Elektrische Ausrüstung für Hebezeuge nach GB/T 25122.1-2010

DIN EN 60204-32 ist die Grundnorm für die allgemeinen Anforderungen an die elektrische Ausrüstung von Hebezeugen und gilt für Konstruktion, Fertigung und Inspektion elektrischer Systeme aller Kranarten. Das elektrische System bildet das Herzstück für Antrieb und Steuerung eines Krans – seine Zuverlässigkeit ist entscheidend für den sicheren Betrieb. Dieser Beitrag erläutert die Kernanforderungen der Norm an Stromversorgungssystem, Schutzeinrichtungen und Erdung im Detail.

Standardpositionierung und Anwendungsbereich

DIN EN 60204-32 ist der übergeordnete Teil der Normenreihe für die elektrische Ausrüstung von Kranen. Sie gilt für elektrische Ausrüstung und elektrische Systeme von Hebezeugen mit einer Nennspannung bis 1.000 V Wechselspannung bzw. 1.500 V Gleichspannung. Die Norm erfasst sämtliche elektrischen Einrichtungen vom Netzanschlusspunkt bis zu den Verbrauchern – einschließlich Konstruktion, Fertigung, Montage und Prüfung von Hauptstromkreisen, Steuerstromkreisen, Schutzstromkreisen und Hilfsstromkreisen. Als übernommene Fassung der IEC 60204-32 (Elektrische Ausrüstung von Maschinen – Teil 32: Krananforderungen) bildet sie zusammen mit DIN EN 60204-1 (Allgemeine Anforderungen an die elektrische Ausrüstung von Maschinen) die technische Grundlage für die Konstruktion elektrischer Krananlagen. Die Norm ist seit 2011 in Kraft und zählt zu den wichtigsten Referenzen für Konstruktion, Fertigungsüberwachung und Sicherheitsprüfung elektrischer Krananlagen in Deutschland.

Stromversorgungssystem und Hauptstromkreis

Die Norm stellt hohe Anforderungen an das Stromversorgungssystem von Kranen:

Netzeinspeisung – Der Kran sollte über eine eigene Stromversorgung oder über eine separate Einspeisung aus der Werksverteilung versorgt werden. Am Einspeisepunkt ist ein Trennschalter mit sichtbarer Trennstelle vorzusehen, der alle aktiven Leiter des Krans (einschließlich Neutralleiter N) allpolig abschaltet. Der Nennstrom des Trennschalters muss mindestens dem 1,25-fachen des Nennstroms des Krans entsprechen; das Nennkurzschlussausschaltvermögen ist auf den zu erwartenden Kurzschlussstrom am Einbauort auszulegen. Der Einspeiseschalter muss in der Ausschaltstellung abschließbar sein (Vorhängeschloss).

Stromschienenversorgung – Bei Versorgung über Schleifleitungen (geschlossene Schleifleitung oder blanke Stromschiene) ist die Schleifleitung über die gesamte Länge der Fahrschiene zu verlegen. Der Leiterquerschnitt ist auf das 1,5-fache des Nennstroms des Krans auszulegen und auf Spannungsabfall zu verifizieren (bei Volllastbetrieb nicht mehr als 5 % der Nennspannung). Blanke Schleifleitungen sind über die gesamte Länge mit einer Schutzhaube zu versehen oder mit Warnschildern zu kennzeichnen; die Montagehöhe muss mindestens 3,5 m über dem Boden betragen. Stromabnehmer müssen mit einer Federvorrichtung ausgestattet sein, die eine Anpresskraft von mindestens 20 N zwischen Schleifleitung und Stromabnehmer sicherstellt.

Kabeltrommelversorgung – Bei Versorgung über eine Kabeltrommel muss das Kabel eine ausreichende Biegelebensdauer aufweisen (mindestens 2 Mio. Biegewechsel im Prüfversuch). Nach vollständigem Abspulen müssen mindestens 3 Kabelwindungen auf der Trommel verbleiben. Die Kabeltrommel ist mit einer Konstantzug-Einrichtung (Feder- oder Torquemotor-Ausführung) auszurüsten, die eine gleichmäßige Zugspannung beim Auf- und Abwickeln gewährleistet.

Auswahl von Elektromotoren und Steuerungen

Der Kranmotor ist entsprechend der Triebwerksgruppe, den Lastmerkmalen und den Umgebungsbedingungen des Krans auszuwählen:

Hubwerksmotor – Für das Hubwerk sind kranspezifische Schleifringläufer-Asynchronmotoren oder Motoren mit Frequenzumrichter-Drehzahlregelung einzusetzen. Schleifringläufermotoren benötigen Widerstände oder frequenzabhängige Widerstände zur Drehzahlregelung; Frequenzumrichtermotoren erfordern einen zugeordneten Frequenzumrichter für stufenloses Regeln. Die Nennleistung des Hubwerksmotors ist aus Nenntragfähigkeit, Nenn-Hubgeschwindigkeit und Wirkungsgrad des Mechanismus zu berechnen; der Leistungs-Sicherheitsreserve-Faktor beträgt 1,1 bis 1,3. Die Isolationsklasse des Motors muss mindestens F (155 °C) betragen, die Schutzart mindestens IP54 (Innenaufstellung) bzw. IP55 (Außenaufstellung).

Fahrwerksmotor – Für das Katzfahren und die Kranbrücke sind kranspezifische Kurzschlussläufer-Asynchronmotoren oder Frequenzumrichtermotoren einzusetzen. Die Bremsung erfolgt über Gleichstrom-Scheibenbremsen oder Wechselstrom-Elektromagnetbremsen. Das Anlaufdrehmoment des Fahrmotors muss mindestens das 1,8-fache des Nenndrehmoments betragen, das Kippmoment mindestens das 2,5-fache des Nenndrehmoments.

Auswahl der Steuerung – Nennspannung und Nennstrom von Schützen, Relais, Frequenzumrichtern und Speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) sind auf mindestens 120 % der Motor-Nennwerte auszulegen. Die Gebrauchskategorie der Schütze ist AC-4 (häufiges Anfahren, Bremsen, Reversieren) bzw. AC-3 (nicht häufiges Anfahren, Bremsen). Frequenzumrichter sind für die Arbeitsweise S1 ausgelegt; ihre Leistung ist auf das 1,2- bis 1,5-fache des Motor-Nennstroms zu dimensionieren.

Schutzeinrichtungen und Sicherheitsstromkreise

Die Norm definiert ein umfassendes System des elektrischen Schutzes:

Überstromschutz – Transformator, Motoren und Steuerungszweige sind jeweils mit Überstromschutzeinrichtungen auszustatten. Der Überstromschutz des Hauptstromkreises erfolgt über Leistungsschalter oder Sicherungen; der Einstellwert darf nicht kleiner als das 1,5-fache des maximalen Laststroms des betreffenden Zweigs sein, jedoch nicht kleiner als der Spitzenwert des Motoranlaufstroms. Der Einstellwert des Überstromschutzes im Steuerstromkreis darf das 2-fache des Nennstroms des Steuertransformators nicht überschreiten.

Unterspannungsschutz – Der Kran muss mit einem Unterspannungsschutz ausgestattet sein, der bei Spannungsausfall oder einem Abfall der Spannung auf weniger als 70 % der Nennspannung die Stromversorgung automatisch abschaltet. Nach dem Ansprechen des Unterspannungsschutzes darf sich der Kran auch nach Wiederkehr der Stromversorgung nicht selbstständig in Betrieb setzen; ein erneuter manueller Start durch das Bedienpersonal ist erforderlich. Diese Maßnahme ist eine entscheidende Sicherheitsfunktion, um Fehlfunktionen durch unerwartete Wiederkehr der Stromversorgung nach kurzzeitiger Unterbrechung zu verhindern.

Überlastschutz – Die Elektromotoren für Heben und Fahren müssen mit einem Überlastschutz ausgestattet sein (Thermorelais oder elektronischer Überlastschutz). Der Ansprechstrom des Überlastschutzes ist auf das 1,05- bis 1,2-fache des Nennstroms des Elektromotors einzustellen. Bei Kränen mit mehreren Elektromotoren ist für jeden Elektromotor eine separate Überlastschutzeinrichtung vorzusehen.

Nullstellungsschutz – Alle Steuerpulte müssen nach einem Spannungsausfall in die Nullstellung zurückkehren, sodass sich die Mechanismen beim Wiedereinschalten der Stromversorgung nicht selbstständig in Bewegung setzen können. Dies wird durch die Reihenschaltung der Nullstellungskontakte aller Steuerungen im Spulenkreis des Hauptschützes realisiert.

Erdung und Potenzialausgleich

Die Norm betont, dass Erdung und Potenzialausgleich entscheidende Maßnahmen für die elektrische Sicherheit darstellen:

Alle berührbaren leitfähigen Teile des Krans (Motorgehäuse, Schaltschrankgehäuse, Metallkonstruktion des Führerhauses, Schienen usw.) müssen über den Schutzleiter (PE-Leiter) zuverlässig mit der Erdungsanlage verbunden werden. Der Erdungswiderstand des Krans sollte in TT-Systemen nicht größer als 4 Ω sein bzw. in TN-Systemen unter 10 Ω liegen (bei wiederholter Erdung). Der Querschnitt des Schutzleiters darf nicht kleiner als 50 % des Außenleiterquerschnitts sein (bei Außenleiterquerschnitten ≤ 16 mm² ist der PE-Leiter mit dem Außenleiter gleichzusetzen).

Über die gesamte Länge der Schleifleitung ist eine Potenzialausgleichsleitung zu verlegen; an jeder Verbindungsstelle der Schleifleitung sind die Abschnitte mit Überbrückungsleitungen zuverlässig zu verbinden. Auch an Schienenstößen sind Überbrückungsleitungen vorzusehen, um die elektrische Durchgängigkeit der gesamten Schiene sicherzustellen. Der zentrale Potenzialausgleichskasten des Krans ist in der Nähe des Stromversorgungseinspeisepunkts zu installieren; alle Schutzleiter müssen an der Potenzialausgleichsschiene zusammengeführt werden. Der Erdungsleiter ist als grün-gelber isolierter Leiter auszuführen, mit einem Querschnitt von mindestens 2,5 mm².

Fehlerstromschutz – In TN-Systemen ist im Hauptstromkreis des Krans ein Fehlerstromschutzschalter (RCD) vorzusehen, mit einem Nennfehlerstrom von nicht mehr als 300 mA und einer Auslösezeit von nicht mehr als 0,3 s. In TT-Systemen ist jeder Abgangskreis mit einem 30-mA-Fehlerstromschutz auszustatten. Die von Kelude konstruierten elektrischen Systeme für Krane werden vor Auslieferung jeweils einer Isolationsprüfung mit einem 500-V-Isolationsmessgerät sowie einer Erdungswiderstandsprüfung unterzogen und erst nach bestandenem Ergebnis ausgeliefert.

Vergleichstabelle: Allgemeine Anforderungen an die elektrische Ausrüstung von Hebezeugen

Die folgende Vergleichstabelle fasst die zentralen Parameter und Konfigurationen der allgemeinen Anforderungen an die elektrische Ausrüstung von Hebezeugen zusammen und dient als Referenz für Auswahl und Betrieb.

Häufige Fragen