Elektrische Sicherheitstests in der Produktion

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Prüfung auf Spannungsfestigkeit und höhere Belastung

Gleichzeitig muss das Messgerät den Spannungsabfall über diese Erdungsverbindung erfassen, damit die Impedanz des Schaltkreises berechnet werden kann. Normalerweise liegen die Testparameter für die Schutzerdeprüfung zwischen 10 bis 40 A beim Strom, bei einer maximalen Impedanz von 100 bis 200 mOhm und einem Spannungsabfall, der nicht höher als 6 bis 12 V sein darf. Die Spannungsfestigkeitsprüfung (Hochspannungsprüfung, Hipot-Test) setzt voraus, dass isolierte Geräte höheren Belastungen ausgesetzt sind als im normalen Betrieb auftreten.

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Es wird eine Hochspannung an den stromführenden Leitern angelegt, wobei die Rückleitung über ein leitfähiges Chassis erfolgt. Man misst den auftretenden Leckstrom, der durch die Isolierung fließt. Die zulässigen Spannungen unterscheiden sich je nach Norm. Eine häufig eingesetzte Formel verwendet die doppelte Nennspannung U_n des Geräts addiert mit 1000 V: 2 * U_n + 1000 V = Hochspannungsprüfspannung.

Dem Test liegt die Annahme zugrunde, dass ein Gerät bei Nennspannung keine Gefahr für den Benutzer in Form elektrischer Schläge darstellt, wenn es für kurze Zeit Hochspannung verkraftet. Der Hipot-Test spürt Schwachpunkte bei der Isolierung auf, misst übermäßige Leckströme, findet Herstellungsfehler wie punktförmige Löcher und Kratzer sowie fehlerhafte Abstände zur Bezugsmasse und erkennt Degenerationserscheinungen infolge Umweltbedingungen oder Verschmutzungen. Sicherheitsagenturen verlangen im Allgemeinen, dass die Spannungsfestigkeitsprüfung zu 100 Prozent in der Produktionslinie durchgeführt wird. Der Schaltkreis der Hochspannungsprüfung lässt sich als Ersatzschaltbild darstellen: Kapazität (C) des Geräts, Isolierungswiderstand (R_L) und einem minimalen Kontaktwiderstand (R_A).

Unerwünschte Leckströme messen

Die Leckstromprüfung wird eingesetzt, um unerwünschte Leckströme zu messen, die bei normalem Betrieb über die Isolierung eines Geräts fließen. Mit der Prüfung wird sichergestellt, dass beim Gerät nur minimale Leckströme auftreten, die keine Gefahr eines elektrischen Schocks darstellen. Die Messung bei der Leckstromprüfung ist abhängig von der Isolierung im Gerät. Die Leckströme werden bei unterschiedlichen Fehlerbedingungen geprüft. Der Leckstrom wird mit einer Messeinrichtung (Measuring Device, MD) erfasst, welche die Impedanz des menschlichen Körpers simuliert. Das Bild 3 zeigt eine Schaltung für die Leckstrommessung und unterschiedliche Messeinrichtungen.

Abhängig von der Produktsicherheitsnorm werden verschiedene Messeinrichtungen eingesetzt. Mögliche Worst-Case-Szenarien sollen simuliert werden, die im Betrieb der Geräte auftreten könnten. Sind die gemessenen Leckströme so niedrig und es besteht kein Risiko eines elektrischen Schlags, stellt das Produkt keine Elektroschockgefahr dar. Der Nulleiterschalter simuliert eine Unterbrechung des Nullleiters, Schalter S2 simuliert eine Polaritätsumkehr und der Erdungsschalter eine Unterbrechung der Masseleitung. Wird das elektrische Gerät unter Fehlerbedingungen getestet, lässt sich simulieren, wie hoch der Leckstrom maximal wird, dem eine Person ausgesetzt sein würde.

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