Katedra elektrotechniky Fakulta elektrotechniky a informatiky, VŠB - TU Ostrava BEZPEČNOST STROJNÍCH ZAŘÍZENÍ (DLE ČSN EN 60204-1) ELEKTRICKÉ POHONY Obsah 1. Všeobecně o normě ČSN EN 60204-1 2. Připojení zdrojů, hlavní vypínač 3. Pomocné obvody 4. Řídicí obvody 5. Základní bezpečnostní zásady Ing. Tomáš Mlčák, Ph.D. Listopad 2006 1
1. Všeobecně o normě ČSN EN 60204-1 ed. 2 - Elektrická zařízení strojů - Část 1: Všeobecné požadavky Norma ČSN EN 60204-1 ed. 2 má v hierarchii bezpečnostních norem pro stroje a strojní zařízení status horizontální normy typu B1 a její požadavky mohou být uplatněny na všechny stroje, pro něž neexistuje norma typu C. ČSN EN 60204-1 ed. 2 obsahuje požadavky a doporučení pro EZ strojů, zaměřené hlavně na: bezpečnost osob a majetku, shodu řízení a provedeného úkonu, snadnost údržby. Rizikovost, vyplývající z elektrického zařízení stroje, musí být chápána a posuzována jako součást celkové rizikovosti strojního zařízení. U strojů a strojních zařízení je nutné věnovat zvláštní pozornost nebezpečím, jejichž příčinou může být např.: porucha nebo závada v EZ stroje, která může mít za následek elektrický úraz nebo požár; porucha nebo závada v řídících obvodech (nebo součásti či přístroji, který je s těmito obvody spojen), jejímž důsledkem může být chybná funkce stroje; porucha nebo přerušení vnějšího přívodu energie, stejně jako porucha a závada v silových obvodech, která může mít za následek chybnou funkci stroje; ztráta spojitosti obvodu, závislého na kluzných nebo valivých kontaktech, v jejímž důsledku může dojít k poruše bezpečnostní funkce; elektrické rušení (např. elektromagnetické nebo elektrostatické, popřípadě rádiové), vyvolané buď elektrickým zařízením nebo jeho okolím; akumulovaná energie (jak elektrická, tak mechanická; hluk, způsobující zdravotní potíže obsluhy. Bezpečnostní opatření k zajištění akceptovatelné rizikovosti strojního zařízení, jsou obvykle kombinací opatření, realizovaných ve fázi konstruování zařízení a opatření, která musí zajistit provozovatel stroje. Uzavření příslušné dohody mezi dodavatelem a provozovatelem stroje o základních podmínkách a doplňujících požadavcích, týkajících se elektrického zařízení, značně usnadňuje použití dotazníku, jehož vzor je uveden v příloze B normy ČSN EN 60204-1 ed. 2. 2. Připojení zdrojů, hlavní vypínač ČSN EN 60204-1 ed. 2 doporučuje, aby EZ stroje, pokud je to možné, bylo připojeno k jedinému zdroji energie. V sousedství přívodních svorek fázových vodičů musí být pro každý napájecí zdroj umístěna svorka pro připojení k vnější ochranné soustavě nebo vnějšímu ochrannému vodiči. Tato svorka musí být označena písmeny PE, přičemž se doporučuje, aby ostatní svorky, použité pro připojení strojních součástí nebo sestav s ochranným obvodem, byly označeny symbolem dle norem IEC 60417, IEC-5019, popřípadě barevně, standardní dvoubarevnou kombinací ZELENÁ/ŽLUTÁ. Hlavní vypínač musí být použit pro každý přívod napětí ke stroji a musí zajistit vypnutí (odpojení) elektrického zařízení stroje od napájecího napětí je-li to požadováno, např. během údržby stroje nebo jeho elektrického zařízení. Jako hlavní vypínač smí být použita zásuvka 2
s vidlicí jen pro stroje, jejichž jmenovitý proud nepřekračuje 16 A a celkový příkon stroje není větší, než 3 kw, popřípadě pro napájení pojízdných strojů pohyblivým přívodem (ohebnými kabely). V ostatních případech musí být jako hlavní vypínač stroje použit některý z dále uvedených přístrojů: odpínač (s pojistkami nebo bez pojistek), odpojovač (s pojistkami nebo bez pojistek) se zvláštním pomocným kontaktem, jistič. Hlavní vypínač musí splňovat všechny následující požadavky: spolehlivě odpojit elektrické zařízení stroje od napětí, mít viditelnou odpojovací dráhu nebo ukazatel polohy, znemožňující indikovat polohu VYPNUTO (ODPOJENO), nejsou-li všechny kontakty rozpojeny a odpojovací dráha neodpovídá IEC 60947-3. mít zevně umístěný ovládací prvek (rukojeť) černé nebo šedé barvy, umožňovat uzamčení, vypínací schopnost musí umožňovat přerušení proudu největšího motoru v zabržděném stavu společně se součtem normálních (provozních) proudů všech ostatních instalovaných motorů a zátěží. Ovládací rukojeť hlavního vypínače musí být snadno přístupná a musí být umístěna ve výšce od 0,6 m do 1,9 m (doporučená maximální výška je 1,7 m). Hlavním vypínačem stroje nebo zařízení nemusí být vypínány následující obvody: světelné obvody, které jsou nezbytné při provádění údržby nebo oprav zařízení, zásuvkové obvody, určené výhradně pro připojení pomůcek pro údržbu a opravy zařízení, obvody podpěťové ochrany, obvody pro napájení zařízení, která musejí zůstávat pod napětím kvůli správně funkci, řídicí obvody, které jsou určené pro vnitřní blokování. V blízkosti hlavního vypínače musí mít tyto obvody umístěn trvanlivý výstražný štítek a v návodu na používání musí být uvedeno odpovídající upozornění. 3. Pomocné obvody Jako pomocné obvody jsou označovány světelné a zásuvkové obvody, nezbytné pro údržbu a opravy strojního zařízení. Tyto obvody obvykle zůstávají pod napětím i při vypnutém hlavním vypínači stroje a musí tedy splňovat všechny požadavky, uvedené v předchozí části této příručky. Při návrhu těchto obvodů je nutné věnovat pozornost také zajištění dostatečné zkratové odolnosti nevypínaných přívodních vodičů jednotlivých obvodů. Typické a hojně používané zapojení pomocných obvodů, které plně odpovídá požadavkům normy ČSN EN 60204-1 ed. 2, je nakresleno na obr. 4/6. Oba obvody jsou napájeny přes oddělovací transformátory připojení před hlavní vypínač stroje na sdružené napětí přívodu (V zapojení na není použit střední vodič -N. V EZ průmyslových strojů, zejména automatizovaných, není používání tohoto vodiče vhodné). Primární i sekundární vinutí transformátorů jsou jištěna jističi, Napájecí napětí obvodů místního osvětlení nemá překročit 50 V mezi vodiči a je-li použito vyšší napětí, nesmí překročit 250 V mezi vodiči. 3
Všechny neuzemněné vodiče obvodů místního osvětlení stroje nebo strojního zařízení musí být jištěny před následky případného zkratu. Zásuvkový pomocný obvod, určený pro napájení zařízení pro údržbu stroje, je navržen obdobným způsobem jako světelný pomocný obvod. Ze zapojení je zřejmé, že k úrazu elektrickým proudem nemůže dojít ani při: současném dotyku s živými částmi sekundárního obvodu a uzemněnými částmi zařízení, současném dotyku s uzemněnými částmi zařízení a neživými částmi sekundárního obvodu, na kterých je napětí v důsledku poruchy izolace živých částí. Teprve při současném dotyku s oběma živými vodiči sekundárního obvodu může dojít k úrazu elektrickým proudem. 4. Řídicí obvody Řídící obvody jsou určeny k vykonávání základních funkcí zařízení a řízení provozu stroje a k ochraně silových obvodů. Pro napájení řídicích obvodů musí být použito transformátorů s oddělenými vinutími. Velikost řídicího napětí musí být zvolena s ohledem na správnou funkci řídicího obvodu, přičemž sekundární napětí transformátoru pro napájení řídicích obvodů nesmí překročit hodnotu 277 V. Oddělovací transformátory především omezují zkratový proud v řídicích obvodech a usnadňují vzájemné propojování řídicích systémů různých strojů. Transformátory musí být vhodným způsobem chráněny proti nadproudům. Pro stroje, které mají jen jeden spouštěč motoru a nanejvýš dva řídicí přístroje (např. tlačítkový ovladač pro START/STOP stroje, blokovací zařízení apod.) není transformátor pro napájení řídicích obvodů povinný. Řídicí obvody musí být jištěny proti nadproudu, popřípadě mohou být jištěny i proti přetížení. V řídicích obvodech, napájených transformátorem, musí být jeden konec sekundárního vinutí spojen s ochranným obvodem stroje. Proti nadproudu se jistí jen neuzemněný vodič sekundárního obvodu. 4
5. Základní bezpečnostní zásady Zemní spojení kteréhokoliv vodiče řídicích obvodů nesmí: způsobit nežádoucí spuštění strojního zařízení, být příčinou pohybů nebezpečných částí zabránit zastavení stroje. Jedna strana sekundárního vinutí transformátoru, popřípadě jedna strana výstupního obvodu stejnosměrného zdroje, musí být spojena s ochranným obvodem stroje. K této straně řídicího obvodu musí být připojena jedna svorka (přednostně vždy stejně značená) pracovní cívky každého elektromagneticky ovládaného akčního členu (např. stykače, ventilu atd.). Řídicí obvody, napájené z transformátoru nebo ze zdroje stejnosměrného napětí a nepřipojené k ochrannému obvodu stroje, musí být opatřeny přístrojem pro hlídání izolačního stavu. Pro zvýšení odolnosti elektrických i elektronických řídicích obvodů proti nebezpečným následkům přerušení nebo zemního spojení některého z vodičů musí být při návrhu těchto obvodů důsledně používána tzv. aktivní H technika. Funkce START musí být iniciována sepnutím kontaktů řídicího (ovládacího) přístroje. Funkce STOP musí být iniciována rozepnutím kontaktů řídicího přístroje. U složitějších strojů a strojních zařízení je obvykle k dispozici ovládací přístroj, umožňující volbu různých pracovních režimů (např. normální provoz, seřizovací provoz, čištění, automatický chod, ruční řízení apod.). Pokud může volbou režimu vzniknout nebezpečná situace, musí být takové volbě zabráněno vhodnými prostředky (např. použitím uzamykatelného ovládače, přístupového hesla apod.). Kromě toho by mělo být uplatněno jedno nebo více následující opatření: Spouštění pohybu provádět prostřednictvím tipovacího nebo obdobného ovládače (ovládací zařízení pro tipování vyžaduje nepřetržité působení na ovládací prvek pro dosažení požadované funkce). Používat přenosné ovládací zařízení s ovládacím přístrojem pro nouzové zastavení, případně i s ovládacím přístrojem pro spuštění (např. závěsný panel). Omezení rychlosti nebo síly pohybu. Omezení rozsahu pohybu. Při volbě barev ovládacích tlačítek a signalizačních přístrojů je nutné postupovat velmi obezřetně tak, aby byla co nejvíce omezena možnost nesprávného chápání významu barvy ovládacího nebo sdělovacího prvku. Norma ČSN EN 60204-1 ed. 2 obsahuje v části 10.2 informace a pokyny pro používání barev v souvislosti s ovládacími a signalizačními přístroji, přičemž hlavním smyslem ustanovení normy je zajištění jednoznačného chápání a výkladu významu barevného kódu přístrojů na rozhraní člověk stroj. Výběr barvy ovládacích tlačítek: Pro funkce START/ZAP mají být přednostně používána tlačítka bílé barvy. Pro nouzové zastavení a nouzové vypnutí. musí mít tlačítka červenou barvu Pro funkce STOP/VYP mají být přednostně používány tlačítkové ovládače černé barvy, povolena jsou rovněž tlačítka barvy červené, pokud nejsou v blízkosti ovládače pro nouzovou funkci. Pro ovládání tipovací funkce se přednostně používají tlačítka barvy bílé, šedé nebo černé. Tlačítka pro návrat do výchozího stavu (reset). 5
Pokud jsou ovládací tlačítka opatřena doplňujícím označením (např. štítky s popisem) mohou být tlačítka stejné barvy použita pro různé funkce. Volby barev světelných návěští Světelná návěští a zobrazovací jednotky (displeje) obvykle poskytují následující informace: Upozorňují obsluhu na stav zařízení, nebo sdělují obsluze, že má být proveden určitý úkon: používají se barvy červená, žlutá, zelená nebo modrá, Potvrzují vykonání příkazu, dosažení stavu nebo splnění podmínky: používá se barva modrá a bílá. Přerušované světlo se používá pro další rozlišení informací: - k upoutání pozornosti, - k požadavku na okamžitou činnost, - ke sdělení rozporu mezi povelem a skutečným stavem zařízení, - ke sdělení změny v postupu. Základní bezpečnostní zásady pro připojování, spojování a kladení vodičů a kabelů Vodiče a kabely musí být vedeny od svorky ke svorce bez spojování a nesmí být mechanicky namáhány. Správné označení propojovacích vodičů elektrické části strojního zařízení významným způsobem přispívá k bezpečnosti stroje. Ochranný vodič musí být označen dvoubarevnou kombinací zelená/žlutá po celé délce. Toto barevné označení je vyhrazeno pouze pro ochranný vodič. Nulový vodič, je-li použit, musí být označen světle modrou barvou a pokud je možná záměna. Barevné označení ochranných vodičů: - černá střídavé a stejnosměrné silové obvody; - červená střídavé řídicí obvody; - tmavě modrá stejnosměrné řídicí obvody; - oranžová blokovací řídicí obvody, napájené z vnějších zdrojů. Závazně je předepsána jen barva ochranného a nulového vodiče. 6