dankeschön an alle Kommentatoren!

Herr Fourier ist mir in erster Linie aus der EMV-Welt (ja, zu der genaugenommen auch ESD gehört) bekannt. Aber da eigentlich nur zum Thema Oberschwingungen.
Bei dem Gehäuse1+2 handelt es sich um Gehäuse der SKI. Der PE ist allerdings nur an Gehäuse 1 angeschlossen, da hier das Netzteil eingespeist wird. Das Gehäuse 2 hat keine Einspeisung auf der 230V Seite, sondern wird mit 24VDC aus Gehäuse 1 gespeist. Demnach liegt dort erst mal kein PE. Somit habe ich das als zusätzlichen PA bezeichnet, wenn man beide Gehäuse verbindet.
Ja, eine ESD-Entladung ist, begründet durch die steilen Flanken, natürlich ein hochfrequenter Impuls mit kurzer, hoher Energie. Dennoch war die Idee, einen gewissen Schutz gegen eine Entladung über eine niederohmige Verbindung gegen PE zu erreichen. Aufgrund der eher geringen Leitungslänge (ca. 3m) zwischen beiden Gehäusen, habe ich die Imedanz der Leitung zunächst vernachlässigt.
Das ganze System im Detail zu erklären führt zu weit. Das Netzsystem (TN-C, TN-C-S, TN-S) ist nicht immer bekannt und in soweit aus meiner Sicht unerheblich, da hier nur 1x 230VAC eingespeist wird. Alle Geräte arbeiten ansonsten mit 24VDC. Demnach keine Vermaschung, Erdungs- / Brummschleifen oder Ähnliches. Das System kommt z.B. in Räumen mit unterschiedlichen Bodenbelägen zum Einsatz und ist Laienbedienbar. Demnach besteht die Gefahr einer ES-Aufladung durch den Anwender (Bedienung am Gehäuse 2).
Dies nur zur Erläuterung. Das ganze über eine geschirmte Leitung zu realisieren, scheint im Moment für mich die Lösung zu sein.
Vielen Dank nochmal!

 

[Blitzschläger]

Das Gehäuse 2 hat keine Einspeisung auf der 230V Seite, sondern wird mit 24VDC aus Gehäuse 1 gespeist. Demnach liegt dort erst mal kein PE. Somit habe ich das als zusätzlichen PA bezeichnet, wenn man beide Gehäuse verbindet.

Dann ist das Gerät/Gehäuse 2 Schutzklasse III. Wenn man Angst hat, daß sich das Gehäuse auflädt und es eh keine Probleme mit Brummschleifen gibt, kann man den Minuspol der 24-V-Versorgung mit dem Gehäuse 2 verbinden (sei es direkt oder über einen Widerstand), dann ist das Potentialausgleich ohne eine zusätzliche Leitung.

 

[Octavian1977]

Halte ich nicht sonderlich viel von.
dadurch erhält man eine Erdung des 24V Systemes die sich irgendwie einschleift aber nicht richtig vorhanden ist.
Die Netzform ist bei empfindlichen Geräten niemals egal.

 

[Blitzschläger]

Bei PC-Netzteilen ist der Minuspol üblicherweise auch mit dem PE verbunden.