In explosionsgefährdeten Bereichen – von der Chemieanlage bis zur Getreidemühle – müssen Elektromotoren besondere Anforderungen erfüllen. Die ATEX-Richtlinien (ATmosphères EXplosibles) regeln, welche Geräte unter welchen Bedingungen eingesetzt werden dürfen. Dieser Beitrag gibt einen praxisorientierten Überblick.
Rechtliche Grundlagen: ATEX 2014/34/EU
Seit 2016 gilt in der EU die Richtlinie 2014/34/EU (ATEX-Geräterichtlinie), die Anforderungen an Geräte und Schutzsysteme in explosionsgefährdeten Bereichen festlegt. Ergänzend regelt die Betriebsrichtlinie 1999/92/EG den Schutz der Arbeitnehmer. Beide Richtlinien wurden in Deutschland durch die Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) und die Gefahrstoffverordnung umgesetzt.
Jeder ATEX-Motor trägt eine CE-Kennzeichnung sowie das Ex-Zeichen mit folgenden Angaben: Gerätekategorie, Zündschutzart, Temperaturklasse und Gerätegruppe.
Zoneneinteilung und Gerätekategorien
| Zone | Beschreibung | Häufigkeit | Ger.-Kategorie |
|---|---|---|---|
| Zone 0 | Explosionsgefährliche Atmosphäre ständig/langzeitig vorhanden | Dauerhaft | 1G |
| Zone 1 | Explosionsgefährliche Atmosphäre gelegentlich | Im Normalbetrieb | 2G |
| Zone 2 | Explosionsgefährliche Atmosphäre selten/kurzzeitig | Störfall | 3G |
| Zone 20 | Brennbarer Staub ständig vorhanden | Dauerhaft | 1D |
| Zone 21 | Brennbarer Staub gelegentlich vorhanden | Im Normalbetrieb | 2D |
| Zone 22 | Brennbarer Staub selten vorhanden | Störfall | 3D |
G = Gas/Dampf/Nebel, D = Dust (Staub)
Zündschutzarten für Elektromotoren
Die Norm IEC 60079 definiert verschiedene Zündschutzarten. Für Elektromotoren sind folgende relevant:
| Kürzel | Bezeichnung | Prinzip | Typische Zone |
|---|---|---|---|
| Ex d | Druckfeste Kapselung | Zündung bleibt im Gehäuse eingeschlossen | Zone 1, 2 |
| Ex e | Erhöhte Sicherheit | Zündquellen werden verhindert | Zone 1, 2 |
| Ex ec | Erhöhte Sicherheit (Equipment Protection Level c) | Wie Ex e, höhere Schutzstufe | Zone 2 |
| Ex nA | Nicht funkend (Non-sparking) | Im Normalbetrieb keine Funken | Zone 2 |
| Ex tb | Gehäuseschutz (Staub) | Staubdichtes Gehäuse (IP6X) | Zone 21, 22 |
| Ex pxb/pyb | Überdruckkapselung | Schutzgas verhindert Eindringen explosiver Atmosphäre | Zone 1, 2 |
Temperaturklassen
Die Temperaturklasse gibt die maximale Oberflächentemperatur des Motors an, die die Zündtemperatur des vorliegenden Stoffes nicht überschreiten darf:
| Klasse | Max. Oberflächentemperatur | Beispielgase/Dämpfe |
|---|---|---|
| T1 | 450 °C | Methan, Propan |
| T2 | 300 °C | Ethanol, Aceton |
| T3 | 200 °C | Petroleum, Dieselkraftstoff |
| T4 | 135 °C | Diethylether |
| T5 | 100 °C | Schwefelkohlenstoff |
| T6 | 85 °C | Diethylether (bestimmte Konz.) |
Typisches Kennzeichnungsbeispiel
Ein Motor mit der Kennzeichnung: II 2G Ex eb IIC T3 Gb bedeutet:
- II: Gerätegruppe II (übertägige Industrie, nicht Bergbau)
- 2G: Kategorie 2, Gase/Dämpfe (geeignet für Zone 1 und 2)
- Ex eb: Zündschutzart erhöhte Sicherheit, EPL b
- IIC: Gasgruppe C (z.B. Wasserstoff – höchste Anforderung)
- T3: Temperaturklasse, max. 200 °C Oberflächentemperatur
- Gb: Equipment Protection Level b für Gase
Gasgruppen
| Gruppe | Typische Gase | Zündenergiebereich |
|---|---|---|
| IIA | Propan, Butan, Benzin | ≥ 180 µJ |
| IIB | Ethylen, Stadtgas | 60–180 µJ |
| IIC | Wasserstoff, Acetylen | ≤ 20 µJ |
IIC-Motoren können in allen Gasgruppen eingesetzt werden (IIA ⊂ IIB ⊂ IIC), aber nicht umgekehrt.
Besonderheiten beim Betrieb am Frequenzumrichter
ATEX-Motoren am FU erfordern besondere Aufmerksamkeit: Die durch Oberschwingungen erhöhten Verluste können die Motortemperatur steigern und die Temperaturklasse gefährden. Folgende Maßnahmen sind erforderlich:
- Zertifizierung des Motors für FU-Betrieb (Vermerk im Ex-Zertifikat)
- Ggf. Derating der Motorleistung (typisch 5–15 %)
- Thermische Überwachung durch PTC-Fühler (Kaltleiter)
- Schirmung der Motorleitung zur Reduzierung von Ableitströmen
- dU/dt-Filter zwischen FU und Motor empfohlen
Fazit
Die Auswahl eines ATEX-Motors erfordert eine sorgfältige Zoneneinteilung, Kenntnis der vorliegenden Stoffe (Gasgruppe, Zündtemperatur) und die Wahl der passenden Zündschutzart. Fehler bei der Auslegung können nicht nur zu Anlagenstillstand, sondern zu katastrophalen Unfällen führen. Im Zweifelsfall sollte immer ein Sachverständiger für Explosionsschutz hinzugezogen werden.