Korrekte Erdung der ESD-Schutzelemente

Korrekte Erdung der ESD-Schutzelemente

In der Welt des ESD-Schutzes (Schutz vor elektrostatischen Entladungen) geht es zur Hauptsache darum, alles mit Erdung zu verbinden, was irgendwie möglich ist. Alle ESD-Schutzelemente, welche geerdet sind, befinden sich somit auf demselben elektrostatischen Potential. Elektrostatische Entladungen wegen Potentialdifferenzen werden somit verhindert.

Aber Achtung: Personen-Schutz geht immer über Produkte-Schutz. Die Sicherheit der Mitarbeitenden ist jederzeit zu gewährleisten!

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Erdung, aber wie?

Möglichkeiten von Erdung im ESD-Bereich

Gemäss Norm IEC 61340-5-1:2016 gibt es drei Möglichkeiten, Elemente für den ESD-Schutz zu erden. Beachten Sie jederzeit allfällige Installationsvorschriften im jeweiligen Land.

Erdung über Schutzerdung:
Die Netzerdung kann für die Potentialausgleichsverbindung von ESD-Schutzelementen verwendet werden. In den meisten Ländern - auch in der Schweiz - funktionieren die Hausinstallationen vorschriftsgemäss. Somit besteht die Möglichkeit, alle ESD-Schutzelemente wie Arbeitsoberflächen, Bodensysteme, Anschlusspunkte für Personenerdung und vieles Mehr direkt mit einem geeigneten Stecker mit der Steckdose zu verbinden. 

Erdung über Funktionserdung:
Besteht aus technischen Gründen keine Schutzerdung, da z.B. keine Netzversorgung vorhanden ist, können alle ESD-Elemente mit mit einer Funktionserdung verbunden werden. Dazu wird eine separate Erdungsleitung installiert, an welche alle ESD-Einrichtungen angeschlossen werden. Die Funktionserdung wird mit dem Potentialausgleich des Gebäudes verbunden oder es wird ein Staberder oder Erdungsspiess verwendet, um den Leiter mit Erdung zu verbinden. Ihr Elektriker wird sie betreffend der Installationen sicher beraten können.

Potentialausgleichssystem:
Besteht keine Möglichkeit einer Verbindung zu Erdung (z.B. im Service oder bei speziellen Montageprozessen), kann eine Potentialausgleichsverbindung hilfreich sein. Dabei wird durch die elektrische Verbindung von Elementen verhindert, dass es zwischen Personen, Objekten in Arbeit und elektrostatisch gefährdeten Elementen (ESDS) zu Potentialunterschieden kommt.



Auszug aus Norm IEC 61340-5-1:2016:
Erdung über Schutzerdung bzw. Funktionserdung


Auszug aus Norm IEC 61340-5-1:2016:
Erdung über Potentialausgleichssystem

Mythos 1 M-Ohm-Widerstand - ja oder nein?

Sicherheit der Mitarbeitenden

Ja, es stellt sich immer wieder dieselben Fragen nach der Qualität der Erdungsverbindungen im ESD-Bereich. Muss nun ein 1-M-Ohm-Widerstand in diesem oder jenem Verbindungselement enthalten sein? Kann ein Tisch hart geerdet werden? Wo muss ein Sicherheitswiderstand integriert werden?

Einfach gesagt: Da es um Verhinderung von Potentialunterschieden geht wie z.B. Erdung von Arbeitsoberflächen, Bodensystemen, Stühlen, Transportwagen, Lagergestellen usw. spielt es keine Rolle, wie klein der Widerstand zwischen z.B. Oberfläche eines Tisches und der Erdung der Netzerdung ist. Maximal erlaubt sind 1 G-Ohm (1x10^9 Ohm). Es ist umgekehrt gesagt auch erlaubt, überall einen Widerstand von 1 M-Ohm (1x10^6 Ohm) in den Kabeln integriert zu haben.

Aus Sicht der Personensicherheit sieht die Sache aber etwas anders aus. Sobald eine hochleitfähige Fläche (z.B. ein Tisch aus Edelstahl oder ein verzinktes Lagergestell) mit Erdung verbunden wird, muss dies mit einer direkten, harten Erdung ausgeführt werden. Ein vermeintlicher Sicherheits-Widerstand von
1 M-Ohm (1x10^6 Ohm) würde in diesem Falle zum Sicherheitsrisiko für die Mitarbeitenden. Käme im dümmsten Falle die Netzversorgung von 230V in Kontakt mit dem metallischen Element, würde unter Umständen der Widerstand von 1 M-Ohm in der Erdungsleitung dazu führen, dass dieses Element als Verbraucher erkannt wird und die Sicherung nicht anspricht. Das Element würde dann unter Netzspannung stehen. Wird der Tisch durch einen Mitarbeitenden berührt, wird dieser mit Sicherheit einen Stromschlag kriegen, der schädlich sein kann.

Hochleitfähige Elemente im ESD-Bereich sind immer ohne Widerstand mit Erdung zu verbinden.

In Ihrer ESD-Schutzzone sind alle ableitfähigen Tische oder Tischmatten mit Kabel mit integriertem
1 M-Ohm Widerstand geerdet? Die meisten Kabel wie auch die Anschlussboxen für Hangelenkband-Erdung auf dem Markt haben diesen Widerstand eingebaut. Natürlich müssen Sie nun nicht alle Kabel und Boxen ersetzen. Der eingebaute Widerstand schadet in diesem Falle nicht. Es ist einfach darauf zu achten, dass leitfähige, metallische Objekte ohne Widerstand gegen Erdung verbunden sind.

Wie gut sind Sie schon ESD-geschützt?

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Personenerdung - eine sichere Sache

Wie sieht es denn nun bei der Personenerdung aus?
Natürlich ist bei der Erdung von Personen immer für die Sicherheit der Mitarbeitenden zu sorgen. Egal ob die Erdung der Personen über ein Handgelenkband-Spiralkabel-System oder über ein Schuhe-Boden-System verwendet wird, ist darauf zu achten, dass der Widerstand grösser als 1 M-Ohm ist. Im Normalfall ist in jedem Spiralkabel oder Handgelenkband ein solcher ESD-Sicherheitswiderstand eingebaut. In allen anderen Elementen (z.B. Anschlusspunkt für Spiralkabel) ist ein Sicherheitswiderstand nicht notwendig, schadet aber nicht. Auch ESD-Schuhe weisen im Normalfall einen Widerstand auf, der höher ist als
1 M-Ohm. Egal welcher Widerstand der Boden gegen Erdung aufweist, wird der System-Widerstand (Person/Schuhe/Boden) genügend hoch sein, um die Person vor schädlichen Stromschlägen zu schützen.

Sobald ein Mitarbeitender am Arbeitsplatz Geräte unter Netzspannung verarbeiten muss, ist natürlich aus Sicherheitsgründen auf einen ESD-Schutz zu verzichten. Die Person müsste in diesem Falle isoliert von Erdung sein, um einen Stromfluss durch die Person zu verhindern.

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About the Author Alain Kessler

Inhaber und Berater / Über 25 Jahre Erfahrung im Bereich ESD-Schutz / Vorsitzender im technischen Komitee TK 101, Elektrostatik / Mitglied der ESDA (ESD Association in USA) / Grundausbildung im elektrotechnischen Bereich / Ingenieur FH in Betrieb und Produktion / Quality System Manager / Master of Advanced Studies (MAS) Quality Leadership / ESDA Certified Professional Program Manager

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