Belastungswerte Produktnorm IEC 61537:2006
In Deutschland ist die DIN EN 61537:2007 09 „Führungssysteme für Kabel und Leitungen; Kabelträgersysteme für elektrische Installationen“ die aktuell gültige Übersetzung der IEC 61537:2006. Sie legt die Anforderungen und Prüfungen für Kabelträgersysteme fest, die zum Tragen und Unterbringen von Kabeln und Leitungen sowie anderen elektrischen Betriebsmitteln in elektrischen Installationen oder Kommunikationssystemen vorgesehen sind.
FAQ – Anforderungen gemäß der Produktnorm
Welche allgemeinen Anforderungen werden an Kabeltragsysteme gestellt und wo werden diese festgelegt?
Welche Testanforderungen gelten für Kabeltragsysteme?
Wie müssen Kabeltragsysteme gekennzeichnet sein?
Welche Informationen sollten in der Montageanleitung für Kabeltragsysteme zu finden sein?
Welche Informationen zu Kabelträgerlängen muss die Montageanleitung enthalten?
Klassifikation
Alle Kabeltragsysteme werden nach Kapitel 6 der Produktnorm IEC 61537 durch ein Zahlensystem klassifiziert. Daran kann der Anwender leicht erkennen, welche Eigenschaften ein Kabeltragsystem aufweist.
| 6.1 | Material |
|---|---|
| 6.1.1 | Metallisches Bauteil |
| 6.1.2 | Nichtmetallisches Bauteil |
| 6.1.3 | Gemischtbauweise |
| 6.2 | Widerstand gegen Flammausbreitung |
|---|---|
| 6.2.1 | Flammverbreitend |
| 6.2.2 | Nicht Flammverbreitend |
| 6.3 | Elektrische Leiteigenschaft |
|---|---|
| 6.3.1 | Ohne elektrische Leiteigenschaften |
| 6.3.2 | Mit elektrischen Leiteigenschaften |
| 6.4 | Elektrische Leitfähigkeit |
|---|---|
| 6.4.1 | Elektrisch leitendes Systembauteil |
| 6.4.2 | Elektrisch nichtleitendes Systembauteil |
| 6.5 | Korrosion/Oberflächen |
|---|---|
| 6.5.1 | Nichtmetallische Systembauteile |
| 6.5.2 | Stahl mit metallischer Oberflächenbehandlung oder nichtrostender Stahl |
Klassen 0 – 9D
| Klasse | Referenz-Werkstoff und Oberflächenbehandlung |
|---|---|
| 0a | keine |
| 1 | galvanischer Zinküberzug mit einer minimalen Schichtdicke von 5 µm |
| 2 | galvanischer Zinküberzug mit einer minimalen Schichtdicke von 12 µm |
| 3 | Schmelztauchverzinkt (Bandverzinkt) entsprechend Grad 275 nach EN 10327 und EN 10326 |
| 4 | Schmelztauchverzinkt (Bandverzinkt) entsprechend Grad 350 nach EN 10327 und EN 10326 |
| 5 | feuerverzinkt (Stückverzinkt) mit einer minimalen Schichtdicke von 45 µm nach ISO 1461 |
| 6 | feuerverzinkt (Stückverzinkt) mit einer minimalen Schichtdicke von 55 µm nach ISO 1461 |
| 7 | feuerverzinkt (Stückverzinkt) mit einer minimalen Schichtdicke von 70 µm nach ISO 1461 |
| 8 | feuerverzinkt (Stückverzinkt) mit einer minimalen Schichtdicke von 85 µm nach ISO 1461 (üblicherweise hochlegierter Siliziumstahl) |
| 9A | nichtrostender Stahl, hergestellt nach ASTM: A240/A 240M – 95a Bezeichnung S30400 oder EN 10088 Grad 1-4301 ohne eine Endbehandlungb |
| 9B | nichtrostender Stahl, hergestellt nach ASTM: A240/A 240M – 95a Bezeichnung S30400 oder EN 10088 Grad 1-4404 ohne eine Endbehandlungb |
| 9C | nichtrostender Stahl, hergestellt nach ASTM: A240/A 240M – 95a Bezeichnung S30400 oder EN 10088 Grad 1-4301 mit Endbehandlungb |
| 9D | nichtrostender Stahl, hergestellt nach ASTM: A240/A 240M – 95a Bezeichnung S30400 oder EN 10088 Grad 1-4404 mit Endbehandlungb |
a Bei Werkstoffen, die keine deklarierte Korrosionsfestigkeitsklassifizierung haben. b Der Endbehandlungsprozess wird eingesetzt, um den Schutz gegen Spaltsprungkorrosion und die Kontaminierung anderer Stähle zu verbessern. | |
| 6.5 | Korrosion/Oberflächen |
|---|---|
| 6.5.3 | Aluminiumlegierung oder andere Metalle |
| 6.5.4 | Mit metallischer und organischer Beschichtung |
| 6.6 | Temperaturen |
|---|---|
| 6.6.1 | Mindesttemperatur -50 °C / -40 °C / -20 °C / -15 °C / -5 °C / +5 °C |
| 6.6.2 | Höchsttemperatur +150 °C / +120 °C / +105 °C / +90 °C / +60 °C / +40 °C |
| 6.7 | Lochung der Grundfläche der Kabelrinnenlänge |
|---|---|
| A | ≤ 2 % |
| B | > 2 % |
| C | > 15 % |
| D | > 30 % (IEC 60364 5 52) |
| 6.8 | Lochung der Grundfläche der Kabelrinnenlänge |
|---|---|
| X | ≤ 80 % |
| Y | > 80 % |
| Z | > 90 % (IEC 60364 5 52) |
| 6.9 | Schlagfestigkeit |
|---|---|
| 6.9.1 | Bis zu 2 J |
| 6.9.2 | Bis zu 5 J |
| 6.9.3 | Bis zu 10 J |
| 6.9.4 | Bis zu 20 J |
| 6.9.5 | Bis zu 50 J |
Mechanische Belastungsprüfungen zur Ermittlung der sicheren Arbeitslast (SWL)
Eine wichtige Kernaufgabe der Norm besteht darin, die ausgegebenen Angaben zur sicheren Arbeitslast in einem vergleichbaren und reproduzierbaren Rahmen zu verifizieren. Das wird durch unterschiedliche Testverfahren erreicht. Wichtig für die praktische Anwendung ist, dass die Verbinder, wie in der Anleitung oder den Datenblättern des Herstellers beschrieben, anzuordnen sind, da ansonsten die sichere Arbeitslast nicht garantiert werden kann.
Im Allgemeinen müssen zwei Prüfungen durchgeführt werden, die Mindesttemperatur- und die Höchsttemperaturprüfung. Bei Stahlbauteilen ist es ausreichend, nur bei einer Temperatur im Bereich von -20° C bis +120 ° C zu prüfen, da durch die Temperaturänderung die Eigenschaften laut Norm um nicht mehr als 5% vom Mittelwert der Eigenschaftswerte abweichen.
Alle Testverfahren sehen vor, dass eine Vorlast von 10 % bei Kabelträgerlängen und 50 % bei Trägerelementen auf die Testmuster aufgebracht wird, um ein Setzen zu ermöglichen. Anschließend wird die Last wieder weggenommen und die Verformungen von diesem Zustand aus gemessen.
Es werden alle Prüfmuster zuerst mit der nominellen sicheren Arbeitslast (SWL) beaufschlagt und bei Bestehen der Versagenskriterien die Last auf das 1,7-fache der sicheren Arbeitslast erhöht.
Das erste Versagenskriterium ist die zulässige Verformung unter der nominellen sicheren Arbeitslast. Dabei darf die Längsdurchbiegung der Kabelträgerlängen und Formteile nicht größer als maximal 1/100 des Stützabstands und die Querdurchbiegung nicht größer als maximal 1/20 der nominalen Breite (Kabelträgerlängen, Formteile, Trägerelemente) sein. Zudem ist die Querverformung unter SWL bei Auslegern auf maximal 30 mm begrenzt. Ein Stiel darf sich unter SWL um maximal 1/20 seiner Länge durchbiegen. Selbstverständlich dürfen hierbei die Prüflinge und Verbindungen augenscheinlich keinen Schaden oder Bruch aufweisen.
Die Längsdurchbiegung wird in der Mitte jeden Feldes [ab] und [bc] als berechneter Mittelwert von der linken und rechten Außenseite (1 und 3) eines Kabelträgers gemessen. Die Querdurchbiegung wird an selber Stelle als Differenz zwischen dem Messwert des Sensors in der Mitte (2) des Kabelträgerbodens und dem Mittelwert der Längsdurchbiegung (ø13) ermittelt.
Das zweite Versagenskriterium ist, dass unter erhöhter 1,7-facher Last das System nicht zusammenbrechen darf. Starke Verformung und Verbiegung sind bei der erhöhten Last jedoch zulässig.
Sonderlasten, wie die sogenannte Mannlast, Schnee, Regen, Eis, Wind, Seismik oder thermische Spannungen, werden mit diesem Verfahren nicht überprüft. Laut Norm werden Schnee, Windlast und andere Umweltgefährdungen nicht als in der Verantwortung des Herstellers liegend betrachtet. Diese Einflüsse sollte der Planer der Installation falls notwendig berücksichtigen.
Grundsätzlich werden mit dieser Methodik die sichere Arbeitslast (SWL) der Kabelträgerlängen und deren Verbindungen, Formteile und Trägerelemente überprüft.
Die Prüfungen für Mehrfeldträger, montiert in vertikaler Ebene mit horizontaler Laufrichtung (typische Anwendung in Kraftwerken), und für Steigetrassen, montiert in vertikaler Ebene mit vertikaler Laufrichtung, sind in der aktuell gültigen Version der Norm noch in Beratung. Der neue Normentwurf sieht hierfür eine standardisierte Prüfung vor. Zu der Kraftwerksanwendung kann OBO Bettermann bereits jetzt einige Belastungswerte nach diesem Standard vorweisen.
Der Vollständigkeit halber sei an der Stelle die sogenannte Prüfung der Schlagfestigkeit nach IEC 60068-2-75 angesprochen. Hierbei wird nacheinander an verschiedenen Prüflingen ein Hammer mit einer definierten Masse aus einer vorgegebenen Höhe zuerst auf die Grundfläche, bzw. Sprosse, und dann auf jedes Seitenteil fallen gelassen. Nach der Prüfung dürfen die Prüflinge keine Anzeichen von Zerstörung und oder Verformung aufweisen, welche die Sicherheit beeinträchtigen.
| Schlagenergie [J] | Hammermasse [Kg] | Fallhöhe [mm] |
|---|---|---|
| 2 | 0,5 | 400 |
| 5 | 1,7 | 295 |
| 10 | 5,0 | 200 |
| 20 | 5,0 | 400 |
| 50 | 10,0 | 500 |
Kabelträgerlängen als Mehrfeldträger
Von einem Mehrfeldträger spricht man, wenn eine Folge von Kabelträgerelementen (Rinnen oder Leitern) und Trägerelementen mehr als ein Feld zwischen den Stützpunkten aufspannt, also mehrere Stützabstände hat. Das ist die überwiegende Installationsart von Kabeltragsystemen.
Die meisten Kabeltragsysteme werden mit ihrem Boden in horizontaler Ebene montiert und verlaufen in ebenfalls horizontaler Richtung. Für diese Installationsart hält die Norm gleich fünf verschiedene Prüfungsarten vor, die an gewisse Bedingungen geknüpft sind. Damit soll der sichere Betrieb unter allen Bedingungen sichergestellt werden.
| Prüfungsart | Bedingungen |
|---|---|
| I |
|
| II |
|
| III |
|
| IV |
|
| V |
|
Kabelträgerlängen als Einfeldträger
Wenn ein Kabeltragsystemabschnitt aus Kabelträgerlängen und genau zwei an jedem Ende des Abschnitts angeordneten Stützpunkten besteht, spricht man von einem Einfeldträger. Also einem singulären Stützabstand. Das kann beim Überqueren von Fluren oder im Hallenbau beim Überqueren von einem zum anderen Stützpfeiler der Fall sein, wenn das Kabeltragsystem nicht kontinuierlich über mehrere Felder weitergeht, das System also an jeder Stütze endet. Diese Abgrenzung vom Mehrfeldträger ist wichtig, da sich die Belastung auf das System bei gleicher Kabellast pro Meter verändert.
Überwiegend werden auch Einfeldträger in horizontaler Ebene montiert mit horizontaler Laufrichtung. Bei dem Test muss der Verbinder in der Mitte des Feldes platziert werden, wenn es nicht anders vom Hersteller eingeschränkt wird.
Formteile
Für Formteile (Bogen, T-Stück, Kreuzung), montiert mit dem Boden in horizontaler Ebene mit horizontale Laufrichtung des Systems, sieht die Norm ebenfalls einen Test vor, wenn das Formteil selbst nicht durch ein Montageelement gestützt wird. Der Abstand Y zum nächsten Träger wird vom Hersteller angegeben.
Ausleger
Ausleger werden zur Verwendung an der Wand oder am Stiel getestet (Grafik 1). Die Lasteinleitung erfolgt an zwei Stellen, wenn der Ausleger für Kabelrinne und Kabelleiter konstruiert ist (Grafik 2). Wenn der Ausleger ausschließlich für Kabelrinnen konstruiert ist, erfolgt die Lasteinleitung gleichmäßig an mehreren Stellen (Grafik 3). Dadurch wird der Ausleger weniger stark beansprucht und erreicht höhere sichere Arbeitslasten. Wir bei OBO Bettermann prüfen im Allgemeinen immer den schlechteren Fall, denn so gewährleisten wir, dass die sichere Arbeitslast immer erreicht wird.
Die Grafiken zeigen den normativen Prüfaufbau.
Stiele
Die sogenannten Hängestiele werden gleich drei Prüfungen unterzogen.
Prüfung des Biegemoments von Stielen an Deckenplatten (Grafik 1) mit vorzugsweise 0,8 m Stiellänge. Die Angabe der sicheren Arbeitslast erfolgt als M1 in Nm oder kNm.
Prüfung der Zugfestigkeit von Stielen beziehungsweise der Kopfplatte (Grafik 2) als Angabe SWL als F in N oder kN.
Prüfung des Biegemoments von Stielen mit Auslegern (Grafik 3), Angabe mit M2 in Nm oder kNm. Diese Prüfung muss an Längen L = 0,5 m, 1,0 m und 1, 5 m ausgeführt werden, sofern die Artikel im Produktsortiment vorhanden sind. Dabei werden die Stiele in Kombination mit dem stärksten und größten für den Stiel empfohlenen Ausleger montiert geprüft.
Eine untergeordnete Rolle spielen die Prüfungen für einen mittig (symmetrisch) befestigten Ausleger (Grafik 4) und für Stiele mit an den Enden befestigtem Ausleger / Deckenabhängung (Grafik 5). Letzteres wird im Volksmund auch Affenschaukel genannt. Hierbei werden zwei Gewindestangen als auf Zug beanspruchte Elemente oder Hängestiele mit einem horizontal verlaufenden biegesteifen Profil als Rinnenauflage benutzt.
Sichere Installation von Stielen mit Auslegern
Die Installation eines Hängestiels mit Ausleger wird als sicher betrachtet, wenn folgende Bedingungen erfüllt sind.
- Die aufgelegte Last an jedem Ausleger ist geringer als die sichere Arbeitslast, die für den einzelnen Ausleger angegeben ist (10.8.1).
- Das Biegemoment von Stielen mit Auslegern M2 selbst ist geringer als die sichere Arbeitslast für die verwendete Stiellänge (10.8.2.3). Die Interpolation zwischen den Prüfergebnissen verschiedener Längen ist zulässig.
- Das resultierende Biegemoment an der Deckenplatte M1 und die resultierende Kraft F sind im sicheren Bereich (SAFE AREA).
Elektrische Prüfungen
Produkte der Norm sind im normalen Gebrauch passiv in Bezug auf elektromagnetische Einflüsse (Aussendung und Immunität). Wenn Kabelträgersysteme als Teil einer Verkabelungsinstallation installiert sind, kann die Installation elektromagnetische Signale aussenden oder durch solche beeinflusst werden. Der Grad der Beeinflussung ist abhängig vom Wesen der Installation in ihrer Betriebsumgebung und von den an die Verkabelung angeschlossenen Geräten.
Nach IEC 61537 werden die elektrischen Leiteigenschaften oder die elektrischen Isolationseigenschaften geprüft. Das ist davon abhängig, wie das System klassifiziert wurde.
Kabelträgersysteme nach 6.3.2 als „mit elektrischen Leiteigenschaften“ klassifiziert, müssen ausreichende elektrische Leitfähigkeit haben, um den Potentialausgleich und Verbindung(en) mit Erde sicherzustellen, wenn dies abhängig von der Anwendung des Kabelträgersystems erforderlich ist. Dabei wird das System bestehend aus zwei Kabelträgerlängen und dem systemzugehörigen Verbinder mit einem Wechselstrom von 25 A bei einer Leerlaufspannung kleiner oder gleich 12 V (AC 50 – 60 Hz) durchflossen. Ein erster Spannungsabfall wird über eine Strecke jeweils 50 mm neben dem Verbinder gemessen. Die daraus resultierende Impedanz (Übergangswiderstand) darf 50 mΩ nicht überschreiten. Verschiedene Verbinder müssen (wenn vorhanden) getrennt geprüft werden. Ein zweiter Spannungsabfall wird über eine Strecke von 500 mm ohne Verbindungsstelle gemessen. Die daraus resultierende Impedanz darf 5 mΩ/m nicht überschreiten.
Kabelträgersysteme nach 6.4.2 als „elektrisch nichtleitendes Systembauteil“ klassifiziert, gelten als nichtleitend, wenn der spezifische Oberflächenwiderstand größer 100 mΩ ist. Kabelträgersysteme aus Metall mit einer Beschichtung werden grundsätzlich als leitend angesehen
Brandgefahren
Ein Kabeltragsystem kann im Allgemeinen keine Brandverursachung herbeiführen, nur einen Brandbeitrag. Zur Auslegung von Kabeltragsystemen schreibt die Norm vor, dass nichtmetallische gemischte Werkstoffe, die anormaler Wärme durch elektrischen Fehler ausgesetzt sein können, schwer entzündlich sein müssen. Dazu wird die Glühdrahtprüfung nach IEC 60695-2-11:2000 Abschnitt 4-10 mit einer Glühdrahttemperatur 650 °C durchgeführt. Nicht flammverbreitende Systembauteile dürfen entweder nicht entzünden oder müssen eine begrenzte Flammausbreitung haben.
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