Когда мне нужно защитное заземление?

Моя компания разрабатывает новый портативный электроинструмент. Мы довольно неопытная команда, и я не инженер-электрик, но я беспокоюсь о безопасности наших клиентов. Мы находимся в Германии, и хотя я уверен, что существуют нормативные требования, я чувствую, что это добровольно (например, CE). Похоже, что наше устройство будет выпущено без дополнительных испытаний на безопасность, и я обеспокоен. Я сожалею о нетехническом характере вопроса до сих пор.

Сделал набросок нашего устройства:

введите описание изображения здесь

Печатная плата в значительной степени преобразует 230 В переменного тока в 230 В постоянного тока и управляет двигателем на 230 В постоянного тока с помощью переключателя.

Хотя большая часть устройства находится в пластиковом корпусе, спереди торчит кусок металла. Двигатель и кусок металла спереди в значительной степени связаны друг с другом - я могу измерить только ~ 0,5 Ом между ними. Наш инженер-электрик сказал, что нет необходимости в защитном заземлении, потому что его нет и у наших конкурентов (3 довольно крупных компании). Интуитивно я бы не согласился, поскольку в случае неисправности двигателя он будет проводить 230 В постоянного тока к передней части металла, и прикосновение к нему будет нежелательным.

Может быть, я просто параноик и не квалифицирован, поэтому я надеюсь, что кто-то может мне помочь.

Неправильный вопрос. Для вашей компании могут быть серьезные юридические последствия, поэтому вам следует воспользоваться услугами компании, обладающей соответствующей квалификацией, чтобы помочь вам.
Европейские правила безопасности, которым вы должны следовать, НЕ являются добровольными. Единственное, что CE имеет отношение к этим правилам, — это заявить, что вы следовали правилам x, y, z и реализовали их последствия. Кстати, если защита вашего инженера звучит так: «Но в других компаниях так делают», вы имеете полное право беспокоиться.
Маркировка CE не является добровольной. Чтобы продавать продукт в ЕС, он должен иметь маркировку СЕ. Маркируя его, вы заявляете, что продукт соответствует всем применимым нормам ЕС (не только электробезопасности).
Маркировка CE — это вещь, но маркировка, которая должна вас еще больше беспокоить, — это GS (Geprüfte Sicherheit) от TUV и сертификация VDE. Для этих сертификатов ваши устройства будут физически протестированы, и, если вы не знаете, что необходимо, ваше устройство вряд ли пройдет.
Я согласен со всеми комментариями. Но пение в газете «Я все сделал по закону» на самом деле не является проверкой на безопасность. Здорово облажаться, если вы что-то забыли и что-то случилось, и они могут доказать вашу ошибку. Я не в том положении, чтобы отдавать какие-либо рабочие распоряжения или решать что-либо. Все, что я могу сделать, это сказать им, что меня беспокоит.
Если бы вы могли изменить это на (уже сертифицированный) понижающий регулятор и двигатель на 48 В постоянного тока, многие бюрократические проволочки исчезли бы.
CE НЕ является добровольным. Вы МОЖЕТЕ отказаться от защитного заземления, ЕСЛИ вы полностью соответствуете требованиям двойной изоляции. Скорее всего, двигатель не работает: но изменение конструкции, соединяющее внешний проводящий металл с двигателем через изоляционный материал (например, пластиковую шестерню или пластиковый вал), может.
Обычно, чтобы не было защитного заземления, электрические компоненты должны иметь двойную изоляцию от внешней среды/пользователя. Та металлическая деталь, которая соединяется с двигателем, - нет.

Ответы (3)

Существует много заблуждений относительно маркировки CE и других нормативных вопросов.

Конечно, электробезопасность обязательна. Все продаваемые устройства должны быть безопасными, т.е. современными. К счастью, вам не нужно выяснять для себя, что является современным. Вы можете полагаться на множество правил, которые издаются различными регулирующими органами. Прежде всего, правила DIN VDE охватывают наиболее важные вопросы, о которых вам необходимо позаботиться.

В вашем случае для устройства класса II должны быть установлены необходимые воздушные пути и пути утечки, а также напряжения изоляции. Можно построить двигатель, способный справиться со всеми этими требованиями, однако я думаю, что этот двигатель будет дорогим. Если вы просто откроете любой сверлильный станок с пластиковым корпусом, вы обнаружите, что обычно в редукторе есть одна пластиковая шестерня, обеспечивающая надлежащую изоляцию между двигателем и металлическими частями, к которым можно прикасаться.

К сожалению, требования к электробезопасности различаются в зависимости от рынка, на который вы хотите выйти. Существуют различные требования безопасности к бытовой технике, лабораторному оборудованию, ИТ-оборудованию и осветительным приборам, и это только четыре наиболее распространенных. Если вы посмотрите стандарты EN, вы найдете разные расстояния по воздуху и пути утечки, а также разные напряжения изоляции. Для новой компании накопление необходимых знаний об этих стандартах является большой задачей. Одна из самых больших проблем заключается в том, как правильно их читать и понимать, когда какой стандарт применять.

Итак, как уже упоминалось в разделе комментариев, вам следует проконсультироваться со специалистами и показать им устройство целиком.

Вещи, связанные с безопасностью, описаны в стандартах. Их МНОГО. Они не бесплатны и не всегда легко читаются.

Я предлагаю связаться с уполномоченным органом (учреждениями, выдающими сертификацию CE) и попросить провести «встречу перед сертификацией» на вашем предприятии. В Германии это может быть TÜV. У вас будет доступ к эксперту по всем вопросам, связанным с сертификацией вашего продукта. У вас будет соглашение о неразглашении с ними, поэтому вы сможете описать эксперту каждую деталь вашего продукта вместе с предполагаемым использованием/рынком продукта. Они расскажут вам, какая норма действительно актуальна для вас, какие испытания или сертификационные измерения вы должны провести и т. д.

Задавать все эти вопросы на ранней стадии менее рискованно. Вы же не хотите оказаться в ситуации, когда ваша разработка закончена, а во время сертификации вы узнаете, что выбрали не тот пластик, который не совместим с пожарной безопасностью. И что вам нужно перепроектировать все ваши очень дорогие формы для литья под давлением, чтобы приспособить их к новому материалу...

Каждый раз, когда я встречался с уполномоченным органом, я значительно облегчал процесс сертификации, изменяя свой дизайн, чтобы избежать каких-либо сложных вопросов сертификации.

Конечно, у всего есть цена. Сертификация продукта, который включает испытания на электрическую безопасность и испытания на электромагнитную совместимость, будет стоить около 10 000 евро...

Вы находитесь в Германии, к стандарту UE применяется. В частности, для ручных инструментов применяется Директива по машинному оборудованию и, в частности, Директива по низковольтному оборудованию. Вы можете найти стандарты, к сожалению, они не бесплатны, но цены разумны, если вы покупаете их как стандарты EN (спросите своего представителя DIN или онлайн).

Вы можете бесплатно загрузить «Руководство по применению Директивы по машинному оборудованию», которое является своего рода прокомментированным прохождением стандарта (и содержит часть текста)

Если коротко, но нужен полный анализ рисков:

  • Ваша металлическая часть может оказаться под напряжением в случае нарушения изоляции двигателя. Расстояние / зазор / утечка недостаточны (на самом деле вы измерили почти электрическую непрерывность), поэтому это небезопасно;

  • Вы можете либо выполнить защитное заземление (оборудование класса I, трехжильный шнур) для ограничения напряжения прикосновения в случае неисправности, либо перепроектировать инструмент с двойной изоляцией (оборудование класса II, двухжильный шнур); детали для обоих находятся в директивах и соответствующих стандартах;

  • Ваша печатная плата также должна быть проверена на безопасность, хотя бы потому, что она может загореться (такое случается, поверьте мне). Существуют особые конфигурации цепей, о которых следует знать, и вам необходимо провести анализ неисправностей для ваших основных подключенных компонентов (кстати, все предпочитают покупать предварительно сертифицированные источники питания).

Ваши конкуренты, скорее всего, используют класс II, который довольно популярен в сегменте ручных инструментов. Однако использование заземляющего провода вполне законно, если это не запрещено какой-либо конкретной ситуацией использования.

Возможно, вам не нужно обращаться в уполномоченный орган, директива по машинному оборудованию требует этого только для определенных типов машин (ужасный список Приложения IV); проверьте, применимо ли это, поскольку нотифицированный орган стоит дорого ;

Если вам не нужно обращаться в уполномоченный орган, вы можете проверить большую часть соответствия самостоятельно, за исключением некоторых специализированных измерений, таких как соответствие требованиям ЭМС)

Не забывайте также, что электробезопасность не единственная, существуют также термические, механические и химические риски (если не сказать самые распространенные).