Umweltsimulationstests nach ISA-S71.04 (G3)

ISA ist ein amerikanisches Normungsinstitut, welche Schadgase für Outdoor Anwendungen in der S71.04 behandelt. Weltweit ist G3 (nach ISA-S71.04) besser bekannt als der vorher genannte IEC-Standard und hat sich daher in vielen Unterlagen als Referenz etabliert. In der Praxis ist der ISA-Standard jedoch veraltet und deckt die aktuellen Anforderungen nicht mehr ab. Die letzte Überarbeitung erfolgte 1988, danach hat sich der ISA-Arbeitskreis aufgelöst. Der sehr hohe NO_x-Anteil der Schadgaszusammensetzung reagiert mit dem SO₂ (Schwefeldioxid) und bewirkt, dass das sonst sehr aggressive SO₂ relativ unwirksam wird und sich nicht entfalten kann. Dadurch stresst in der Praxis die ISA-Prüfung den Prüfling deutlich weniger als die Prüfung nach IEC 60068-2-60 Methode 4.

Ein weiterer Mangel der G3-Prüfung nach ISA ist die fehlende Definition des Stickoxids NO_x. Dieses ist bei der IEC 60068-2-60 als NO₂ definiert, welches als eines der aggressivsten Stickoxide eingestuft ist.

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Vorbeugende Maßnahmen beim Produkt-Design

Wie empfindlich ein Gerät oder eine Baugruppe auf die Belastung mit Schadgasen reagiert, kann maßgeblich durch das Design, die Bauteileauswahl und den Fertigungsprozess beeinflusst werden:

• Die Verwendung bestimmter Materialien, wie beispielsweise Silber in den Loten, beschleunigt die Reaktion mit den Schadgasen. Daher sollten in der Gerätekonstruktion solche Materialien möglichst vermieden werden.

• Es sollten nur Leiterplatten mit hoher Güte und guter Verzinnung der Kupferbahnen eingesetzt werden.

• Es ist empfehlenswert auch die Steckkontakte von Steckverbindern durch großzügige und formschlüssige Gehäuse vor Schadgasen zu schützen.

• Trügerisch sind Überzüge und Abdichtungen aus Silikon. Silikon und Silikonlacke sind gasdurchlässig und bieten nur wenig Schutz gegen Schadgase.

• Bauteile wie Potentiometer oder Relais sollten als abgedichtete Variante eingesetzt werden.

• Metallteile, speziell Schrauben, müssen einen möglichst guten Korrosionsschutz aufweisen.

Wie wirkungsvoll der Einsatz von Schutzlack ist

Bei schutzlackierten Stromversorgungen werden üblicherweise nur die bestückten Leiterkarten mit Schutzlack überzogen, nicht das gesamte Gerät. Die Leiterkarten sind in der Regel aber auch ohne Schutzlack relativ unempfindlich gegenüber Korrosion, vorausgesetzt der Fertigungsprozess und die eingesetzten Materialien sind entsprechend hochwertig.

Wenn die Korrosion hauptsächlich am Gehäuse auftritt, besteht die Gefahr, dass sich Rotrost löst, ins Geräteinnere gelangt und dabei Isolationsstrecken überbrückt. Daher kann es bei feinen Leiterbahnstrukturen vorteilhaft sein, die Leiterkarten mit Schutzlack zu überziehen, um Kurzschlüsse durch losen Rost zu vermeiden.

PULS verzichtet bei seinen Stromversorgungen auf feine Leiterbahnstrukturen. Deshalb ist bei PULS Geräten in der Regel kein Schutzlack zum Schutz gegen Schadgase erforderlich.

Schadgas-Simulationstest an PULS-Geräten

PULS lässt in regelmäßigen Abständen Umweltsimulationstests sowohl nach ISA S71.04 Severity Level G3 als auch nach den schärferen Kriterien der IEC 60068-2-60 Methode 4 durchführen. Die Tests sind ausgelegt, um eine Nutzungsdauer von mindestens 10 Jahren in der angegebenen Umgebung zu simulieren und werden sowohl im zyklischen Betrieb wie auch im ausgeschalteten Modus an mindestens 10 Exemplaren durchgeführt. Die Auswertung der Geräte nach den Tests erfolgt durch erfahrenes Personal mittels hochauflösender Mikroskope. Zusätzlich bestätigt der Zustand von Rückläufern von langjährigen im Feldeinsatz befindlichen Geräten aus solchen Umgebungen die Tauglichkeit für diese Bereiche. Es braucht auch die langjährige Beobachtung und immer wiederkehrende Tests, um sich das Wissen für ein korrosionsarmes Design anzueignen.

Schadgas-Simulationstest führen aber naturgemäß immer zu Korrosion an den Geräten, ansonsten müsste man die Tests anzweifeln. Meistens entsteht Korrosion an Gehäuseteilen oder Schrauben, was lediglich ein optischer Mangel ist. Solange die sichere Funktion des Gerätes gegeben und nicht beeinträchtigt ist, steht dem Einsatz in einer solchen Umgebung nichts im Wege.

Die Eignung zum Einsatz in korrosiver oder mit Schadgas belasteter Atmosphäre trifft für eine Vielzahl von PULS-Geräten zu. Für alle Geräte der Produktfamilien DIMENSION, MiniLine und PIANO kann der Severity Level G3 nach ISA S71.04 bestätigt werden. Zudem erfüllen viele Geräte zusätzlich die Methode 4 der IEC 60068-2-60 – die Zertifizierung wird in einer entsprechenden Herstellererklärung ausgewiesen. Dieses Qualitätsmerkmal bietet bei Stromversorgungen von PULS einen klaren Mehrwert für Anwender, die in ihren Applikationen die elektronischen Komponenten vor schädlichen Gasen schützen müssen.

* Michael Raspotnig ist R&D Engineer Electronics bei PULS, München.

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