Einschränkungen bezüglich Leuchtmitteln und Empfehlungen

Aus Planungskompendium Energieverteilung

Wechseln zu: Navigation , Suche
Achtung! Dieses Kapitel wird gerade überabeitet, so dass Sie auf vorübergehende Unstimmigkeiten oder nicht funktionierende Verlinkungen stoßen können. Wir bemühen uns, die Arbeiten so schnell als möglich durchzuführen und die Auswirkungen für den Nutzer so gering als möglich zu halten. Wir danken für Ihr Verständnis!

Allgemeine Planungsgrundlagen – Bestimmungen – Installierte Leistung
Anschluss an das Hochspannungs-Versorgungsnetz des Netzbetreibers
Anschluss an das NS-Verteilnetz des Netzbetreibers
Auswahlhilfe HS- und NS-Verteilnetzarchitektur
Verteilsysteme in NS-Verteilnetzen
Schutz gegen elektrischen Schlag
Schutz von Stromkreisen
Schaltgeräte
Schutz bei Überspannungen und Stoßüberspannungen
Energieeffizienz in elektrischen Verteilnetzen
Blindleistungskompensation und Filterung von Oberschwingungen
Oberschwingungserfassung und - filterung
Stromversorgungen und Verbraucher besonderer Art
Solaranlagen
Wohngebäude und ähnliche Einsatzbereiche sowie besondere Orte und Bereiche
EMV-Richtlinien
Messung

Inhaltsverzeichnis


Der tatsächlich von Leuchten aufgenommene Strom

Risiko

Bei der Erstellung einer Anlage sollte dieser Wert als erstes festgelegt werden, da sonst die Wahrscheinlichkeit einer Auslösung von Überlastschutzeinrichtungen und somit des Ausfalls der Beleuchtungsanlage sehr hoch ist.

Bei der Bestimmung dieses Wertes ist die Stromaufnahme aller Komponenten zu berücksichtigen, besonders für Anlagen mit Beleuchtung durch Leuchtstofflampen, da die verbrauchte Leistung der Vorschaltgeräte zu der der Lampen hinzugefügt werden muss.

Lösung

Es sei daran erinnert, dass in einer Beleuchtungsanlage mit Glühlampen die Netzspannung mehr als + 6 % des Nennwertes betragen kann, was dann zu einer Erhöhung des aufgenommenen Stromes führen würde.

Bei Beleuchtungsanlagen mit Leuchtstofflampen kann (wenn nicht anders festgelegt) die Leistung der magnetischen verlustarmen Vorschaltgeräte auf 25 % der Lampenleistung festgelegt werden. Bei elektronischen Vorschaltgeräten ist diese Leistung kleiner (ca. 5 bis 10 %).

Die Ansprechwerte für die Überstromschutzeinrichtungen sollten daher entsprechend der Gesamtleistung und dem Leistungsfaktor(für jeden Stromkreis) berechnet werden.

Einschaltüberströme

Risiko

Zur Steuerung und zum Schutz von Beleuchtungsstromkreisen werden Einrichtungen wie z.B. Relais, Triacs, Fernschalter, Schütze oder Leistungsschalter eingesetzt.

Die Haupteinschränkung im Zusammenhang mit diesen Geräten ist die Einschaltstromspitze.

Diese Stromspitze hängt nicht nur von der Technik der verwendeten Leuchtmittel ab, sondern auch von den Anlageneigenschaften (Leistung des Versorgungstransformators, Kabellängen, Lampenanzahl) und vom Einschaltzeitpunkt innerhalb der Netzspannungsperiode. Eine hohe Stromspitze kann, obwohl sie nur sehr kurzzeitig auftritt, zum Zerstören der Kontakte eines elektromechanischen Steuergerätes oder zur Zerstörung von Schaltern mit Halbleiterkomponenten führen.

Zwei Lösungen

Aufgrund des Einschaltstroms sind die meisten normalen Relais für die Spannungsversorgung von Leuchtmitteln nicht geeignet. Daher wird im Allgemeinen Folgendes empfohlen:

  • Begrenzte Anzahl der Lampen, die an ein einziges Gerät angeschlossen werden können, so dass deren Gesamtleistung kleiner ist, als die maximal zulässige Leistung für das Gerät.
  • Klären Sie mit dem Hersteller, welche Betriebskenndaten sie für die Geräte vor-schlagen. Diese Vorsichtsmaßnahme ist besonders wichtig, wenn Glühlampen durch Kompakt-Leuchtstofflampen ersetzt werden.

Als Beispiel gibt die Tabelle in Abb. N49 die maximale Anzahl kompensierter röhrenförmiger Leuchtstofflampen an, die durch verschiedene Geräte mit einem Bemessungsstrom von 16 A gesteuert werden können. Es ist zu beachten, dass die Anzahl gesteuerter Lampen unterhalb der Anzahl liegt, die der maximalen Leistung für die Geräte entspricht.

Erforderliche
Lampenleistung
(W)
Anzahl der Lampen
entsprechend
der Leistung
16 A x 230 V
Maximale Anzahl der Lampen, die gesteuert
werden können durch
Schütze
GC16 A
CT16 A
Fernschalter
TL16 A
Leistungs-
schalter
C60-16 A
18 204 15 50 112
36 102 15 25 56
58 63 10 16 34

Abb. N49 Die Anzahl der gesteuerten Lampen liegt unterhalb der Anzahl, die der maximalen Leistung für die Geräte entspricht

Es ist jedoch eine Technik zur Begrenzung der Einschaltstromspitze von kapazitiven Stromkreisen (magnetische Vorschaltgeräte mit Parallelkompensation und elektronische Vorschaltgeräte) bekannt. Diese Technik besteht darin, das Einschalten bei Nulldurchgang der Netzspannung zu gewährleisten. Nur Schalter mit Halbleiterkomponenten bieten diese Möglichkeit (siehe Abb. N50a). Diese Technik hat sich bei der Planung neuer Beleuchtungsstromkreise als besonders sinnvoll erwiesen.

Die neuesten Entwicklungen haben Gerätekombinationen hervorgebracht, die einen Halbleiterschalter (Einschalten bei Nulldurchgang der Spannung) und ein elektromechanisches Schütz kombinieren, wobei das Schütz den Halbleiterschalter kurzschließt (Reduzierung der Verluste in den Halbleitern) (siehe Abb. N50b).

Abb. N50Examples of control devices (Schneider Electric brand)

Maximale Anzahl der an Fernschalter iTL 16 A und iTL 32 A der Firma Schneider Electric angeschlossenen Lampen (einphasige 230 V-Versorgung)

Lampentyp Lampenleistung (W) iTL 16A iTL 32A
Standard-Glühlampe 40 40 106
60 25 66
75 20 53
100 16 42
200 8 21
Gesamtleistung 1600 W 4260 W
Halogen-Glühlampe 300 5 13
500 3 8
1000 1 4
1500 1 2
Gesamtleistung 1500 W 4000 W
Niedervolt-Halogen 20 70 180
50 28 74
75 19 50
100 14 37
Gesamtleistung 1400 W 3700 W
Unkompensierte
Leuchtstofflampe
18 70 186
36 35 73
58 21 55
Gesamtleistung 1300 W 3400 W
Kompensierte
Leuchtstofflampe
18 50 133
36 25 66
58 16 42
Gesamtleistung 930 W 2400 W
Kompensierte Leuchte
mit zwei Leuchtstoff-
lampen
2 x 18 56 148
2 x 36 28 74
2 x 58 17 45
Gesamtleistung 2000 W 5300 W
Leuchtstofflampe
mit elektronischem
Vorschaltgerät
16 80 212
32 40 106
50 26 69
Gesamtleistung 1300 W 3400 W
Kompensierte Leuchte
mit zwei Leuchtstoff-
lampen und elektroni-
schem Vorschaltgerät
2 x 16 40 106
2 x 32 20 53
2 x 50 13 34
Gesamtleistung 1400 W 3400 W
Niederdruck-Natrium-
dampflampe
55 24 63
90 15 40
135 10 26
180 7 18
Gesamtleistung 1300 W 3400 W
Hochdruck-Natriumdampf-
lampe, Halogen-Metall-
dampflampe
250 5 13
400 3 8
1000 1 3
Gesamtleistung 1300 W 3400 W

Abb. N51Maximale Anzahl der an Fernschalter der Firma Schneider Electric iTL 16 A und iTL 32 A angeschlossenen Lampen

Maximale Anzahl der an modulare Schütze vom Typ GC und iCT der Firma Schneider Electric angeschlossenen Lampen (einphasige 230 V-Versorgung)

Lampentyp Lampen-
leistung (W)
GC16A
iCT16A
GC25A
iCT25A
GC40A
iCT40A
GC63A
iCT63A
Standard-
Glühlampe
40 38 57 115 172
60 30 45 85 125
75 25 38 70 100
100 19 28 50 73
150 12 18 35 50
200 10 14 26 37
Halogen-
Glühlampe
300 7 10 18 25
500 4 6 10 15
1000 2 3 6 8
Niedervolt-Halogen 20 15 23 42 63
50 10 15 27 42
75 8 12 23 35
100 6 9 18 27
Unkompensierte
Leuchtstofflampe
18 22 30 70 100
36 20 28 60 90
58 13 17 35 56
Kompensierte
Leuchtstofflampe
18 15 20 40 60
36 15 20 40 60
58 10 15 30 43
Kompensierte Leuchte
mit zwei Leuchtstoff-
lampen
2x18 30 46 80 123
2x36 17 25 43 67
2x58 10 16 27 42
Leuchtstofflampe
mit elektronischem
Vorschaltgerät
18 74 111 222 333
36 38 58 117 176
58 25 37 74 111
Kompensierte Leuchte
mit zwei Leuchtstoff-
lampen und elektroni-
schem Vorschaltgerät
2x18 36 55 111 166
2x36 20 30 60 90
2x58 12 19 38 57
Niederdruck-Natrium-
dampflampe
18 14 21 40 60
35 3 5 10 15
55 3 5 10 15
90 2 4 8 11
135 1 2 5 7
180 1 2 4 6
Hochdruck-Natrium-,
dampflampe,
Halogen-Metall-
dampflampe
70 6 9 18 25
150 6 9 18 25
250 2 4 8 12
400 2 3 6 9
1000 1 2 4 6

Abb. N52Maximale Anzahl der an modulare Schütze vom Typ GC und iCT der Firma Schneider Electric angeschlossenen Lampen

Maximale Anzahl der an Leitungsschutzschalter C60N/C120 der Firma Schneider Electric angeschlossenen Vorschaltgeräte (Anzahl an Leuchten pro Außenleiter, mit einer 230/400V-Versorgung)

Die folgenden Daten (siehe Abb. N53) beziehen sich auf Auslösekennlinien D (magnetische Auslösung zwischen 10 und 14 In) für die zulässige maximale Anzahl anzuschließender Geräte. Ein sicherer thermischer Schutz ist vorhanden und es besteht kein Risiko einer unerwünschten Auslösung beim Einschalten.

Gerät Lampen-
leistung (W)
Bemessungsstrom des Leistungsschalters (A)
1 2 3 6 10 16 20 25 32 40 50 63 80 100
Magnetisches Vorschaltgerät ohne
Kompensation
18 4 9 14 29 49 78 98 122 157 196
36 2 4 7 14 24 39 49 61 78 98
58 1 3 4 9 15 24 30 38 48 60
Magnetisches Vorschaltgerät mit
Kompensation
18 7 14 21 42 70 112 140 175 225 281 351 443 562 703
36 3 7 10 21 35 56 70 87 112 140 175 221 281 351
58 2 4 6 13 21 34 43 54 69 87 109 137 174 218
2x18 3 7 10 21 35 58 70 87 112 140 175 221 281 351
2x36 1 3 5 10 17 26 35 43 56 70 87 110 140 175
2x58 1 2 3 6 10 17 21 27 34 43 54 68 87 109
Elektronisches
Vorschaltgerät
18 5 11 17 35 58 93 117 146 186 230 290 366
36 4 8 13 26 43 71 90 113 144 179 226 284
58 2 5 10 20 33 58 68 85 109 136 171 215
2x18 4 8 13 26 43 71 90 113 144 179 226 184
2x36 2 5 8 15 26 44 55 69 88 110 137 173
2x58 1 5 5 11 18 30 38 47 61 76 95 120

Abb. N53Maximale Anzahl der an Leitungsschutzschalter C60N/C120 der Firma Schneider Electric angeschlossenen Vorschaltgeräte

Überlast des Neutralleiters

Risiko

In einer Anlage, die z.B. zahlreiche röhrenförmige Leuchtstofflampen mit elektronischen Vorschaltgeräten enthält, die zwischen Außenleitern und Neutralleiter versorgt werden, kann ein hoher prozentualer Anteil der Oberschwingungsströme der 3. Ordnung zu einer Überlast des Neutralleiters führen. Abb. N54 enthält eine Übersicht typischer Werte der 3. harmonischen Oberschwingung im Bereich von Beleuchtungsanlagen.

Lampentyp Typische Leistung Technik Typisch. H3-Wert
Glühlampe mit
Dimmer
100 W Lichtdimmer 5 bis 45 %
Niedervolt-
Halogenlampe
25 W Elektronischer Kleinspan-
nungstransformator
5 %
Röhrenförmige
Leuchtstofflampe
100 W Magnetisches Vorschaltgerät 10 %
< 25 W Elektronisches Vorschaltgerät 85 %
> 25 W mit Kondensator 30 %
Entladungslampe 100 W Magnetisches Vorschaltgerät 10 %
Elektronisches Vorschaltgerät 30 %

Abb. N54Übersicht typischer Werte der 3. harmonischen Oberschwingung im Bereich von Beleuchtungsanlagen

Lösung

Bei solchen Anlagen sollte immer die Verwendung eines Neutralleiters mit kleinerem Querschnitt vermieden werden, wobei in solchen Bereichen N und Außenleiter bis 10 mm2 den gleichen Querschnitt haben müssen (IEC 60364-4 (VDE 0298-4)).

Bezüglich der Überstromschutzeinrichtungen wird empfohlen, vierpolige Leitungsschutzschalter mit geschütztem Neutralleiter zu verwenden (außer im TN-C-System, in dem der PEN-Leiter, ein kombinierter Neutral- und Schutzleiter ist und nicht getrennt werden darf).

Dieser Gerätetyp kann ebenso bei Auftreten eines Fehlers eingesetzt werden, um alle Pole auszuschalten, wenn die Leuchten einen gemeinsamen Neutralleiter im Drehstromkreis verwenden.

Ein Hauptschalter sollte daher den Außenleiter- und Neutralleiterstromkreis gleichzeitig unterbrechen.

Ableitströme zur Erde

Risiko

Beim Einschalten verursachen die Ableitströme der elektronischen Vorschaltgeräte Reststromspitzen, die zu unerwünschten Auslösungen bei einigen Typen von Schutzeinrichtungen führen können.

Zwei Lösungen

Es wird die Verwendung von Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs) in pulsstromsensitiver und stoßstromfester Ausführung empfohlen (siehe Abb. N55).

Für eine neue Anlage ist es sinnvoll, Halbleiter- oder Gerätekombinationen (Schütze und Fernschalter) einzusetzen, die diese Art von Strömen reduzieren (Einschalten im Nulldurchgang der Spannung).

Abb. N55s.i.-Fehlerstromschutzeinrichtung, superimunisiert (Schneider Electric)

Überspannungen

Risiko

Wie bereits in vorherigen Abschnitten beschrieben wurde, verursacht das Einschalten eines Beleuchtungsstromkreises einen vorübergehenden Zustand, der durch einen großen Überstrom gekennzeichnet ist. Dieser Überstrom geht mit einer starken Spannungsschwankung an den Anschlussklemmen der an diesen Stromkreis angeschlossenen Verbraucher einher.

Diese Spannungsschwankungen können sich nachteilig auf den einwandfreien Betrieb empfindlicher Verbraucher auswirken (z.B. Computer, Temperatursteuerungen).

Lösung

Es wird empfohlen, die Stromversorgung dieser empfindlichen Verbraucher von der Stromversorgung des Beleuchtungsstromkreises zu trennen.

Empfindlichkeit von Leuchtmitteln gegenüber Störungen der Netzspannung

Kurze Unterbrechungen

Risiko

Entladungslampen benötigen nach Aus- und Wiedereinschalten der Spannungsversorgung einige Minuten, bevor ihre volle Lichtstärke wieder vorhanden ist.

Lösung

Sicherstellung einer Grundbeleuchtung durch Leuchtmittel, die eine direkte Wiedereinschaltung nach einer Spannungsunterbrechung ermöglichen, wie z.B. Glühlampen, röhrenförmige Leuchtstofflampen oder Entladungslampen mit einer Einrichtung zur sofortigen Wiederzündung. Wenn besondere Betriebsverhältnisse vorliegen, ist es empfehlenswert, für die Sicherstellung der Grundbeleuchtung einen getrennten Stromkreis vorzusehen.

Spannungsschwankungen

Risiko

Die meisten Leuchtmittel (außer von elektronischen Vorschaltgeräten versorgte Lampen) sind empfindlich gegenüber schnellen Schwankungen der Versorgungsspannung. Diese Schwankungen verursachen ein Flimmern der Lampen, das unangenehm für die Anwender ist und sogar zu erheblichen Problemen führen kann. Diese Probleme hängen sowohl von der Frequenz als auch von der Stärke der Schwankungen ab.

Die IEC 61000-2-2 (VDE 0839-2-2) („Verträglichkeitspegel für niederfrequente leitungsgeführte Störgrößen in öffentlichen Niederspannungsnetzen”) legt die maximal zulässige Größe von Spannungsschwankungen bezogen auf die Anzahl der Schwankungen pro Sekunde oder pro Minute fest.

Diese Spannungsschwankungen werden hauptsächliche durch leistungsstarke, schwankende Lasten verursacht (Lichtbogenöfen, Schweißmaschinen, Anlasser).

Lösung

Zur Reduzierung von Spannungsschwankungen können spezielle Methoden angewandt werden. Dennoch ist es ratsam, Beleuchtungsstromkreise, wenn möglich, über eine separate Netzversorgung zu speisen. Die Verwendung elektronischer Vorschaltgeräte wird für anspruchsvolle Anwendungen empfohlen (Krankenhäuser, Reinräume, Untersuchungszimmer, Bildschirmarbeitsplätze usw.).

Entwicklungen im Bereich Schutz- und Steuereinrichtungen

In Beleuchtungsanlagen kommen immer häufiger Dimmer zum Einsatz, wodurch die Verwendung von elektronischen Vorschaltgeräten (EVGs) in Leuchtstofflampen obligatorisch ist.

Dieser Anwendungsbereich und die zuvor benannten Bereiche, in denen elektronische Vorschaltgeräte empfohlen oder teilweise auch gefordert werden, führt dazu, dass die Einschränkung bezüglich der hohen Einschaltströme verringert wird und somit die Leistungsreduzierung von Schutz- und Steuereinrichtungen an Bedeutung verliert.

Um den neuen Anforderungen durch den Einsatz von EVGs und anderen elektronischen Betriebsmitteln gerecht zu werden, wurden neue Schutzeinrichtungen entwickelt, z.B. besonders pulsstromfeste Leistungsschalter und Fehlerstromschutzeinrichtungen der Firma Schneider Electric, wie z.B. Fehlerstromschutzschalter vom Typ Fi-Si und Leistungsschalter mit einem Auslöseblock Vigi. Durch die Weiterentwicklung von Schutz- und Steuereinrichtungen wurden bei einigen Geräten Optionen geschaffen, wie z.B. Fernsteuerung, 24-Std.-Management, Beleuchtungssteuerung, Energiesparmodus usw.