Know How

RC-Glied bei der Isolationsprüfung

Zur Erklärung der Isolationsprüfung wird der Prüfling stark vereinfacht dargestellt. Man geht davon aus, dass er sich wie eine Kombination aus zwei einfachen elektrischen Bauteilen verhält. Dieses Modell hilft, das Prüfverfahren leichter zu verstehen.

 

Warum ist das so?

Zwischen den beiden Prüfanschlüssen eines Prüflings gibt es eine Isolation. Diese Isolation wirkt wie ein sehr großer Widerstand, durch den normalerweise kaum Strom fließt. Genau diesen Widerstand möchte man bei der Prüfung bewerten, denn er sagt etwas über die Qualität der Isolation aus.

Zusätzlich verhält sich der Prüfling aber auch wie ein kleiner Stromspeicher. Das liegt daran, dass sich im Inneren Metallteile befinden, die durch Isoliermaterial voneinander getrennt sind. Solche Anordnungen speichern elektrische Ladung – ähnlich wie ein Kondensator.
Je größer diese Metallflächen sind oder je näher sie beieinanderliegen, desto stärker ist dieser Effekt. Bei großen Motoren oder Statoren ist dieser „Speichereffekt“ daher besonders ausgeprägt.

 

Was passiert bei einer Hochspannungs‑AC‑Prüfung?

Wird mit Wechselspannung (AC) geprüft, wird dieser Stromspeicher ständig auf‑ und wieder entladen. Dabei fließt im Vergleich zum Strom durch den Isolationswiderstand, ein vergleichsweise großer Strom, der allein durch dieses Umladen entsteht.

Dieser Strom:

  • ist physikalisch normal,
  • tritt immer auf,
  • sagt nichts über die Qualität der Isolation aus.

Der eigentliche Prüfstrom, der durch eine schlechte oder beschädigte Isolation fließen würde, ist dagegen sehr klein. Er wird von dem ständig fließenden Umladestrom praktisch überlagert und verdeckt.

 

Was bedeutet das für die Beurteilung?

Der bei AC‑Prüfungen gemessene Strom besteht zum größten Teil aus diesem meistens harmlosen Umladestrom.
Deshalb eignet er sich nur eingeschränkt, um die Qualität der Isolation zu bewerten. Zwar darf der Strom insgesamt nicht zu hoch sein, aber allein aus seiner Höhe lässt sich keine sichere Aussage über den Isolationszustand treffen.

Bei SCHLEICH‑Prüfgeräten kann zur Auswertung daher zwischen Schein‑, Wirk‑ und Blindstrom unterschieden werden. Der Wirkstrom zeigt den tatsächlichen Isolationszustand, während der Blindstrom nur durch den Auf‑ und Entladeeffekt des Prüflings entsteht.

 

Vorteil der Hochspannungsprüfung mit DC

Bei einer Hochspannungsprüfung mit Gleichspannung (DC) wird die Prüfspannung langsam und gleichmäßig erhöht. Während dieser Phase fließt zunächst ein Aufladestrom, da sich der Prüfling wie ein kleiner Stromspeicher verhält. Gleichzeitig fließt bereits ein sehr kleiner Strom durch die Isolation.

Mit steigender Spannung nimmt der Strom durch die Isolation proportional zu. Sobald die Prüfspannung ihren Endwert erreicht hat und nicht weiter ansteigt, ist der Aufladevorgang abgeschlossen. Der zuvor vorhandene Aufladestrom verschwindet, und es bleibt nur noch der Strom übrig, der tatsächlich durch die Isolation fließt.

Erst nach Abschluss dieser Ladephase ist daher eine aussagekräftige Messung des Isolationswiderstands möglich.

 

Warum ist DC hier im Vorteil?

Im Gegensatz zur AC‑Prüfung entsteht bei der DC‑Prüfung kein dauerhafter Umladestrom.
Der durch die Kapazität verursachte Strom fließt nur während der Spannungsrampe. Sobald die Spannung konstant ist, bleibt ausschließlich der Isolationsstrom übrig.

Das bedeutet:

  • Der nach der Spannungsrampe gemessene Strom hängt direkt vom Zustand der Isolation ab
  • Störende kapazitive Ströme beeinflussen das Messergebnis kaum
  • Die Beurteilung der Isolationsqualität ist deutlich zuverlässiger

 

Hinweis: Für PI‑ und DAR‑Prüfungen ist dieses vereinfachte Modell nicht ausreichend. In diesem Fall verhält sich die Isolation komplexer und kann nicht nur mit einem einzelnen Widerstand und einer Kapazität beschrieben werden. Bei PI‑ und DAR‑Prüfungen ist das Ersatzschaltbild zu erweitern, da zusätzliche Lade‑ und Speicher­effekte der Isolation auftreten.

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