EN IEC 61810-2-1 Elektromechanische Basisrelais – Teil 2-1: Zuverlässigkeit – Verfahren zur Überprüfung der B10-Werte

Die Norm „EN IEC 61810-2-1 Elektromechanische Basisrelais – Teil 2-1: Zuverlässigkeit – Verfahren zur Überprüfung der B10-Werte“, die ihren Ursprung in einer europäischen Norm hat und anschließend von der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) veröffentlicht wurde, beschreibt die Zuverlässigkeitstestverfahren für elektromechanische Basisrelais, wenn die erhöhten Anforderungen an die Überprüfung der Zuverlässigkeit gelten. Diese Norm enthält spezielle Bestimmungen für Relais, die in sicherheitsrelevante Steuerungssysteme von Maschinen gemäß den Normen IEC 62061 und ISO 13849-1 integriert sind. Die B10-Werte für gefährliche Fehler für diese Relaistypen (B10d-Werte) werden aus den in dieser Norm festgelegten Prüfungen abgeleitet.

Für die Zwecke dieser Norm gelten die in IEC 61810-2 angegebenen Begriffe und Definitionen sowie die folgenden Definitionen:

• Ein gefährlicher Fehler ist ein Fehler, der den sicherheitsrelevanten Teil eines Steuerungssystems in einen gefährlichen oder dysfunktionalen Zustand versetzen kann.
• Bei der Typprüfung handelt es sich um Konformitätstests, die an einer repräsentativen Produktionsprobe durchgeführt werden, um wichtige Leistungsdaten für die Produktion zu erhalten oder um zu überprüfen, ob diese Relais den angegebenen Anforderungen entsprechen.
• Unter Routineprüfung versteht man die Konformitätsprüfung, die an der Probe mit festgelegten Wiederholungen ohne jegliche Modifikationen oder Spezifikationsänderungen während oder nach der Massenproduktion durchgeführt wird. Die Ergebnisse der Routineprüfungen dienen der Überprüfung der Aufrechterhaltung des technischen Leistungsniveaus.

Diese Norm beinhaltet die Anforderungen, unter denen die Zuverlässigkeit des Relais bewertet und überprüft werden muss (Überprüfung von B10). Dieses Verfahren gilt für Relais, bei denen Verschleißmechanismen dominieren. Bei Relais, bei denen es zu zufälligen Ausfällen kommt, müssen Vorkehrungen getroffen werden. Die Grundsätze dieser Norm gelten auch für Relais, die für den Einsatz in sicherheitsbezogenen Steuerungssystemen von Maschinen vorgesehen sind.

Nach dieser Norm können folgende Fehlerarten auftreten:

• Relaiskontakt kann nicht geöffnet werden
• Fehler beim Schließen des Relaiskontakts
• Ungewollte Überbrückung des Wechslerkontaktes
• Isolationsfehler des Relais

Aus der Typprüfung ergibt sich der B10-Wert, der die Wahrscheinlichkeit eines Relaisausfalls angibt. Der B10-Wert wird als Zyklenzahl angegeben. Kennt man die Betriebsfrequenz (Zyklusverhältnis) des Relais in einer bestimmten Anwendung, kann die Anzahl der Zyklen in die entsprechenden Zeiten umgerechnet werden. Die Gültigkeit dieses B10-Wertes für Serienrelais muss durch Stückprüfungen überprüft werden.

Die Anforderungen in dieser Norm lauten wie folgt:

• Prüflinge: Die Prüfungen erfolgen nach der Norm IEC 61810-2.
• Prüfschaltung: Sofern vom Hersteller nicht anders angegeben und im Prüfbericht eindeutig angegeben, muss die in Anhang C der Norm IEC 61810-1 beschriebene Prüfschaltung verwendet werden. Wenn möglich, sollte einer der Schaltkreise verwendet werden, die dem Anhang D der Norm IEC 61810-1 entsprechen.
• Kontaktlasten: Die Kontaktlasten müssen vom Hersteller ermittelt und im Prüfbericht angegeben werden. Es wird empfohlen, geeignete ohmsche Lasten gemäß der Norm IEC 61810-1 oder induktive Lasten gemäß Anhang B der Norm IEC 61810-1 auszuwählen.
• Umgebungsbedingungen: Es gelten die in der Tabelle der Norm IEC 61810-1 angegebenen Bedingungen. Zulässig ist jedoch ein erweiterter Umgebungstemperaturbereich von 18 Grad bis 40 Grad.
• Arbeitsbedingungen: Es gelten die Bestimmungen der Norm IEC 61810-2. Sofern vom Hersteller nicht anders angegeben, muss jeder Zyklus der Spulenerregung 1 Sekunde an und 9 Sekunden aus betragen. Sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, wird die Prüfung ohne Spulenvorspannung durchgeführt.
• Versagenskriterien: Im Allgemeinen wird die Prüfung so lange fortgesetzt, bis alle Prüflinge versagen. Wenn der Test nach einer bestimmten Anzahl von Zyklen unterbrochen wird, gelten alle Relais, die noch nicht ausgefallen sind, bei dieser Anzahl von Zyklen als ausgefallen. Allerdings fallen mindestens 2/3 der getesteten Relais aus bzw. erreicht jeder Prüfling eine Lebensdauer von 10 Mio. Zyklen. Bei der Bewertung aufgezeichneter Fehler wird gemäß der Norm IEC 61810-2 der Schweregrad B angewendet.

Die dielektrische Prüfung wird an folgenden Punkten durchgeführt:

• Zwischen Spule und Kontakten
• Zwischen benachbarten Kontakten
• Zwischen offenen Kontakten

Bei einem Kontakt, der sich nicht öffnet, kann nicht geprüft werden, ob die Anforderungen für offene Kontakte erfüllt sind. Die Isolationsanforderungen werden gemäß der Norm IEC 61810-1 überprüft. Dies kann auf eine der folgenden Arten erreicht werden.

• Während der Prüfung wird regelmäßig eine dielektrische Prüfung mit einer bestimmten Anzahl von Zyklen durchgeführt. Wenn das Relais den dielektrischen Test nicht besteht, wird die Anzahl der Zyklen, die den dielektrischen Test zuvor bestanden haben, als Ausfallzykluswert für dieses Relais betrachtet.
• Wenn die regelmäßige Überwachung nicht über den oben beschriebenen Weg erfolgt, wird eine dielektrische Prüfung durchgeführt, wenn das zu prüfende Relais aufgrund eines Funktionsfehlers des Kontakts ausfällt. Wenn das Relais den dielektrischen Test nicht besteht, gilt dies als Nichtbestehen des gesamten Tests. Gleiches gilt, wenn der Test nach einer bestimmten Zyklenzahl abgebrochen wird.

Die Typprüfung wird mit einer Stichprobe von 10 Relais durchgeführt. Jede Störung wird protokolliert. Der B10-Wert wird nach dem in der Norm IEC 61810-2 angegebenen Verfahren ermittelt. Für Routineprüfzwecke werden die Formparameter und die charakteristische Lebensdauer gemäß der Norm IEC 61810-2 ausgewertet. Nach Abschluss der Typprüfung wird die erste Stückprüfung zur Überprüfung gemäß der festgelegten Periodizität eingeleitet.

Routineprüfungen sollten in bestimmten, herstellerspezifischen Abständen durchgeführt werden.

Diese Norm beschreibt die Anforderungen an Relais, die für den Einsatz in sicherheitsbezogenen Steuerungssystemen von Maschinen gemäß den Normen IEC 62061 und ISO 13849-1 ausgelegt sind. Dieses Verfahren gilt für Relais, bei denen Verschleißmechanismen dominieren. Bei diesen Tests können folgende Fehlermodi auftreten:

• Relaiskontakt kann nicht geöffnet werden
• Fehler beim Schließen des Relaiskontakts
• Ungewollte Überbrückung des Wechslerkontaktes
• Isolationsfehler des Relais

Für eine konkrete Anwendung werden diese streng anhand der aufgeführten Ausfallarten bewertet und gefährliche Ausfälle berücksichtigt.

Durch die Verwendung zwangsgeführter (mechanisch verbundener) Kontakte, die eine hohe Diagnoseabdeckung bieten, wird ein gleichzeitiges Schließen der Öffner- und Schließerkontakte verhindert. Elektromechanische Basisrelais mit zwangsgeführten Kontakten sind in der Norm IEC 61810-3 spezifiziert.

Unsere Organisation, die seit Jahren versucht, Unternehmen aus allen Branchen mit einer breiten Palette von Test-, Mess-, Analyse- und Bewertungsstudien zu unterstützen, verfügt über einen starken Mitarbeiterstamm, der die Entwicklungen in der Welt der Wissenschaft und Technologie aufmerksam verfolgt und sich ständig verbessert. In diesem Zusammenhang werden für Unternehmen auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm „EN IEC 61810-2-1 Elektromechanische Basisrelais – Teil 2-1: Zuverlässigkeit – Verfahren zur Überprüfung der B10-Werte“ angeboten.