Isolationsprüfung: Megohmmeter oder AC-DC-HiPot-Tester
Megaohmmeter
Ein modernes Megaohmmeter (oder Megohmmeter) legt eine Gleichspannung an einen Prüfling an und misst den Gleichstrom (Nanoampere oder Mikroampere). Unter Anwendung des Ohmschen Gesetzes wird dann der entsprechende Widerstandswert auf der analogen oder digitalen Anzeige des Messgeräts angezeigt. Dieses Instrument wird oft als Megger bezeichnet, ein Begriff, der sich 1907 von der Megger Group schützen ließ.
MegaohmmeterBei einem typischen Megaohmmeter kann der Benutzer zwischen mehreren Spannungspegeln wählen. Bei Kabeln oder Geräten mit einer Nennspannung von bis zu 500 V beträgt der maximale DC-Prüfpegel normalerweise das Doppelte der Nennspannung. Oberhalb einer Nennspannung von 500 V liegt der Maximalpegel näher an der Nennspannung (z. B. 5000 V für ein 4100-V-System). Der Gerätehersteller hat möglicherweise spezifischere Testempfehlungen.
Aufgrund der Kapazität und der dielektrischen Effekte im Prüfling dauert es einige Zeit, bis sich der Messwert nach dem Anlegen der Spannung stabilisiert. Zunächst wird die Messung durch kapazitives Laden dominiert. Absorptionsströme können für 20 Sekunden oder länger erheblich sein. Normalerweise werden IR-Messungen nach 60 Sekunden durchgeführt, damit diese Effekte abklingen können.
Techniken
Zwei Techniken können bei der Beurteilung des Isolationszustands hilfreich sein. Die erste besteht darin, die Spannung in zunehmenden Schritten anzulegen. Eine verschlechterte Isolierung zeigt einen sinkenden IR-Wert, wenn die Prüfspannung steigt. Um genaue Ergebnisse zu erzielen, sollte die Verweilzeit bei jedem Schritt kontrolliert werden. Um diesen Test zu vereinfachen, verfügen einige Megaohmmeter über eine Funktion zur automatischen Erhöhung der Spannung in programmierten Intervallen.
Eine weitere Beurteilungsmethode besteht darin, IR-Messwerte mit früheren Testergebnissen zu vergleichen. Da das Megaohmmeter einen sehr geringen Prüfstrom verwendet, wird die Isolierung nicht beschädigt. Regelmäßige IR-Tests ermitteln die Verschlechterung der Isolierung im Laufe der Zeit und die Notwendigkeit einer vorbeugenden Wartung. Für einen genauen Vergleich sind Messungen bei gleicher Spannung und Verweilzeit erforderlich. Feuchtigkeit beeinflusst die IR-Messwerte, daher sollte darauf geachtet werden, die Tests unter ähnlichen Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen durchzuführen.
Parameter
Zwei aus Isolationswiderstandsmessungen abgeleitete Parameter sind das dielektrische Absorptionsverhältnis (DAR) und der Polarisationsindex (PI). Fortschrittliche digitale Megaohmmeter verfügen über spezielle Funktionen zum Messen und Anzeigen dieser Parameter. DAR ist die IR bei 60 Sekunden geteilt durch die IR bei 30 Sekunden. Ein Wert unter 1 zeigt an, dass der Widerstand mit der Zeit abnimmt, was auf einen fehlerhaften Prüfling hinweist. Der Polarisationsindex wird bei Motoren und Generatoren verwendet, um die Menge an Verunreinigungen in den Wicklungen und deren Sauberkeit zu beurteilen. PI ist die IR nach 10 Minuten dividiert durch die IR nach 1 Minute. Einige Gerätenormen geben Mindest-PI-Werte vor. Ein Verhältnis von mehr als 1,5 ist im Allgemeinen ausreichend.
Hand-Megaohmmeter, die bis zu 1000 V liefern, sind von mehreren Herstellern erhältlich. Tragbare Einheiten können bis zu 15 kV liefern. Mehrzweckgeräte kombinieren IR-Messungen mit anderen Prüffunktionen, beispielsweise einem Multimeter. Dieses Foto zeigt ein typisches tragbares Megaohmmeter, ein tragbares Megaohmmeter, ein Megaohmmeter/DMM und einen AC-DC-Hochspannungsprüfer.
AC-DC-Hipot-Tester
Bei einem Hipot-Test (kurz für Hochpotential) wird die Fähigkeit der elektrischen Isolierung ermittelt, normalerweise auftretenden Überspannungstransienten standzuhalten. Der AC-DC-Hochspannungsprüfer legt Hochspannung an die Isolationsbarriere des Prüflings an und stellt sicher, dass kein Durchschlag vorliegt. Dabei handelt es sich um einen einfachen Pass/Fail-Test, der als Typtest an einer repräsentativen Mustereinheit oder als routinemäßiger Produktionstest durchgeführt wird. Der maximal zulässige Leckstrom liegt normalerweise im Bereich von 0,1 bis 5 mA oder wie in der Testnorm angegeben. Der tatsächliche Leckagewert für jeden Prüfling kann zur Qualitätssicherung aufgezeichnet werden.
AC-DC-HochspannungsprüferViele Normen (z. B. IEC 60950) schreiben eine AC-Prüfspannung vor, die das Doppelte der Betriebsspannung plus 1000 V beträgt. Die meisten ermöglichen die Verwendung von Wechsel- oder Gleichspannung. Der Testaufbau und die Testverfahren sind für Wechsel- und Gleichstrom identisch, allerdings sollte der Gleichstrompegel gleich der Wechselspannungsspitze sein. Die Testzeit beträgt normalerweise 1 Minute, aber in manchen Situationen, z. B. bei der Prüfung großer Stückzahlen, kann eine kürzere Testzeit bei einer höheren Spannung zulässig sein.
Typischerweise wird ein Hochspannungstest an der Netzverkabelung elektrischer Geräte durchgeführt. Eine Leitung des Testers ist mit der Schutzerde (Erde) verbunden. Die andere Leitung wird an die Leitungs- und Neutralleiterleitungen angeschlossen. Oftmals verfügt der AC-DC-Hochspannungsprüfer über eine eingebaute Wechselstromsteckdose, um diese Verbindungen herzustellen (wie auf dem Foto gezeigt).
Wenn der zu prüfende Stromkreis über einen Netzfilter verfügt, kann ein Wechselstrom-Gleichstrom-Hochspannungsprüfer einen Fehler aufgrund des Stromflusses zur Erde durch die Y-Kondensatoren anzeigen. Der Sicherheitsstandard erlaubt es dem Benutzer normalerweise, diese Kondensatoren vor dem Testen abzutrennen oder die obere Stromgrenze zu erhöhen, um die zusätzliche Leckage auszugleichen. Alternativ kann auch eine DC-Prüfspannung verwendet werden. Die meisten AC-DC-Hochleistungstester verfügen außerdem über einen unteren Grenzwert, um sicherzustellen, dass der Test fehlschlägt, wenn der Prüfling nicht angeschlossen ist oder der Test unterbrochen wird. Im Gegensatz zu Megaohmmetern, die normalerweise batteriebetrieben sind, benötigen fast alle AC-DC-Hochspannungsprüfer Wechselstrom.