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DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE

Einführungsbeitrag

Im Juli 2011 erschien die vierte Ausgabe von IEC 60505. Die Norm entspricht der Deutschen Norm DIN EN 60505 (VDE 0302-1). Die Deutsche Übersetzung der vierten Ausgabe wird voraussichtlich Anfang 2012 vorliegen.
Die Norm IEC 60505 bildet die Grundlage zur Abschätzung der Alterung elektrischer Isoliersysteme (EIS). Sie legt die Grundsätze und Verfahren fest, die bei der Entwicklung von Funktionsprüfungen und Bewertungsverfahren zur Ermittlung der Betriebslebensdauer eines speziellen elektrischen Isoliersystems beachtet werden sollen. Elektrische Isoliersysteme spielen eine immer wichtigere Rolle bei der globalen Produktion von Transformatoren, Motoren, Relais, Vorschaltgeräten für Leuchten und einer Vielzahl von anderen elektrischen Anwendungen. Sie sind Gruppen von Materialien, die durch umfangreiche Tests für elektrische Anwendungen bei bestimmten Temperaturen oder Klassen oder Umgebungen sowie bei bestimmten Materialstärken als geeignet eingestuft wurden.
Eine der wichtigsten Aufgaben bei der Entwicklung und Gestaltung eines Elektroisoliersystems ist die Ermittlung der beabsichtigten Lebensdauer. Sie muss aus mehreren Gründen ermittelt werden: für Typprüfungen bei der Einführung eines neuen elektrischen Isoliersystems in die Fertigung, für die Qualitätsüberwachung der Fertigung und zur Abschätzung der Restlebensdauer bei Instandhaltungsmaßnahmen. Die Lebensdauer kann durch elektrische, thermische, mechanische oder Umweltbelastungen entweder einzeln oder in Kombination beeinflusst sein. Die Bestimmung der potenziellen Lebensdauer ist deshalb eine grundsätzliche Aufgabe bei der Entwicklung und Gestaltung eines EIS.
((Bild 1: Generator-Isolation)) ((Siemens AG, München/Berlin))
Wesentliche Parameter zur Beschreibung der Lebensdauer von elektrischen Isoliersystemen sind beabsichtigte, geschätzte oder nachgewiesene Betriebslebensdauern. Die Einschränkung der Lebensdauer der elektrischen Isolierung unter thermischer Beanspruchung war einer der ersten Hinweise auf Alterungsvorgänge bei im Betrieb befindlichen Maschinen. Durch zunehmende Erfahrung wurde erkannt, dass es notwendig ist, bestimmte Materialkombinationen mit zufriedenstellender Lebensdauer bei bestimmten Temperaturen auszuwählen, um die geforderte Betriebslebensdauer zu erreichen.
Die Norm IEC 60085 enthielt bereits in ihrer ersten Ausgabe von 1958 eine Anzahl von genormten Maximaltemperaturwerten und stellte eine Verbindung von Isoliermaterialien (EIM) mit Temperaturklassen her mit dem Ziel, eine wirtschaftliche Lebensdauer der elektrischen Isolierung für Geräte zu gewährleisten. Dies war ein allererster Versuch, Elektrische Isoliersysteme auf der Grundlage von (Betriebs-)Erfahrungen oder Prüfungen und der Quantifizierung einer Lebensdauer zu bewerten. Die Grenzen dieses ausschließlich auf thermische Beanspruchung zugeschnittenen Vorgehens wurden aber erkannt, und ein verbessertes Bewertungskonzept wurde gefordert. Daraus resultierte die Entwicklung von IEC 60505.
Die vierte Ausgabe der Norm IEC 60505 ist ein Leitfaden für alle, die Normen und technische Dokumente auf dem Gebiet der elektrischen Isoliersysteme erstellen.
Der Anwender der Norm kann bereits bestehende Prüfverfahren verwenden und einen Zusammenhang zu seinem Endgerät herstellen. Er ist für den Nachweis der Anwendbarkeit seiner Prüfmethode in Übereinstimmung mit den Prinzipien dieser Norm verantwortlich.
Die Flussdiagramme der Norm zeigen die wichtigsten Pfade auf, die zum Ausfall eines elektrischen Isoliersystems führen können, und der informative Anhang der Norm unterstützt diese Flussdiagramme durch zusätzliche Informationen und Literatur. Diese Informationen wurden zusätzlich in einer MindMap-Darstellung interaktiv über einen Internetbrowser nutzbar gemacht. Die browserbasierte MindMap-Software ist auf einem Server des IEC-Zentralbüros in Genf (Schweiz) installiert und kostenlos für jedermann zugänglich: http://std.iec.ch/iec60505.
Die Mindmaps stellen die Inhalte der Flussdiagramme mit den Ausfallpfaden verständlich dar; Informationen des Anhang A der Norm wurden an den entsprechenden Stellen in die MindMap-Flussdiagramme aufgenommen.
Die Aufnahme von zusätzlichen Informationen in die MindMaps wurde über ein Content-Management-System (CMS) der IEC möglich, das für die "Online-Entwicklung" von Normen geeignet ist und die Informationen des Glossars vom CMS auf die MindMaps verlinkt. Alle Änderungen von Inhalten werden nur im CMS durchgeführt.
Das Glossar enthält Begriffe und Definitionen aus verschiedenen Quellen. Sie werden in der interaktiven Version durch Mouse-Over-Operationen oder durch Anklicken sichtbar und sind zusätzliche Erklärungen bei der Navigation durch die Pfade der entsprechenden Alterungsdiagramme. Der interaktive Anhang soll als interpretierender Leitfaden für den normativen Teil von IEC 60505 angesehen werden.
Es gibt insgesamt 68 Begriffe, die der Anhang ausführlich erklärt. Wesentliche normative Elemente von IEC 60505 mit Ausnahme von Geltungsbereich, normativen Referenzen, Terme und Definitionen und der Flussdiagramme sind in der interaktiven Version nicht enthalten. Änderungen und Korrekturen zu diesem neuen IEC-Produkt werden wie bei herkömmlichen Normen behandelt.
Die Zielgruppe für den interaktiven informativen Teil von IEC 60505 sollen junge Ingenieure und Studenten der Elektrotechnik sein. Der interaktive Teil kann deshalb auch als eine pädagogische Anleitung gesehen werden.
Die Norm wurde auch als Papierversion veröffentlicht. Der CMS-Teil wird nicht öffentlich gemacht und ist hauptsächlich für die Weiterentwicklung der Norm durch das Maintenance-Team gedacht.
Die Vorteile dieser Art der Publikation bestehen in der Verfügbarkeit von Informationen über IEC 60505 in einem modernen, benutzerfreundlichen Format, der Erprobung einer neuen Form der Entwicklung von Normen und der Steigerung der Akzeptanz der Norm IEC 60505.
Die interaktive MindMap-Version in Zusammenhang mit dem CMS-Ansatz ist ein Pilotprojekt, um zukünftig Normen in einer modernen, benutzerfreundlichen Online-Darstellung zu entwickeln und zu vertreiben. Papier-Versionen werden in der Zukunft die Ausnahme sein, weil Normen zukünftig online verfügbar sein müssen und reine Text-Versionen nicht mehr Stand der Technik sind. Interaktive Verfahren mit zusätzlichen Informationen von Bildern, Literatur-, Video-Clips und sogar Geräuschen werden immer wichtiger.
Bild: Organigramm zum Inhalt von IEC 60505
Bild: MindMap-Darstellung des Inhaltes von IEC 60505
Bild: MindMap-Darstellung der Ausfallpfade unter elektrischer Belastung