Prüfmethode
Isolationswiderstand
Die Isolationswiderstandsprüfung kann sowohl an Geräten der Schutzklasse I als auch II durchgeführt werden. Es wird überprüft, ob der ohmsche Isolationswiderstand über einem, in den Normen festgelegten Grenzwert liegt. Die Prüfung wird durchgeführt, um festzustellen, ob im Prüfling zu hohe Ableitströme auftreten können.
Falls der Isolationswiderstand zu niedrig ist (und eventuell ein Schutzleiterfehler vorliegt), kann es zu einer zu hohen Berührungsspannung an metallischen Teilen des Gerätes kommen. Beim Berühren dieser metallischen Teile würde dann über die Person der so genannte Berührungsstrom zur Erde abfließen.
An Geräten der Schutzklasse II kann ein Isolationsfehler zu metallischen Teilen gefährlich werden, da eine Ableitung des Stroms über den Schutzleiter nicht möglich ist.
Die Messung des Isolationswiderstands erfolgt durch das Aufschalten einer 500 Volt DC Prüfspannung auf die stromführenden Leiter gegen Erde. Dabei werden die stromführenden Leiter häufig miteinander verbunden. In diesem Fall wird also der Gesamtwiderstand aller parallel geschalteten Isolationswiderstände bei der Prüfung ermittelt.
Da die Prüfung mit Gleichspannung stattfindet, haben die Isolationskapazitäten bei der Prüfung keinen Einfluss. Es werden lediglich die ohmschen Isolationswiderstände ermittelt.
Falls die Isolationskapazitäten groß sind, muss die Isolationswiderstandsprüfung etwas länger dauern, damit sich zu Beginn der Prüfung die Isolationskapazitäten aufladen können. Dies kann unter Umständen einige 1/10 Sekunden dauern, da bei der Isolationswiderstandsprüfung der Prüfstrom auf max. 3 mA begrenzt ist.
Häufig werden Isolationswiderstandsprüfungen an mehreren Prüfpunkten durch das manuelle Abtasten der Prüfpunkte mittels Sicherheitsprüfpistolen durchgeführt.
Es lassen sich aber auch vollautomatische Prüfgeräte mit umfangreicher Matrix (Umschaltfeldern) für die automatische Prüfung an mehreren HV-Prüfpunkten aufbauen. Der Anzahl der Matrixpunkte ist nahezu kein Limit gesetzt.
Einfache Umschaltung, um von verschiedenen Prüfpunkten gegen einen zentralen Prüfpunkt, z.B. den PE zu prüfen.
Zweileiter-Matrix, um zwischen beliebigen Prüfpunkten nach dem Verfahren „jeder gegen jeden″ zu prüfen.
Die Isolationswiderstandsprüfung findet unter komplexer theoretischer Betrachtung an einem Ersatzschaltbild, bestehend aus 4 Basiskomponenten statt.
Diese sind:
- C = Kondensator zwichen den beiden Polen
- Rs = Oberflächenwiderstand
- Rpi+Cpi = Ersatzschaltbild des Polarisationsindex
- Riso = Isolationswiderstand
Warum?
Der Prüfling hat einen Isolationswiderstand zwischen den beiden Prüfpunkten. Dies ist der Widerstand Riso. Dieser Widerstand ist in der Regel sehr hoch und liegt bei einigen 100 MΩ bis zu 10 TΩ.
Des weiteren hat der Prüfling eine Kapazität zwischen den beiden Prüfpunkten. Diese bildet sich entweder zwischen den zu prüfenden Wicklungen oder von der Wicklung zum Körper aus. Zwischen den Wicklungen ist sie in der Regel kleiner als von der Wicklung zum Körper. Kapazitäten entstehen zwischen isolierten Metallflächen. Je größer die Flächen oder je geringer der Abstand der Metallflächen zueinander ist, um so größer ist die Kapazität. Im Stator bilden die Wicklungen die eine Metallfläche und das Blechpaket die andere. Je größer der Stator (die Baugröße) ist, umso größer werden die Flächen und somit die Kapazität.
Häufig hat ein Elektroprodukt blanke unisolierte elektrische Leiter. Dies gilt z.B. für einen Gleichstrommotor. Auf der Oberfläche der Leiter können sich elektrisch leitende Stäube ablagern und/oder Luftfeuchtigkeit niederschlagen. Dadurch ergibt sich eine Art Oberflächenwiderstand. Im Idealfall sollte er unendlich sein, aber manchmal kann er extrem niedrig werden (< 1 MΩ).
Elektrische Isolierstoffe wie z.B. Harze haben dipolähnliche Moleküle. Diese weisen somit eine +/- Polarisierung auf. Beim Anlegen einer Hochspannung DC, richten sich diese Moleküle am elektrischen Feld aus. Die Polarisierung erfordert eine gewisse Zeit. Dies soll mittels des RC-Gliedes nachgebildet werden.
Welche Ströme ergeben sich daraus?
Über das ohmsche Gesetz wird der Gesamt-Isolationswiderstand errechnet.Nach dem Anlegen der Prüfspannung ergibt sich ein Summenstron (Iges), der aus 4 Einzelströmen bedsteht.
Summenstrom = Iges = Ic + Is + Ipi + Iiso
Dieser ist: Rgiso = Uhv/Iges
Die die beiden Ströme Ic und Ipi erst nach einiger Zeit zu Null werden, muss für die genaue Bestimmung des Isolationswiderstandes, erst diese Zeit abgewartet werden.
Das Aufladen des Kondensators erfolgt schnell und ist meistens nach wenigen Sekunden abgeschlossen. Ziel ist es, den Kondensator innerhalb von max. 30 Sekunden aufzuladen. Nach dieser Zeit ist Ic also 0.
Das Aufladen der Polarisationskapazität dauert erheblich länger. Im ungünstigsten Fall kann das an einem Elektromotor bis zu 10 Minuten dauern. Dadurch kann unter solchen Bedingungen erst nach 10 Minuten, der wahre Isolationswiderstand ermittelt werden.
Welche Prüfgeräte liefert SCHLEICH ?
- Einzelprüfgeräte
- Kombinationsprüfgeräte (Kombination mit weiteren Sicherheits- oder auch Funktionsprüfungen)
- Verschiedene Version bis in den Brereich von 10 TΩ
- Manuelle Prüfung mittels Prüfsonden
- Vollautomatisch ablaufende Prüfungen
- Matrix mit bis zu 500 Klemmen und vollautomatischer Umschaltung
- Prüfgeräte verschiedener Geräteklassen
Normengremien
Aus rechtlichen Gründen können können wir in vielen Fällen keine verbindliche Aussage über die Prüfbedingungen machen. Maßgeblich für die Anwendung sind die aktuell gültigen Normen für Ihr zu prüfendes Produkt.
Die Norm kann, abhängig vom geografischen Einsatzort des Produkts, unterschiedlich sein. Weitere Informationen finden Sie unter anderem auch bei den unter aufgeführten Instituten.
