Know How

Die Hochspannungsprüfung findet in den meisten Fällen an Prüflingen mit kapazitiven Anteilen statt. Das Bild zeigt exemplarisch einen Elektromotor, bei dem sich die Kapazitäten zwischen den Wicklungen und dem Gehäuse befinden. Je größer der Motor ist, umso größer werden in der Regel die Kapazitäten.

Unter theoretischer Betrachtung findet die Hochspannungsprüfung an einem RC-Glied statt. Das RC-Glied ist die idealisierte Form der Verhältnisse am Prüfling.

Warum?

Der Prüfling hat einen Isolationswiderstand zwischen den beiden Prüfpunkten. Dies ist der Widerstand R_iso. Dieser Widerstand ist häufig sehr hoch und liegt bei einigen 100 MΩ und höher.
Des weiteren hat der Prüfling eine Kapazität zwischen den beiden Prüfpunkten. Kapazitäten entstehen zwischen isolierten Metallflächen. Je größer die Fläche und je geringer der Abstand der Metallflächen zueinander ist, um so größer ist die Kapazität. Im Elektromotor bilden die Wicklungen die eine Metallfläche und das Blechpaket die andere. Je größer also der Motor ist, umso größer werden die Flächen und somit die Kapazität.

Wenn die Hochspannungsprüfung mit AC (Wechselspannung) erfolgt, fließt zusätzlich zum Strom durch den Widerstand auch noch ein kapazitiver Umladestrom durch den Kondensator. Dieser kapazitive Umladestrom ist häufig deutlich höher als der Leckstrom durch den ohmschen Widerstand R_iso (da dieser ja sehr hochohmig ist). Dies bedeutet, das der dauernd fließende Umladestrom durch den Kondensator, den eigentlich zu prüfenden Fehlerstrom durch den Widerstand stark überdeckt.

Der kapazitive Umladestrom ist meist kein Fehler, sondern durch die physikalischen Gesetze begründeter Strom, der sich nicht vermeiden lässt. Er stellt allerdings auch kein Qualitätsmerkmal dar. Natürlich darf der Strom nicht zu groß sein, aber eine gute Aussage zur Qualität der Isolation ist er nicht.

Der Strom, der bei der Hochspannungsprüfung fließt, ist infolgedessen ein Scheinstrom. Er setzt sich aus dem Wirkanteil und dem Blindanteil zusammen. Bei Testern mit einer Schein- und Wirkstromessung, lässt sich der häufig störende Blindstrom durch den Kondensator ausfiltern. Dadurch wird nur der Wirkstrom, also der Strom der nur durch den Widerstand fließt, gemessen, bewertet und angezeigt.

Das nachfolgende Bild zeigt die Hochspannung U und den phasenverschobenen voreilenden Strom I.
Prüfgeräte wie das GLP1, das GLP2, das GLP3 oder das MTC3 können den Strom als Scheinstrom und/oder als Wirkstrom erfassen und bewerten.

Das Bild zeigt deutlich, wie stark der kapazitive Strom zur Hochspannung verschoben sein kann.

Das Bild zeigt den Phasenwinkel φ zwischen der Hochspannung und dem Strom.

Der störende Anteil des Kondensators lässt sich durch eine DC-Hochspannungsprüfung eliminieren.