Bei der Pr\u00fcfung von Elektromotoren ist der Polarisationsindex (PI) ein Ma\u00df daf\u00fcr, wie sehr sich der Widerstand des Isolationssystems im Laufe der Zeit verbessert (oder verschlechtert).<\/p>\n
W\u00e4hrend der PI-Test als prim\u00e4rer Test f\u00fcr die Bewertung des Zustands der Motorisolierung galt, ist sein Verfahren im Vergleich zu neueren Testmethoden, die eine umfassendere diagnostische Bewertung des Gesamtzustands eines Motors erm\u00f6glichen, veraltet.<\/p>\n
Dieser Artikel vermittelt ein praktisches Verst\u00e4ndnis des Isolationssystems eines Motors, ein grundlegendes Verst\u00e4ndnis der Polarisationsindexpr\u00fcfung und wie moderne Motortestmethoden umfassendere Ergebnisse in k\u00fcrzerer Zeit liefern.<\/p>\n
Der Polarisationsindex-Test (PI) ist eine Standardmethode zur Pr\u00fcfung von Elektromotoren, die in den 1800er Jahren entwickelt wurde und mit der versucht wird, den Zustand der Wicklungsisolierung eines Motors zu bestimmen.<\/p>\n
W\u00e4hrend der PI-Test Informationen \u00fcber die Isolierung von Erdw\u00e4nden (GWI) liefert, die typischerweise vor den 1970er Jahren installiert wurden, kann er den Zustand der Wicklungsisolierung in modernen Motoren nicht genau bestimmen.<\/p>\n
Bei der PI-Pr\u00fcfung wird eine Gleichspannung (typischerweise 500V – 1000V) an die Motorwicklung angelegt, um die Wirksamkeit des GWI-Systems zur Speicherung einer elektrischen Ladung zu messen.<\/p>\n
Da das GWI-System eine nat\u00fcrliche Kapazit\u00e4t zwischen den Motorwicklungen und dem Motorrahmen bildet, wird die angelegte Gleichspannung als elektrische Ladung gespeichert, genau wie bei jedem anderen Kondensator.<\/p>\n
Wenn der Kondensator vollst\u00e4ndig aufgeladen ist, nimmt der Strom ab, bis nur noch der endg\u00fcltige Ableitstrom \u00fcbrig bleibt, der den Widerstand der Isolierung gegen Erde bestimmt.<\/p>\n
In neuen, sauberen Isoliersystemen nimmt der Polarisationsstrom mit der Zeit logarithmisch ab, da die Elektronen gespeichert werden. Der Polarisationsindex (PI) ist das Verh\u00e4ltnis des Isolationswiderstandes zur Erde (IRG), der in Abst\u00e4nden von 1 und 10 Minuten gemessen wird.<\/p>\n
PI = 10 Minuten IRG\/1 Minute IRG<\/p>\n
Bei Isolationssystemen, die vor 1970 installiert wurden, werden PI-Tests durchgef\u00fchrt, w\u00e4hrend das dielektrische Material polarisiert wird.<\/p>\n
Wenn sich die Bodenisolierung (GWI) zu zersetzen beginnt, kommt es zu einer chemischen Ver\u00e4nderung, die dazu f\u00fchrt, dass das dielektrische Material widerstandsf\u00e4higer und weniger kapazitiv wird, wodurch die Dielektrizit\u00e4tskonstante sinkt und die F\u00e4higkeit des Isolationssystems, elektrische Ladung zu speichern, abnimmt. Dies f\u00fchrt dazu, dass der Polarisationsstrom linearer wird, wenn er sich dem Bereich n\u00e4hert, in dem der Leckstrom vorherrscht.<\/p>\n
Bei neueren Isolationssystemen, die nach den 1970er Jahren entwickelt wurden, tritt jedoch aus verschiedenen Gr\u00fcnden die gesamte Polarisierung des dielektrischen Materials in weniger als einer Minute ein, und die IRG-Messwerte liegen \u00fcber 5.000 Meg-Ohm. Der berechnete PI ist m\u00f6glicherweise nicht aussagekr\u00e4ftig als Hinweis auf den Zustand der Grundmaueranzeige.<\/p>\n
Da bei diesem Test ein elektrostatisches Feld zwischen den Wicklungen und dem Motorrahmen erzeugt wird, liefert er au\u00dferdem nur sehr wenige oder gar keine Hinweise auf den Zustand des Isolationssystems der Wicklungen. Der beste Hinweis auf diese Art von Fehlern ist die Verwendung von MCA-Messungen des Phasenwinkels und des aktuellen Frequenzgangs.<\/p>\n
In Elektromotoren ist die Isolierung das Material, das dem freien Fluss der Elektronen widersteht, den Strom durch einen gew\u00fcnschten Pfad leitet und ihn daran hindert, an anderer Stelle zu entweichen.<\/p>\n
Theoretisch sollte die Isolierung den gesamten Stromfluss blockieren, aber selbst das beste Isoliermaterial l\u00e4sst einen kleinen Teil des Stroms hindurch. Dieser \u00fcbersch\u00fcssige Strom wird im Allgemeinen als Leckstrom bezeichnet.<\/p>\n
Obwohl allgemein angenommen wird, dass Motoren eine Lebensdauer von 20 Jahren haben, ist das Versagen des Isoliersystems der Hauptgrund f\u00fcr den vorzeitigen Ausfall von Elektromotoren.<\/p>\n
Das Isoliersystem beginnt sich zu verschlechtern, wenn die Isolierung aufgrund einer Ver\u00e4nderung ihrer chemischen Zusammensetzung leitf\u00e4higer wird. Die chemische Zusammensetzung der Isolierung ver\u00e4ndert sich im Laufe der Zeit durch allm\u00e4hliche Nutzung und\/oder andere Sch\u00e4den. Der Leckstrom ist ohmsch und erzeugt W\u00e4rme, die zu einer zus\u00e4tzlichen und schnelleren Zersetzung der Isolierung f\u00fchrt.<\/p>\n
Hinweis: Die meisten Lackdr\u00e4hte sind so konstruiert, dass sie eine Lebensdauer von 20.000 Stunden bei Nenntemperaturen (105 bis 240\u00b0 C) garantieren.<\/p>\n
Motoren und andere elektrische Ger\u00e4te mit Spulen haben 2 separate und unabh\u00e4ngige Isoliersysteme.<\/p>\n
Erdungsisolationssysteme trennen die Spule vom Motorrahmen und verhindern, dass die an die Wicklungen angelegte Spannung in den Statorkern oder einen Teil des Motorrahmens gelangt. Eine Unterbrechung der Erdungsisolierung wird als Erdschluss bezeichnet und stellt ein Sicherheitsrisiko dar.<\/p>\n
Wicklungsisolationssysteme sind Lackschichten, die den leitenden Draht umgeben, der die gesamte Spule mit Strom versorgt, um das Magnetfeld des Stators zu erzeugen. Eine Unterbrechung des Isolationssystems der Wicklung wird als Wicklungskurzschluss bezeichnet und schw\u00e4cht das Magnetfeld der Spule.<\/p>\n
Die h\u00e4ufigste elektrische Pr\u00fcfung, die bei Motoren durchgef\u00fchrt wird, ist die Pr\u00fcfung des Isolationswiderstands gegen Erde (IRG) oder “Spot-Test”.<\/p>\n
Durch Anlegen einer Gleichspannung an die Motorwicklung bestimmt dieser Test den Punkt des geringsten Widerstandes, den die Erdungswandisolierung zum Motorrahmen aufweist.<\/p>\n
Die Kapazit\u00e4t (C), gemessen in Farad, ist definiert als die F\u00e4higkeit eines Systems, eine elektrische Ladung zu speichern. Die Kapazit\u00e4t eines Motors l\u00e4sst sich anhand der folgenden Gleichung ermitteln: 1 Farad = die Menge der gespeicherten Ladung in Coulomb (Q) geteilt durch die Versorgungsspannung.<\/p>\n
Beispiel: Wenn die angelegte Spannung eine 12-V-Batterie ist und der Kondensator eine Ladung von 0,04 Coulomb speichert, hat er eine Kapazit\u00e4t von 0,0033 Farad oder 3,33 mF. Ein Coulomb ist eine Ladung von etwa 6,24 x 1018 Elektronen oder Protonen. Ein 3,33 mF Kondensator w\u00fcrde bei voller Ladung etwa 2,08 X 1016 Elektronen speichern.<\/p>\n
Eine Kapazit\u00e4t wird erzeugt, indem ein dielektrisches Material zwischen leitende Platten gelegt wird. In Motoren bilden Erdungsisolationssysteme eine nat\u00fcrliche Kapazit\u00e4t zwischen den Motorwicklungen und dem Motorrahmen. Die Wicklungsleiter bilden eine Platte und der Motorrahmen die andere, so dass die Isolierung der Erdungswand das Dielektrikum bildet.<\/p>\n
Die H\u00f6he der Kapazit\u00e4t h\u00e4ngt ab von:<\/p>\n
Die gemessene Fl\u00e4che der Platten – Die Kapazit\u00e4t ist direkt proportional zur Fl\u00e4che der Platten.<\/p>\n
Der Abstand zwischen den Platten – Die Kapazit\u00e4t ist umgekehrt proportional zum Abstand zwischen den Platten.<\/p>\n
Die Dielektrizit\u00e4tskonstante – Die Kapazit\u00e4t ist direkt proportional zur Dielektrizit\u00e4tskonstante<\/p>\n
Die Messung der Kapazit\u00e4t gegen Erde (CTG) ist ein Indikator f\u00fcr die Sauberkeit der Wicklungen und Kabel eines Motors.<\/p>\n
Da die Erdungswandisolierung (GWI) und die Wicklungsisolationssysteme eine nat\u00fcrliche Kapazit\u00e4t zur Erde bilden, hat jeder Motor eine einzigartige CTG, wenn der Motor neu und sauber ist.<\/p>\n
Wenn die Motorwicklungen oder der GWI verschmutzt sind oder Feuchtigkeit in den Motor eingedrungen ist, erh\u00f6ht sich das CTG. Wenn jedoch entweder das GWI oder die Isolierung der Wicklung thermisch gesch\u00e4digt wird, wird die Isolierung widerstandsf\u00e4higer und weniger kapazitiv, wodurch das CTG sinkt.<\/p>\n
Ein dielektrisches Material ist ein schlechter Leiter f\u00fcr Elektrizit\u00e4t, unterst\u00fctzt aber ein elektrostatisches Feld. In einem elektrostatischen Feld durchdringen die Elektronen das dielektrische Material nicht und die positiven und negativen Molek\u00fcle paaren sich, um Dipole zu bilden (Paare entgegengesetzt geladener Molek\u00fcle, die durch einen Abstand voneinander getrennt sind) und sich zu polarisieren (die positive Seite des Dipols richtet sich auf das negative Potenzial aus und die negative Ladung auf das negative Potenzial).<\/p>\n
Die Dielektrizit\u00e4tskonstante (K) ist ein Ma\u00df f\u00fcr die F\u00e4higkeit eines dielektrischen Materials, eine elektrische Ladung durch die Bildung von Dipolen zu speichern, im Vergleich zu einem Vakuum, das eine K von 1 hat.<\/p>\n
Die Dielektrizit\u00e4tskonstante von Isoliermaterial h\u00e4ngt von der chemischen Zusammensetzung der Molek\u00fcle ab, die das Material bilden.<\/p>\n
Das K eines dielektrischen Materials wird von der Dichte des Materials, der Temperatur, dem Feuchtigkeitsgehalt und der Frequenz des elektrostatischen Feldes beeinflusst.<\/p>\n
Eine wichtige Eigenschaft dielektrischer Materialien ist die F\u00e4higkeit, ein elektrostatisches Feld aufrechtzuerhalten und dabei nur wenig Energie in Form von W\u00e4rme abzugeben, was als dielektrischer Verlust bezeichnet wird.<\/p>\n
Wenn die Spannung \u00fcber einem dielektrischen Material zu hoch wird und dadurch das elektrostatische Feld zu stark wird, leitet das dielektrische Material Strom und wird als dielektrischer Durchschlag bezeichnet. In festen dielektrischen Materialien kann dieser Durchbruch dauerhaft sein.<\/p>\n
Bei einem dielektrischen Durchschlag \u00e4ndert sich die chemische Zusammensetzung des dielektrischen Materials, was zu einer \u00c4nderung der Dielektrizit\u00e4tskonstante f\u00fchrt.<\/p>\n
Vor einigen Jahrzehnten wurde der Polarisationsindex-Test (PI) eingef\u00fchrt, um die F\u00e4higkeit des Isolationssystems zu bewerten, eine elektrische Ladung zu speichern. Da beim Laden eines Kondensators, wie oben beschrieben, im Wesentlichen drei verschiedene Str\u00f6me flie\u00dfen.<\/p>\n
Ladestrom<\/b> – Der Strom, der sich auf den Platten ansammelt, h\u00e4ngt von der Fl\u00e4che der Platten und dem Abstand zwischen ihnen ab. Der Ladestrom endet normalerweise in < als 1 Minute. Die H\u00f6he der Aufladung ist unabh\u00e4ngig vom Zustand des Isoliermaterials die gleiche.<\/p>\n
Polarisationsstrom<\/b> – Der Strom, der erforderlich ist, um das dielektrische Material zu polarisieren oder die Diploe auszurichten, die entstehen, wenn das dielektrische Material in ein elektrostatisches Feld gebracht wird. Bei den Isolationssystemen, die in den Motoren (vor 1970) installiert waren, als die Polarisationsindexpr\u00fcfung entwickelt wurde, lag der Nennwert eines neuen, sauberen Isolationssystems typischerweise im Bereich von 100 Megaohm (106) und erforderte mehr als 30 Minuten und in einigen F\u00e4llen sogar mehrere Stunden. Bei einem neueren Isolationssystem (nach 1970) liegt der Nennwert eines neuen, sauberen Isolationssystems jedoch im Giga-Ohm- bis Tera-Ohm-Bereich (109, 1012) und ist in der Regel vollst\u00e4ndig gepolt, bevor der Ladestrom vollst\u00e4ndig beendet ist.<\/p>\n
Leckstrom<\/b> – Der Strom, der durch das Isoliermaterial flie\u00dft und W\u00e4rme ableitet.<\/p>\nLADESTROM<\/h2>\n
Ein ungeladener Kondensator hat Platten, die eine gleiche Anzahl positiver und negativer Ladungen aufweisen.<\/p>\n
Wenn Sie eine Gleichstromquelle an die Platten eines ungeladenen Kondensators anlegen, flie\u00dfen Elektronen von der negativen Seite der Batterie und sammeln sich auf der Platte, die mit dem negativen Pol der Batterie verbunden ist.<\/p>\n
Dadurch entsteht ein \u00dcberschuss an Elektronen auf dieser Platte.<\/p>\n
Die Elektronen flie\u00dfen von der Platte, die mit dem Pluspol der Batterie verbunden ist, in die Batterie, um die Elektronen zu ersetzen, die sich auf der negativen Platte angesammelt haben. Der Strom wird so lange flie\u00dfen, bis die Spannung an der positiven Platte mit der positiven Seite der Batterie \u00fcbereinstimmt und die Spannung an der negativen Platte das Potenzial der negativen Seite der Batterie erreicht.<\/p>\n
Die Anzahl der Elektronen, die von der Batterie zu den Platten verdr\u00e4ngt werden, h\u00e4ngt von der Fl\u00e4che der Platten und dem Abstand zwischen ihnen ab.<\/p>\n
Dieser Strom wird als Ladestrom bezeichnet. Er verbraucht keine Energie und wird im Kondensator gespeichert. Diese gespeicherten Elektronen erzeugen ein elektrostatisches Feld zwischen den Platten.<\/p>\n
Das Anbringen eines dielektrischen Materials zwischen den Platten in einem Kondensator erh\u00f6ht die Kapazit\u00e4t eines Kondensators im Vergleich zum Abstand zwischen den Platten in einem Vakuum.<\/p>\n
Wenn ein dielektrisches Material in ein elektrostatisches Feld gebracht wird, polarisieren sich die neu gebildeten Dipole. Das negative Ende des Dipols richtet sich an der positiven Platte aus und das positive Ende des Dipols richtet sich an der negativen Platte aus. Dies wird als Polarisierung bezeichnet.<\/p>\n
Je h\u00f6her die Dielektrizit\u00e4tskonstante eines dielektrischen Materials ist, desto mehr Elektronen werden ben\u00f6tigt, wodurch sich die Kapazit\u00e4t der Schaltung erh\u00f6ht.<\/p>\n
Die geringe Strommenge, die durch das dielektrische Material flie\u00dft, w\u00e4hrend seine isolierenden Eigenschaften erhalten bleiben, wird als effektiver Widerstand bezeichnet. Dies ist etwas anderes als die Durchschlagfestigkeit, die als die maximale Spannung definiert ist, die ein Material aushalten kann, ohne zu versagen.<\/p>\n
Wenn sich ein Isoliermaterial verschlechtert, wird es widerstandsf\u00e4higer und weniger kapazitiv, wodurch der Leckstrom steigt und die Dielektrizit\u00e4tskonstante sinkt. Der Leckstrom erzeugt W\u00e4rme und wird als dielektrischer Verlust betrachtet.<\/p>\n
Ist eine alternative Pr\u00fcftechnik, die ein Wechselstromsignal verwendet, um die Isolierung von Erdw\u00e4nden (GWI) zu pr\u00fcfen. Wie oben erl\u00e4utert, werden bei der Verwendung eines Gleichstromsignals zum Testen des GWI 3 verschiedene Str\u00f6me angetroffen. Das Ger\u00e4t ist jedoch nicht in der Lage, die Str\u00f6me au\u00dfer nach der Zeit zu unterscheiden. Durch Anlegen eines Wechselstromsignals zum Testen des GWI ist es jedoch m\u00f6glich, die gespeicherten Str\u00f6me (Ladestrom, Polarisationsstrom) von den Widerstandsstr\u00f6men (Leckstrom) zu trennen.<\/p>\n
Da sowohl der Lade- als auch der Polarisationsstrom gespeicherte Str\u00f6me sind und im entgegengesetzten \u00bd-Zyklus wieder in den Strom zur\u00fcckgef\u00fchrt werden, l\u00e4uft der Strom der Spannung um 90\u00b0 voraus, w\u00e4hrend der Leckstrom, der ein Widerstandsstrom ist, der W\u00e4rme ableitet, und der Strom gleichphasig mit der angelegten Spannung ist. Der Verlustfaktor (DF) ist einfach das Verh\u00e4ltnis zwischen dem kapazitiven Strom (IC) und dem ohmschen Strom (IR).<\/p>\n
DF = IC \/ IR<\/p>\n
Bei einer sauberen, neuen Isolierung betr\u00e4gt die IR typischerweise < 5% der IC. Wenn das Isoliermaterial verunreinigt wird oder sich thermisch verschlechtert, sinkt entweder die IC oder die IR steigt. In beiden F\u00e4llen wird das DF steigen.<\/p>\n
Die Motorstromkreisanalyse (MCA\u2122), auch als Motorstromkreisbewertung (MCE) bezeichnet, ist eine stromlose, zerst\u00f6rungsfreie Testmethode zur Beurteilung des Zustands eines Motors. Dieses Verfahren wird vom Motor Control Center (MCC) oder direkt am Motor selbst initiiert und bewertet den gesamten elektrischen Teil des Motorsystems, einschlie\u00dflich der Verbindungen und Kabel zwischen dem Testpunkt und dem Motor.<\/p>\n
W\u00e4hrend der Motor ausgeschaltet und ohne Strom ist, verwenden Ger\u00e4te wie der AT7 und der AT34 von ALL-TEST Pro MCA zur Bewertung:<\/p>\n
Motorentests mit MCA\u2122-Tools sind sehr einfach zu implementieren, und der Test dauert weniger als drei Minuten, im Vergleich zu Polarisationsindex-Tests, die in der Regel mehr als 10 Minuten in Anspruch nehmen.<\/p>\n
Der elektrische Teil des Drehstrommotorsystems besteht aus ohmschen, kapazitiven und induktiven Schaltkreisen. Wenn eine niedrige Spannung angelegt wird, sollten gesunde Schaltkreise auf eine bestimmte Weise reagieren.<\/span><\/p>\n Die ALL-TEST Pro Motor Circuit Analysis Tools wenden eine Reihe von zerst\u00f6rungsfreien, sinusf\u00f6rmigen AC-Signalen mit niedriger Spannung auf den Motor an, um die Reaktion auf diese Signale zu messen. Dieser stromlose Test dauert nur ein paar Minuten und kann sogar von einem Techniker auf Anf\u00e4ngerniveau durchgef\u00fchrt werden.<\/p>\n MCA-Ma\u00dfnahmen:<\/p>\n Und anwendbar auf:<\/p>\n In den 1800er Jahren war der Polarisationsindex-Test eine effektive Methode, um den Gesamtzustand eines Motors zu bestimmen. Mit modernen D\u00e4mmsystemen ist sie jedoch weniger wirksam geworden.<\/p>\n W\u00e4hrend der PI-Test zeitaufw\u00e4ndig ist (15+ Minuten) und nicht feststellen kann, ob der Fehler in der Wicklung oder in der Isolierung der Erdungswand liegt, k\u00f6nnen moderne Technologien wie MOTOR CIRCUIT ANALYSIS (MCATM) Verbindungsprobleme, Fehler in der Wicklung von Windung zu Windung, von Spule zu Spule und von Phase zu Phase in einem sehr fr\u00fchen Stadium erkennen, wobei die Tests in weniger als 3 Minuten abgeschlossen sind.<\/p>\n Andere Technologien, wie DF, CTG & IRG, liefern einen Zustand des Bodenisolationssystems in Tests, die ebenfalls in k\u00fcrzester Zeit durchgef\u00fchrt werden.<\/p>\n Durch die Kombination neuer Technologien wie MCA, DF, CTG und IRG erm\u00f6glichen moderne Pr\u00fcfverfahren f\u00fcr Elektromotoren eine viel umfassendere und gr\u00fcndlichere Bewertung des gesamten Isolationssystems eines Motors – schneller und einfacher als je zuvor.<\/li>\n<\/ul>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Bei der Pr\u00fcfung von Elektromotoren ist der Polarisationsindex (PI) ein Ma\u00df daf\u00fcr, wie sehr sich der Widerstand des Isolationssystems im Laufe der Zeit verbessert (oder verschlechtert). W\u00e4hrend der PI-Test als prim\u00e4rer Test f\u00fcr die Bewertung des Zustands der Motorisolierung galt, ist sein Verfahren im Vergleich zu neueren Testmethoden, die eine umfassendere diagnostische Bewertung des Gesamtzustands […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[33],"tags":[],"table_tags":[],"class_list":["post-42766","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-unkategorisiert"],"yoast_head":"\n\n
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