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Kaltgerätestecker: Eine Komponente, viele Funktionen

Elektronische Bauteile
Kaltgerätestecker-Modul mit integrierten Funktionen spart Bauteile im Medizinprodukt

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Die systematische Reduzierung von Bauteilen ist ein entscheidender Erfolgsfaktor für eine kostensparende und weniger fehleranfällige Konstruktion. Naheliegend, und dennoch häufig übersehen: Schon am Netzeingang eines medizinischen Gerätes lässt sich durch den Einsatz von so genannten Kaltgerätestecker-Modulen die Anzahl der eingesetzten Bauteile spürbar reduzieren.

Thomas Schmid
E-T-A, Altdorf

Viele medizinische Geräte für Einphasen-Wechselstrombetrieb sind netzeingangsseitig mit Gerätesteckern nach europäischer Norm IEC EN 60320 ausgestattet. Da ein separates Netzkabel mit Dose und Stecker für die Installationssteckdose benötigt wird, ist diese Lösung im Vergleich zu Geräten mit fest verdrahteten Netzkabeln aufwendiger, bringt jedoch zahlreiche Vorteile. So kann der Gerätebetreiber beispielsweise Netzzuleitungskabel bei Kabelbrüchen selbst austauschen. Ein zeitaufwendiges Abklemmen alter und Anklemmen neuer Zuleitungen durch einen Fachmann entfällt. Weiterer Vorteil: Hersteller, die ihre Produkte weltweit verkaufen, müssen lediglich notwendige Netzkabel mit länderspezifischen Steckern beilegen.

Schmelzsicherungen schützen das Medizinprodukt

Wirft man einen genaueren Blick auf den Netzeingang von medizinischen Geräten, so fällt auf, dass in vielen Fällen in unmittelbarer Nähe zum IEC-Gerätestecker der Ein-/Ausschalter des Gerätes verbaut ist. Hinzu kommt: Je nach Schutzklasse des medizinischen Gerätes müssen gemäß Medizinnorm IEC EN 60601-1 ein oder zwei Überstromschutzelemente als eingangsseitige Sammelabsicherungen installiert sein. Diese Funktion übernehmen Schmelzsicherungen, die sich ebenfalls oftmals in unmittelbarer Nähe zum Gerätestecker befinden. Der Hersteller des medizinischen Gerätes benötigt in seinem Gehäuse eine Einbauöffnung für den IEC-Gerätestecker, eine Einbauöffnung für den Geräte Ein-/Ausschalter sowie ein oder zwei Öffnungen für die geschlossenen Sicherungshalter der Schmelzsicherungen. Doch damit noch nicht genug: Im Innern des medizinischen Gerätes ist es notwendig alle Bauteile elektrisch noch miteinander zu verbinden.

Sechs Bauteile werden auf drei Bauteile reduziert

Und auch die Einkaufsabteilung hat hier alle Hände voll zu tun. Bei zweipoliger Absicherung sind pro Gerät ein IEC-Gerätestecker, ein Ein-/Ausschalter, zwei Sicherungshalter sowie zwei Schmelzsicherungseinsätze zu disponieren, also insgesamt sechs Teile.

Um Hersteller bei der Bauteilereduzierung zu unterstützen, bieten viele Hersteller von IEC-Gerätesteckern so genannte Kaltgerätestecker-Module an, die einen IEC-Gerätestecker, einen Wippschalter und ein oder zwei Schmelzsicherungshalter in einer einzigen Komponente integrieren. Unmittelbarer Vorteil: Der Gerätehersteller benötigt nur noch eine Einbauöffnung und reduziert seinen Verkabelungsaufwand spürbar. Allerdings muss er in aller Regel noch die Schmelzsicherungen separat bestellen und einbauen.

Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit zählen heute zu den wichtigsten Anforderungen an medizinische Geräte. Ausfallzeiten werden nicht toleriert. Aus diesem Grund entscheiden sich immer mehr Hersteller für den Einsatz von Schutzschaltern, also für einen rückstellbaren Überstromschutz. Denn Schutzschalter lassen sich nach einer Überstromauslösung schnell und komfortabel wieder einschalten. Ein zeitaufwendiger Sicherungswechsel entfällt. Außerdem besitzen Schutzschalter eine stabile Auslösecharakteristik zur Vermeidung unnötiger Fehlauslösungen.

Kaltgerätestecker: Alle Funktionen in einer Komponente integriert

Aber zurück zu den Kaltgerätestecker-Modulen: Ersetzt man hier den Ein-/Ausschalter und die Sicherungen durch einen Kombi-Schutzschalter, also einen Überstromschutzschalter, der gleichzeitig als Ein-/Ausschalter dient, so erhält man ein Kaltgerätestecker-Modul, das nun alle Funktionen in einer einzigen Komponente integriert: Einen IEC-Gerätestecker, einen Ein-/Ausschalter und einen rückstellbaren Überstromschutz.

Die Bauformen und Einsatzgebiete von IEC-Gerätesteckern für Einphasen-Wechselstromanwendungen sind in der IEC-Norm 60320 definiert. Grundsätzlich wird zwischen Kalt-, Warm- und Heißgerätesteckern unterschieden. Kann die Umgebungstemperatur am Gerätestecker bis zu 155 °C betragen, so ist zwingend ein Heißgerätestecker zu verwenden. Bei Temperaturen bis 120 °C reichen Warmgerätestecker aus. In den meisten Geräten und Maschinen kommen jedoch Kaltgerätestecker zum Einsatz, da die maximalen Temperaturen in Steckernähe unter 70 °C liegen. Für diese Anwendungen bietet die E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH, Altdorf, Kaltgerätestecker-Module mit C14- und C20-Gerätesteckern und Kombi-Schutzschaltern an. Das Modul X3130 besteht aus einem C14-Gerätestecker und einem ein- oder zweipoligen Kombi-Schutzschalter mit Nennströmen bis 15 A. Für Nennströme bis 20 A lässt sich das Modul X3120 mit C20-Gerätestecker einsetzen.

Medizinische Geräte optional mit Netzfilter

Um der EMV-Richtlinie zu entsprechen, müssen viele medizinische Geräte mit einem Netzfilter ausgestattet sein. Das Altdorfer Unternehmen bietet daher das Kaltgerätestecker-Modul X3120-A optional mit einem IEC-Kompakt-Steckerfilter an. Speziell für Medizingeräte stehen zwei Ausführungen ohne Y-Kondensatoren zur Sicherstellung von minimalen Ableitströmen zur Auswahl: Ein Standardfilter und ein Hochleistungsfilter mit exzellenten Dämpfungseigenschaften.

Ein häufig übersehener Aspekt ist, dass beim Einsatz von Schmelzsicherungen im Überstromfall stets nur eine einpolige galvanische Trennung erfolgt. Und zwar selbst dann, wenn zwei Schmelzsicherungen verbaut sind, also eingangsseitig zweipolig abgesichert wird. Grund hierfür ist, dass toleranzbedingt immer eine der beiden Schmelzsicherungen schneller ihren Schmelzpunkt erreicht als ihre „Zwillingsschwester“. Nur die toleranzbedingt flinkere Sicherung brennt durch, die leicht trägere dagegen nicht. Beim Einsatz von zweipoligen E-T-A-Kombi-Schutzschaltern erfolgt dagegen im Fehlerfall stets eine zweipolige galvanische Trennung. Die Betreiber medizinischer Geräte sind so bestmöglich vor einem elektrischen Schlag geschützt.


Kontakt zum Hersteller von Geräteschutzschaltern und Sicherungsautomaten:

E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH
Industriestr. 2-8
90518 Altdorf

www.e-t-a.de



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