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Polarisations-Index (PI)
Bei elektrischen Maschinen ist der Polarisationsindex (PI) eine wichtige Messgröße zur Beurteilung der Isolationsqualität eines Elektromotors. Mit zunehmendem Alter und Belastung verschlechtert sich die Isolation, was das Ausfallrisiko der Maschine erhöht.
Physikalischer Hintergrund
Unter Polarisation versteht man die Fähigkeit der im Isolierstoff vorhandenen Ladungsträger, sich unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes auszurichten. In einer intakten Isolation sind diese Ladungsträger ausreichend beweglich und können sich entsprechend polarisieren.
Mit zunehmender Alterung der Isolation nimmt diese Beweglichkeit ab. Die Folge ist eine reduzierte Isolierfähigkeit und eine steigende Wahrscheinlichkeit für schwerwiegende Schäden am Motor.
Messprinzip
Die zur Ausrichtung der Ladungsträger erforderliche Energie äußert sich als ein sehr kleiner Strom. Dieser Strom bei der Isolationswiderstands- / Hochspannungsprüfung setzt sich aus mehreren Anteilen zusammen:
- dem Aufladen der Prüflingskapazität
- dem Strom durch den Isolationswiderstand
- dem Polarisationsstrom
Definition des Polarisationsindex
Der Polarisationsindex beschreibt das Verhältnis zwischen frühem und spätem Messwert und ist definiert als:
-
-
PI = Strom nach 1 Minute / Strom nach 10 Minuten
-
Alternativ kann der PI auch über die Isolationswiderstände berechnet werden:
-
-
PI = Isolationswiderstand nach 10 Minuten / Isolationswiderstand nach 1 Minute
-
Bewertung
- Gute Isolation:
Der Strom sinkt innerhalb von 10 Minuten typischerweise auf etwa ein Viertel bis ein Fünftel des Anfangswertes ab. Daraus resultiert ein hoher PI‑Wert, z. B. 4 bis 5. - Geschädigte oder gealterte Isolation:
Der Strom verändert sich kaum, da sich die unbeweglichen Ladungsträger nicht mehr ausreichend polarisieren können. Dies führt zu einem niedrigen PI‑Wert, z. B. ≈ 1,5, und weist auf dringenden Wartungsbedarf hin.
Bedeutung für die Isolationsmessung
Erst nach Abschluss der Polarisation lässt sich der tatsächliche Isolationsstrom bzw. Isolationswiderstand zuverlässig bestimmen. Wird der Isolationswiderstand zu früh gemessen, fällt der Messwert zu niedrig aus, da er noch durch Kapazitätsaufladung und Polarisation beeinflusst wird.
Der Polarisationsindex ist daher ein bewährtes und aussagekräftiges Kriterium zur Zustandsbewertung der Isolation elektrischer Maschinen.
An elektrischen Maschinen ist der Polarisationsindex (PI )eine sehr wichtige Messgröße, um die Qualität der Isolation eines Elektromotors zu bestimmen. Mit zunehmendem Alter verschlechtert sich die Isolation.
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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.
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