Der Hochspannungstester der Serie 19055 von Chroma wurde für den Hochspannungstest (Hipot-Test) und die Analyse entwickelt. Er hat eine maximale Ausgangsleistung von 500 VA, eine maximale AC-Leistung von 5 kV / 100 mA und einen potenzialfreien Ausgang nach den Anforderungen der EN50191. (Bitte beachten Sie die Anwendungshinweise für weitere Informationen.)

Der 19055-C beinhaltet ACW / DCW / IR-Tests, verfügt aber auch über eine neue Messtechnik: Korona-Entladungserkennung (Corona Discharge Detection - CDD). Außerdem kann die Prüfung der Durchschlagserkennung (BDV) folgende Fehler erkennen:

• Koronaentladungs-Startspannung (CSV)
• Überschlags-Startspannung (FSV)
• Durchschlagspannung (BDV)

Chromas Serie 19055 bietet auch die Funktion der Hochfrequenz-Kontaktprüfung (HFCC) und der offenen Stromkreis- bzw. Kurzschlussprüfung (OSC). Es erhöht Zuverlässigkeit und -effizienz der Prüfung erheblich, wenn die Kontaktprüfung während der Hochspannungsprüfung angewandt wird.

Chromas Serie 19055 ist mit einem großen LCD-Bildschirm ausgestattet, der für den Benutzer bequem zu bedienen ist und Beurteilungen erleichtert. Darüber hinaus verhindern eine GFI-Körperschutzschaltung und ein potentialfreier Ausgang, dass Benutzer elektrischen Gefahren ausgesetzt werden. 

Dielektrische Widerstandsprüfung - Koronaentladung / Überschlag / Durchschlagserkennung

Was bedeutet dielektrische Widerstandsfähigkeit gegen Ausfall? Die meisten Vorschriften schreiben vor: "Während der Prüfung darf es zu keinem Überschlag oder Ausfall kommen." Heutzutage ist die Untersuchung des Isolierungsausfalls und der elektrischen Entladung bei Isolierungsmaterialien und Hochspannungskomponenten sehr wichtig. Da Funkenerosions- und Isolierungsfähigkeit miteinander verbunden sind, ist die Erkennung von Entladungsgraden nicht nur ein Sicherheitsproblem, sondern auch entscheidend für die Produktqualität. Die elektrische Entladung kann in 3 Gruppen eingeteilt werden: Koronaentladung, Glimmentladung und Bogenentladung, je nach Materialentladungscharakteristik.

Koronaentladung

Wenn die Spannung zwischen zwei Elektroden steigt, wird das elektrische Feld stärker. Wird die Stärke des elektrischen Feldes, das durch den Strom erzeugt wird, größer als das Ionisationspotenzial der Luft, kommt es zu einer vorübergehenden Ionisation der Luft in der Nähe der Oberfläche der Isoliermaterialien. Bei dieser Ionisierung wird sichtbares Licht erzeugt und die Temperatur um den Entladebereich herum erhöht. Langfristige Koronaentladung und -Wärme kann zu einer qualitativen Veränderung des Materials, einer Verschlechterung der Isolierung und schließlich zu einem Ausfall der Isolierung führen. Koronaentladung, wie in Abbildung 1 dargestellt, ist eine vorübergehende Entladung bei einer hohen Frequenz, die durch Hochfrequenzmessungen erfasst werden kann.

▲ Abbildung 1: Koronaentladung

Glow Discharge and Arc Discharge

Glimmentladung und Bogenentladung: Wird eine Hochspannung an ein Isoliermaterial angelegt, kann ein Teil des Materials elektrische Entladungen aufweisen. Die Hochspannung kann dann dazu führen, dass das Isolationsmaterial seine Isolationsfähigkeit verliert und vorübergehende oder diskontinuierliche Entladungen verursacht. Dadurch kann eine Leiterbahn durch die Isolierung verkohlen oder das Produkt beschädigen. Wie in Abbildung 2 dargestellt, kann Glimmentladung oder Bogenentladung nicht durch Überwachung des Ableitstroms alleine erkannt werden, sondern durch Überschlagserkennung, die die Änderungsraten der Prüfspannung oder des Ableitstroms überwacht. So können fehlerhafte Produkte aussortiert werden. Die Überschlagserkennung ist eines der unverzichtbarsten Prüfmittel der elektrischen Sicherheitsprüfung.

▲ Abbildung 2: Überschlagswellenform

Die Serie Chroma 19055 von Chroma bietet die Analyse einer Durchschlagsspannung (BDV) mit Koronaentladungserkennung (nur CDD, 19055-C), Überschlagserkennung (ARC) und Durchschlagserkennung. Die Analyse der Durchschlagsspannung (BDV) ist das beste Werkzeug für Forschung und Entwicklung und für Prüfungen zur Qualitätssicherung.

▲ Abbildung 3: Analyse des Entladezustandes (Discharge Level Analysis - DLA)

Analyse der Durchschlagspannung (BDV)

Die Spannungsfestigkeit passiver Bauelemente ist abhängig von den Isoliermaterialien und den Herstellungsverfahren. Zur Verbesserung der Isolationsfähigkeit, sollte das Entladungsniveau, das Koronaentladung, Überschlag und Durchschlag kombiniert, definiert und analysiert werden. Die Serie 19055 von Chroma hat eine Analyse der Durchschlagspannung (BDV) hinzugefügt, mit der Benutzer Start- und Endspannung, Prüfzeit, Prüfschritte, Prüfgrenzen und mehr für die Analyse programmieren können.

Die Analyse der Durchschlagspannung (BDV) hat drei Beurteilungsebenen. Dies sind Koronagrenzwert, Überschlag (ARC-Grenzwert) und Durchschlag (oberer Grenzwert). Findet während der Prüfung eine Entladung statt, wird die Stehspannung, die von den Grenzen der verschiedenen Stufen abhängt, mit der Analyse der Durchschlagspannung (BDV) bestimmt. Die Stehspannung stellt bei Koronaentladungs-Startspannung (CSV) den Ausfall des Koronagrenzwertes, bei Überschlags-Startspannung (FSV) den Ausfall des ARC-Grenzwertes und bei Durchschlagspannung (BDV) den Ausfall des oberen Grenzwertes dar. Das Forschungs- und Entwicklungspersonal kann die Isolationsfähigkeit erforschen und verbessern, indem es die Testergebnisse der Analyse der Durchschlagspannung (BDV) sammelt.

Kontaktprüfung - Hochfrequenz-Kontaktprüfung (HFCC) und offene Stromkreis- / Kurzschlussprüfung (OSC), PATENT-Nr.: 254135

Die Hochfrequenz-Kontaktprüfung (HFCC) ist eine neue Messtechnik zur Kontaktkontrolle. HFCC kann während des AC/DC-Hochspannungstests durchgeführt werden. Die HFCC-Testfrequenz, die bei etwa 500 kHz liegt, hat die Genauigkeit der Kontaktkontrollfunktion und die Effizienz bei der Fertigung deutlich verbessert.

Die Funktion „Offene Stromkreis- / Kurzschlussprüfung“ (OSC) prüft auf jeden offenen Stromkreis (schlechte Verbindung) oder jeden Kurzschluss (kurzgeschlossenes Messobjekt), der während der Prüfung auftritt. Das Prüfobjekt kann möglicherweise nicht korrekt beurteilt werden, wenn bei der Prüfung ein unterbrochener Stromkreis auftritt. Darüber hinaus kann ein kurzgeschlossenes Prüfobjekt aussortiert werden, bevor eine Beschädigung der Vorrichtung auftritt, was Prüfkosten spart.

Die Kapazität (Cx) eines Produkts (Prüfobjekts) könnte unter normalen Bedingungen Dutzende von pF bis zu mehreren μF bei Hochspannungstests betragen. Wenn die Verbindung mit dem Produkt schlecht oder das Verbindungskabel unterbrochen ist, bildet sich eine geringe Kapazität (Cc, siehe Bild 4.2) von meist weniger als 10 pF im Spalt zwischen den Oberflächen der mangelhaften Verbindung. Diese geringe Kapazität (Cc) reduziert die Ersatzkapazität (Cm) der Last auf einen geringeren Wert als den Normalwert der Kapazität (Cx) des Prüfobjekts. Wenn das Produkt kurzgeschlossen oder fast kurzgeschlossen ist, ist die Ersatzkapazität (Cm) der Last höher als der Normalwert der Kapazität (Cx). Somit kann die Ober-/Untergrenze der Kapazität (Cx) zur Identifizierung von Kontaktproblemen bei der Produktionslinie identifiziert werden.

▲ Figure 4.1：Normal Condition

▲ Figure 4.2：Open Circuit Cm = Cc * Cx / (Cc + Cx) << Cx

▲ Figure 4.3：Short Circuit Cm >> Cx

Bedienerschutz - Potentialfreie Ausgabe und Erdschlussunterbrechung (GFI)

Sinn und Zweck der elektrischen Sicherheitsprüfung ist der Schutz der Benutzer. Darüber hinaus müssen die Bediener während der Prüfvorgänge durch die Prüfmittel geschützt werden. Chromas Serie 19055 verfügt über zwei Arten von Schutzmechanismen: potentialfreie Ausgabe und Erdschlussunterbrechung (GFI).

Damit Bediener das Prüfgerät sicher bedienen können, hat Chroma einen völlig neuen technischen Schutz entwickelt: Potentialfreier Ausgang. Dieser Schutz entspricht der EN50191; Sicherheitsstandard für Maschinen. Da der Erdschlussstrom (i_H) des potentialfreien Ausgangs kleiner ist als 3,5 mA, unabhängig davon, welches Terminal der Bediener bei der Hochspannungsprüfung berührt, wird der Bediener durch den Strom nicht verletzt. (In Abbildung 5 dargestellt)

Die von Chroma entwickelte Erdschlussunterbrechung (Ground Fault Interrupt - GFI) ist ein weiterer Schutz des menschlichen Körpers für den Bediener. Die Ströme (i1 und i2) können mit den Stromzählern (A1 und A2) gemessen werden. Ist die aktuelle Differenz i_H (i_H = i1 - i2), d. h. der Unterschied zwischen i1 und i2, zu groß, schaltet der GFI-Schutz die Ausgangsspannung sofort ab, damit der menschliche Körper (der Bediener) vor einem Stromschlag geschützt ist. (In Abbildung 6 dargestellt)

▲ Figure 5: Floating output

▲ Figure 6: Floating output

Die Hochspannungstester der Serie 19055 von Chroma verfügen über Funktionen zur Erkennung von Koronaentladungen (CDD, nur 19055-C) und zur Analyse von Durchschlagserkennungen (BDV), mit denen CSV, FSV und BDV bestimmt werden können. Diese Tester liefern nützliche Daten zur Überprüfung der Produktisolationsfähigkeit und der Zuverlässigkeit des Herstellungsprozesses.

Problem der Koronaentladung

Transformator: Wenn die Primärseite eines Transformators eine schlechte Isolierung aufweist, tritt bei normalem Gebrauch eine Koronaentladung auf der Primärwicklung auf (dargestellt in Bild 7.1). Die Isolationsfähigkeit der Primärseite wird verringert, wenn im Laufe der Zeit eine Koronaentladung stattgefunden hat. So haben beispielsweise die meisten Leistungstransformatoren auf der Primärseite eine Hilfsspule für andere Schaltkreise (siehe Bild 7.2). Wenn die Spitzenspannung (Vpk) zwischen Pin 1 und Pin 5 750 Volt beträgt und die Herstellung mangelhaft war (z. B. schlechtes Aufbringen des Isolierbands oder einer fehlerhafte Aderhülse), erfolgt die Koronaentladung kontinuierlich während des Betriebs. Die Isolationsfähigkeit der Primärwicklung wird verringert, und schließlich brennt der Leistungstransformator aufgrund von Karbonisierung durch.

▲ Figure 7.1：Corona discharge

▲ Figure 7.2：Primary winding fail cause insulation failure

Motor: Rotierende elektrische Maschinen (z. B. Industriemotoren, Motoren für Elektrofahrzeuge, usw.) werden oft lange Zeit in Umgebungen mit großen Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen eingesetzt, so dass eine hohe Lebensdauer und Zuverlässigkeit erforderlich sind. Temperatur und Luftfeuchtigkeit sind Schlüsselfaktoren, die die Isolierfähigkeit beeinflussen. Wenn die Koronaentladung im Laufe der Zeit zwischen den Wicklungen oder zwischen Wicklung und Erde auftritt, führt dies zu Temperaturerhöhung, Änderung der Materialqualität und Verschlechterung der Isolierung. Die Einbeziehung der Erkennung von Koronaentladungen (CDD) in den Hochspannungstest verbessert die Qualitätsanforderungen an die Isolierung und sortiert zusätzlich Produkte mit schlechter Isolierung aus, so dass die Fehlerraten für den langfristigen Gebrauch reduziert werden.

▲ Figure 8：Corona discharge in motor

Entladeproblem bei Kondensatoren/Optokopplern/Isoliermaterialien: Die Durchschlagspannungserkennung (BDV) wird häufig verwendet, um die Stehspannung von Hochspannungskondensatoren, Sicherheitskondensatoren, Fotokopplern und Isoliermaterialien zu überprüfen. Wenn bei der Herstellung Lücken oder Hohlräume in Isolierstoffen entstanden sind, führen verschiedene elektrische Felder, die sich während des Hochspannungstests im Inneren des Prüflings bilden, zum Auftreten von Koronaentladung. Das Isoliermaterial verändert sich, und Probleme mit der Qualität der Isolierung treten bei langfristiger Nutzung auf.

▲ Figure 9：Void discharge