Allgemeine Sicherheitshinweise für Frequenzumrichter

1. Zweck und Grenzen dieser Information

Diese Seite soll auf wiederkehrende Gefahren hinweisen, die bei Arbeiten mit industriellen Frequenzumrichtern auftreten können. Sie soll qualifiziertes Fachpersonal für notwendige Prüf- und Klärungspunkte sensibilisieren.

Die Hinweise sind bewusst allgemein gehalten. Sie berücksichtigen nicht:

• die konkrete Bestell- oder Typnummer,
• die Gerätevariante und Spannungsklasse,
• den Hardware- oder Firmwarestand,
• eingebaute Optionen und Zubehörteile,
• die vorhandene Netz- und Erdungsform,
• Motor, Bremskomponenten und angeschlossene Maschine,
• die projektierte Schutz- und Sicherheitsarchitektur,
• die Umgebungs- und Betriebsbedingungen,
• nationale oder örtliche Vorschriften,
• bereits erfolgte Änderungen am Gerät oder an der Anlage.

Aus dieser Seite dürfen daher insbesondere keine Klemmenbelegungen, Leiterquerschnitte, Sicherungswerte, Schutzorgane, Anzugsmomente, Entladezeiten, Parametereinstellungen, Motorfreigaben, EMV-Maßnahmen oder Aussagen zur Austauschbarkeit abgeleitet werden.

Eine äußerlich ähnliche Bauform oder die Zugehörigkeit zu derselben Produktfamilie bedeutet nicht, dass Geräte elektrisch, funktional oder sicherheitstechnisch austauschbar sind.

2. Maßgebliche Unterlagen vor jeder Arbeit

Vor dem Anschluss oder jeder sonstigen Arbeit muss die konkrete Geräteausführung eindeutig bestimmt werden. Maßgeblich sind insbesondere:

• die vollständige Hersteller- und Bestellnummer,
• sämtliche Angaben auf dem Typenschild,
• die Spannungsklasse und die elektrischen Bemessungsdaten,
• der Hardware- und gegebenenfalls Firmwarestand,
• eingebaute Optionen und Zusatzmodule,
• die für diese Geräteausführung gültige Betriebs-, Installations- und Sicherheitsdokumentation,
• vorhandene Nachträge, Sicherheitsmitteilungen und technische Änderungen des Herstellers,
• die Schaltpläne und Sicherheitsunterlagen der konkreten Maschine oder Anlage.

Dokumentationen ähnlicher Modelle, älterer Gerätegenerationen oder anderer Leistungsklassen dürfen nicht ungeprüft auf das vorhandene Gerät übertragen werden.

Ist die genaue Zuordnung der Herstellerunterlagen nicht möglich, muss die Klärung vor Beginn der Arbeiten durch den Hersteller, einen autorisierten Fachbetrieb oder eine für die konkrete Aufgabe ausreichend qualifizierte Fachperson erfolgen.

Ohne eindeutige Geräteidentifikation und passende Dokumentation keine Anschluss- oder Inbetriebnahmearbeiten durchführen.

3. Arbeiten ausschließlich durch qualifiziertes und autorisiertes Fachpersonal

Anschluss, Änderung, Prüfung, Parametrierung, Inbetriebnahme, Fehlersuche, Wartung und Reparatur dürfen nur durch Personen erfolgen, die für die konkrete Tätigkeit ausreichend qualifiziert, vom Betreiber dazu autorisiert und mit der betreffenden Maschine oder Anlage vertraut sind.

Die erforderliche Qualifikation richtet sich nicht allein nach einer Berufsbezeichnung. Die ausführende Person muss aufgrund ihrer Ausbildung, Kenntnisse und praktischen Erfahrung in der Lage sein,

• die konkrete Arbeit fachlich zu beurteilen,
• die vorhandenen elektrischen und mechanischen Gefährdungen zu erkennen,
• die zutreffenden Herstellerunterlagen und Vorschriften anzuwenden,
• geeignete Schutzmaßnahmen festzulegen,
• die Wirksamkeit der Schutzmaßnahmen zu prüfen,
• die Grenzen der eigenen Qualifikation zu erkennen.

Für gewerblich verwendete Arbeitsmittel ist der Arbeitgeber beziehungsweise Betreiber für Gefährdungsbeurteilung, Auswahl und Beauftragung geeigneter Personen, Arbeitsplanung, Schutzmaßnahmen, Prüfung und sicheren Betrieb verantwortlich.

In Deutschland sind dabei insbesondere die Betriebssicherheitsverordnung, die DGUV Vorschrift 3 und die anwendbaren elektrotechnischen Regeln zu berücksichtigen. An anderen Einsatzorten gelten zusätzlich oder abweichend die dortigen gesetzlichen, behördlichen und berufsgenossenschaftlichen Vorgaben.

Diese Seite ist nicht zur Unterweisung von Laien bestimmt und ersetzt keine fachliche Ausbildung, keine betriebliche Unterweisung und keine anlagenbezogene Gefährdungsbeurteilung.

4. Gefährliche Spannungen und gespeicherte Energie

Das Abschalten über Bedienfeld, Steuerung, Software, Freigabeeingang, Feldbus, Not-Halt-Funktion oder Safe Torque Off bedeutet nicht zwangsläufig, dass der Frequenzumrichter elektrisch spannungsfrei ist.

Je nach Gerät und Anlagenaufbau können gefährliche Spannungen unter anderem vorhanden sein durch:

• den Netzanschluss,
• den Gleichspannungszwischenkreis,
• eine externe Gleichspannungsversorgung,
• Zwischenkreis- oder Lastteilungs-Verbindungen,
• externe Steuer- und Hilfsspannungen,
• angeschlossene Bremskomponenten,
• externe Einspeise- oder Rückspeisemodule,
• einen sich drehenden Motor,
• weitere mit dem Gerät verbundene Anlagenteile.

Zwischenkreiskondensatoren können nach dem Trennen der Versorgung weiterhin gefährliche Energie speichern. Die notwendige Entladezeit ist geräteabhängig und muss aus der für das konkrete Gerät gültigen Herstellerdokumentation beziehungsweise Kennzeichnung entnommen werden.

Auf dieser Seite wird bewusst keine allgemeine Wartezeit genannt.

Nach Ablauf der herstellerseitig vorgegebenen Entladezeit muss die Spannungsfreiheit durch eine für diese Prüfung qualifizierte Person mit einem für die konkrete Anwendung geeigneten Verfahren festgestellt werden.

Das Erlöschen einer Anzeige, eines Displays oder einer Kontrollleuchte ist kein ausreichender Nachweis der Spannungsfreiheit.

Auch ein stillstehender Motor, ein deaktivierter Ausgang oder eine aktive STO-Funktion stellen für sich allein keine elektrische Trennung des Geräts von allen gefährlichen Spannungen dar.

Diese Seite enthält keinerlei Freigabe oder Arbeitsgrundlage für Arbeiten unter Spannung.

5. Freischalten und gegen Wiedereinschalten sichern

Vor Beginn elektrischer Arbeiten müssen alle für die konkrete Anlage erforderlichen Freischalt- und Sicherungsmaßnahmen anhand der Herstellerunterlagen, der Anlagendokumentation und der betrieblichen Arbeitsanweisung festgelegt und umgesetzt werden.

Dabei müssen sämtliche möglichen Energie- und Befehlsquellen berücksichtigt werden. Je nach Anlagenaufbau können hierzu neben der Netzversorgung beispielsweise externe Gleichspannungsquellen, Hilfsspannungen, Rückspeisungen, Feldbusbefehle, digitale Eingänge, automatische Steuerungsabläufe oder gespeicherte mechanische Energie gehören.

Es muss verhindert werden, dass das Gerät oder die angeschlossene Maschine während der Arbeiten unbeabsichtigt eingeschaltet, freigegeben oder bewegt wird.

Die erforderlichen Maßnahmen sind anlagenbezogen festzulegen. Eine allgemeine Internetseite kann weder die Freischaltprozedur noch die Sicherung gegen Wiedereinschalten für eine konkrete Anlage bestimmen.

6. Eignung von Gerät, Netz, Motor und Schutzkonzept

Vor dem Anschluss muss durch die verantwortliche Fachperson geprüft werden, ob der konkrete Frequenzumrichter für die vorgesehene Anwendung und den vorhandenen Anlagenaufbau geeignet ist.

Abhängig von Gerät und Anlage gehören hierzu unter anderem:

• Eingangsspannung und Netzfrequenz,
• Netz- und Erdungsform,
• erforderliche Änderungen oder Einstellungen interner EMV- oder Schutzkomponenten,
• Art und Bemessung von Sicherungen und Schaltgeräten,
• Auswahl und Eignung von Fehlerstrom- und weiteren Schutzeinrichtungen,
• Schutzleiterführung und Potentialausgleich,
• Leiterquerschnitte und Leitungstypen,
• Schirmung, Erdung und EMV-Konzept,
• Ausgangsspannung und Ausgangsstrom,
• Motorart und Motorbemessungsdaten,
• Isolationseignung von Motor und Motorleitung,
• vorhandene Motorschutz- und Temperaturüberwachung,
• Bremswiderstand, Bremschopper und Rückspeiseeinrichtungen,
• Länge und Ausführung der Motorleitung,
• erforderliche Ausgangsfilter,
• Kühlung, Einbaulage und Mindestabstände,
• Umgebungstemperatur, Feuchtigkeit, Verschmutzung, Staub und Aufstellhöhe,
• Sicherheitsfunktionen und das Sicherheitskonzept der gesamten Maschine.

Diese Aufzählung ist nicht vollständig und stellt keine Prüfliste dar, deren Abarbeitung eine sichere Installation bestätigt.

Alle konkreten Werte und Maßnahmen müssen der gültigen Herstellerdokumentation und der anlagenbezogenen Planung entnommen werden.

7. Schutzleiter, Erdung und Netzform

Die Schutzleiter- und Erdungsverhältnisse sind für Frequenzumrichter von besonderer Bedeutung. Die zulässige Ausführung kann je nach Gerät, Leistungsklasse, Netzform und eingebauten EMV-Komponenten unterschiedlich sein.

Ein Gerät, das ohne Änderung für eine bestimmte Netzform geeignet ist, kann bei einer anderen Netz- oder Erdungsform zusätzliche Maßnahmen benötigen oder dafür ungeeignet sein.

Die Schutzleiterführung, Schirmanbindung, der Potentialausgleich und gegebenenfalls erforderliche Änderungen interner EMV- oder Varistorkomponenten dürfen ausschließlich anhand der konkreten Herstellerdokumentation festgelegt werden.

Eine vorhandene Schutzleiterklemme oder eine äußerlich passende Anschlussmöglichkeit ist kein Nachweis dafür, dass das Gerät ohne weitere Prüfung an der vorhandenen Netzform betrieben werden darf.

8. Isolations- und Hochspannungsprüfungen

Isolations-, Spannungs- oder Hochspannungsprüfungen können elektronische Baugruppen beschädigen oder gefährliche Zustände verursachen, wenn sie ohne Beachtung der gerätespezifischen Herstelleranweisungen durchgeführt werden.

Motor, Motorleitung, Netzleitung und Frequenzumrichter dürfen nicht ungeprüft als zusammenhängende Einheit einer Isolations- oder Hochspannungsprüfung unterzogen werden.

Vor einer solchen Prüfung muss die verantwortliche Fachperson anhand der gültigen Herstellerdokumentation klären,

• welche Komponenten abzuklemmen oder zu trennen sind,
• welche Prüfverfahren zulässig sind,
• welche Prüfspannungen verwendet werden dürfen,
• welche elektronischen Komponenten geschützt werden müssen,
• welche Prüfungen nach Abschluss erforderlich sind.

Diese Seite legt keine Prüfspannung und kein Prüfverfahren fest.

9. Unbeabsichtigter Anlauf und Maschinenbewegung

Ein Frequenzumrichter kann abhängig von Parametrierung und Anlagensteuerung durch unterschiedliche Signale gestartet oder wieder freigegeben werden. Dazu können insbesondere gehören:

• digitale Eingänge,
• Feldbus- oder Netzwerkbefehle,
• eine übergeordnete Steuerung,
• automatische Prozessabläufe,
• gespeicherte Startbefehle,
• ein automatischer Wiederanlauf nach Spannungswiederkehr,
• ein Neustart nach Rücksetzen eines Fehlers,
• eine lokale Bedien- oder Handsteuerung.

Vor Arbeiten, Prüfungen und Inbetriebnahmen muss die verantwortliche Person sicherstellen, dass keine unbeabsichtigte Bewegung des Motors oder der angeschlossenen Maschine möglich ist.

Der Gefahrenbereich der Maschine muss entsprechend der anlagenbezogenen Gefährdungsbeurteilung gesichert sein.

Die Aktivierung von Safe Torque Off oder einer anderen Sicherheitsfunktion ersetzt keine elektrische Freischaltung. Sicherheitsfunktionen müssen entsprechend der Herstellerdokumentation und dem Sicherheitskonzept der Maschine geplant, angeschlossen, validiert und regelmäßig geprüft werden.

10. Rückspeisung durch Motor oder Anlage

Ein drehender Motor kann abhängig von Motortyp und Anlagenaufbau elektrische Energie erzeugen und in den Frequenzumrichter oder Zwischenkreis zurückspeisen.

Dies kann insbesondere bei permanentmagneterregten Motoren, nachlaufenden Antrieben, abwärts bewegten Lasten, gekoppelten Maschinen oder fremdangetriebenen Motoren relevant sein.

Auch bei abgeschalteter Netzversorgung kann dadurch an Anschlüssen oder internen Komponenten gefährliche Spannung auftreten.

Vor Arbeiten müssen deshalb nicht nur elektrische Einspeisungen, sondern auch mögliche mechanische Bewegungen und Rückspeisequellen berücksichtigt und wirksam beherrscht werden.

11. Gebrauchte, instandgesetzte oder lange gelagerte Frequenzumrichter

Bei gebrauchten, instandgesetzten, veränderten oder lange gelagerten Geräten können zusätzliche Prüfungen und herstellerspezifische Maßnahmen erforderlich sein.

Eine längere Lagerzeit kann beispielsweise Einfluss auf Kondensatoren, Lüfter, Steckverbindungen, Kontakte, Isolationszustand und weitere Bauteile haben. Ob und welche Maßnahmen vor dem Einschalten erforderlich sind, hängt vom Hersteller, der Baureihe, dem Gerätetyp, der Lagerdauer und den Lagerbedingungen ab.

Es gibt keine auf sämtliche Frequenzumrichter übertragbare allgemeine Lagerfrist oder universelle Vorgehensweise.

Vor dem Anschluss müssen insbesondere erkennbare Schäden, fehlende Abdeckungen, beschädigte Klemmen, Korrosion, Verschmutzung, Feuchtigkeit, Brandspuren, mechanische Verformungen, unklare Umbauten und unleserliche Typenschilder berücksichtigt werden.

Ein Gerät darf nicht allein zu Prüfzwecken eingeschaltet werden, wenn die dafür erforderliche Dokumentation, Prüfumgebung, Schutzmaßnahmen oder Qualifikation fehlen.

Soweit in einem Angebot lediglich eine Sichtprüfung angegeben ist, stellt diese keine elektrische Sicherheitsprüfung, keine Funktionsprüfung, keine Inbetriebnahmeprüfung und keine Freigabe für die Verwendung in einer bestimmten Anlage dar.

Der im jeweiligen Angebot oder Vertrag angegebene Prüf- und Zustandsumfang bleibt maßgeblich.

12. Prüfung vor Inbetriebnahme

Vor der ersten Verwendung in einer konkreten Maschine oder Anlage sowie nach Änderungen, Instandsetzungen oder sicherheitsrelevanten Ereignissen müssen die erforderlichen Prüfungen durch die dafür qualifizierten und beauftragten Personen festgelegt und durchgeführt werden.

Der notwendige Prüfumfang ergibt sich unter anderem aus:

• der konkreten Geräte- und Anlagenausführung,
• der Herstellerdokumentation,
• der Gefährdungsbeurteilung,
• den vorgenommenen Änderungen oder Reparaturen,
• den am Einsatzort geltenden Vorschriften,
• dem Sicherheitskonzept der Maschine,
• dem Zustand und der Vorgeschichte des Geräts.

Eine erfolgreiche Sichtkontrolle oder das Einschalten ohne unmittelbar erkennbare Störung bestätigt nicht automatisch die elektrische Sicherheit, korrekte Parametrierung, Eignung für die Anlage oder Wirksamkeit der Sicherheitsfunktionen.

Die Inbetriebnahme darf erst freigegeben werden, wenn die verantwortlichen Personen die erforderlichen Prüfungen abgeschlossen und dokumentiert haben.

13. Arbeiten sofort unterbrechen, wenn Unklarheiten bestehen

Keine weiteren Anschluss-, Prüf- oder Inbetriebnahmearbeiten durchführen, wenn insbesondere einer der folgenden Punkte vorliegt:

• Die vollständige Typnummer ist nicht eindeutig lesbar.
• Die passende Herstellerdokumentation liegt nicht vor.
• Typenschild und Gerätedokumentation stimmen nicht eindeutig überein.
• Netzform oder Schutzkonzept sind ungeklärt.
• Anschlussklemmen oder Leitungen können nicht eindeutig zugeordnet werden.
• Das Gerät weist sichtbare Schäden, Feuchtigkeit, Korrosion oder Brandspuren auf.
• Es bestehen Hinweise auf nicht dokumentierte Umbauten oder Reparaturen.
• Die vorgeschriebene Entladezeit ist unbekannt.
• Die Spannungsfreiheit kann nicht sicher festgestellt werden.
• Motor, Bremskomponenten oder Sicherheitsfunktionen sind nicht eindeutig zugeordnet.
• Das Verhalten des Geräts weicht von der Herstellerdokumentation ab.
• Eine erforderliche Prüfung oder Validierung kann nicht fachgerecht durchgeführt werden.

In diesen Fällen muss das Gerät gegen Verwendung gesichert und die weitere Vorgehensweise durch den Hersteller, einen geeigneten Fachbetrieb oder eine für die konkrete Aufgabe ausreichend qualifizierte Fachperson geklärt werden.

14. Bedeutung dieser Seite für Angebote von REHA-Industriekomponenten

Diese Informationsseite ergänzt allgemeine Produktsicherheitsangaben. Sie ist keine Herstellerdokumentation und kein Bestandteil einer anlagenbezogenen Planung.

Durch die Bereitstellung dieser Seite übernimmt REHA-Industriekomponenten e.K. insbesondere keine:

• Auswahl oder Dimensionierung eines Frequenzumrichters,
• Prüfung der Eignung für eine bestimmte Maschine oder Anlage,
• Planung des Netz-, Erdungs-, EMV- oder Schutzkonzepts,
• Festlegung von Klemmenbelegungen oder Anschlusswerten,
• Projektierung oder Parametrierung,
• elektrische Sicherheitsprüfung,
• Prüfung oder Validierung von Sicherheitsfunktionen,
• Anschluss-, Inbetriebnahme- oder Verwendungsfreigabe.

Eine Auskunft zur Produktidentifikation, Verfügbarkeit oder zum Verkaufszustand ersetzt keine technische Planung und keine sicherheitsbezogene Freigabe.

Für Lieferumfang, Zustand, Prüfstatus und gegebenenfalls zugesagte Funktionen gelten ausschließlich die Angaben im konkreten Angebot, im Vertrag und in den einbezogenen Geschäftsbedingungen.

Gesetzlich zwingende Rechte, Pflichten und Haftungsregelungen bleiben unberührt.

15. Offizielle Quellen und weiterführende Grundlagen

Diese Seite fasst ausschließlich wiederkehrende allgemeine Sicherheitsgrundsätze zusammen. Für jede konkrete Arbeit bleibt die gerätespezifische Herstellerdokumentation maßgeblich.

Arbeitsschutz und elektrische Sicherheit in Deutschland

• DGUV Vorschrift 3 – Elektrische Anlagen und Betriebsmittel
• Betriebssicherheitsverordnung – § 3 Gefährdungsbeurteilung
• Betriebssicherheitsverordnung – § 10 Instandhaltung und Änderung von Arbeitsmitteln
• Betriebssicherheitsverordnung – § 14 Prüfung von Arbeitsmitteln

Beispiele offizieller Hersteller-Sicherheitsinformationen

Die folgenden Unterlagen dienen ausschließlich als Beispiele dafür, dass Entladezeit, Erdungsform, Prüfung und weitere Maßnahmen geräteabhängig sind. Ihre konkreten Werte dürfen nicht auf andere Geräte übertragen werden.

• ABB – ACS580-01 Quick Installation and Start-up Guide
• Danfoss – VLT Frequency Converters, 90–400 kW, Installation Guide

16. Aktualität und Prüfung der Unterlagen

Hersteller können Dokumentationen, Sicherheitsinformationen und Produktfreigaben ändern oder ergänzen. Vor jeder Arbeit ist deshalb zu prüfen, ob für die konkrete Geräteausführung neuere oder zusätzliche Herstellerinformationen vorliegen.

Das Datum dieser Seite bestätigt nur den redaktionellen Bearbeitungsstand dieser allgemeinen Übersicht. Es bestätigt nicht die Aktualität einer gerätespezifischen Herstellerdokumentation.

Maßgeblich bleiben immer die vollständige Geräteidentifikation, die für das konkrete Gerät gültigen Herstellerunterlagen, die Dokumentation der Maschine oder Anlage sowie die am Einsatzort geltenden Vorschriften.