Norm für Klimaprüfungen IEC 60068-2-14: Die aktuelle angepasste Test-Richtlinie

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IEC 60068-2-14: Die Prüfnorm für Temperaturwechsel bei elektrotechnischen Geräten erhielt unter Mitwirkung von Weiss Technik ein Update. Im Mittelpunkt steht vor allem das Wechselspiel zwischen Prüfling und Prüfparametern.

Ein Auto wird morgens nach einer kalten Nacht auf dem Parkplatz gestartet – Motor und Elektronik laufen schnell hoch und erwärmen sich. Dies ist nur eine von vielen Alltagssituationen, in denen elektrotechnische Produkte zum Teil extremen und abrupten Kälte- und Wärmeeinflüssen ausgesetzt sind. Belastungstests mit Temperaturwechseln geben Aufschluss darüber, wie die Geräte auf solche Bedingungen reagieren. Und liefern Erkenntnisse über Robustheit, Schwachstellen und Schadensmechanismen.

Labore und Hersteller, die Temperaturwechseltests durchführen, orientieren sich unter anderem an der Norm IEC 60068-2-14. Die dort festgelegten Prüfkriterien wurden aktuell überarbeitet, um der verbesserten Prüftechnik, vor allem bei der Messung und Analyse des Prüflings, Rechnung zu tragen. Christian Haack, Entwicklungsleiter bei Weiss Technik, war daran beteiligt. Als Vorsitzender des Technischen Komitees TC 104 der IEC übernahm er auch die Projektverantwortung für die Überarbeitung der Norm. „Dabei habe ich vor allem Anwenderwissen und Praxiserfahrungen aus der Industrie, den Fachverbänden und den internationalen nationalen Komitees zusammengetragen, um diese in die Aktualisierung der Norm einfließen zu lassen“, sagt Haack.

Heiß und kalt: Stärkerer Fokus auf Prüfling

Die Modifizierung der Norm, bei der die grundlegende Prüfmethode nicht geändert wurde, betont vor allem den Prüfling. Denn Prüflinge erwärmen oder erkalten je nach Material, Gewicht und Bearbeitung unterschiedlich, zudem reagiert jedes Testgut auf die Prüfbedingungen anders. Auch eventuelle Verschleißprozesse oder Schäden treten uneinheitlich auf. Als Orientierung wurden in die Norm zusätzlich Beispielkurven eingefügt wie auch Toleranzen bei den Temperaturstufen konkretisiert. Das verbessert unter anderem die Vergleichbarkeit der Prüfungen.

Zur Messung der Reaktionen auf Temperaturänderungen können Sensoren am Prüfling angebracht werden. Vorteil: Der Prüfling kann an vielen Stellen gemessen und sein Verhalten live aufgezeichnet werden. In die Prüfkammer eingebaute Kameras liefern zusätzlich Bilder für visuelle Auswertungen.

Drei Testverfahren: Darunter auch Schockprüfungen

In die Bezeichnungen Na, Nb und Nc sind die Prüfvarianten unterteilt. Na bezeichnet einen Temperatursprung-Test, der massive Wärme- oder Kälteunterschiede beinhaltet: Beispielsweise eine abrupte Absenkung von 100 Grad Celsius auf minus 50 Grad Celsius und wieder zurück – beides mit maximaler Kälte- und Heizleistung. Umgesetzt wird die Temperaturschock-Prüfung durch Klappenschockgeräte, die per Luftklappen den Prüfling abkühlen oder erhitzen. Oder mit Fahrkorb-Modellen, bei denen das Testgut in Wärme- und Kältekammern hin- und herfährt, vergleichbar mit einer Tiefkühlpizza, die aus dem Eisfach direkt in den heißen Backofen geschoben wird.

Nb steht für einen Rampentest, der eine linear gesteuerte Änderung der Temperatur zum Gegenstand hat – Kühlung und Erwärmung in graduellen Stufen. Mit dem schrittweisen Temperaturwechsel kann die Reaktion des Prüflings während der definierten Umtemperierung beobachtet werden. Deshalb gilt dieses Prüfverfahren auch als Versuchsvorläufer für den Temperatursprungtest Na.

Nc schließlich repräsentiert ein Prüfverfahren, bei dem Flüssigkeit statt Luft die Temperaturänderungen herbeiführt. Umgesetzt wird der Test mit der Zwei-Bäder-Methode, die wegen der hohen Leitfä-higkeit von Flüssigkeiten den Wärme- und Kälteübergang erheblich verbessert, selbst für schlagartige Temperaturänderungen.

Qualität und Erfahrung: Norm spiegelt Prüfpraxis wider

Die Richtlinie ist primär ausgelegt zur Qualifizierung, Validierung und Entwicklung von elektrotechnischen Erzeugnissen. Sie dient zur Qualitätssicherung und Nachverfolgung von Schadensursachen und -mechanismen, schließlich auch zur Freigabe der Geräte. Selbst mechanische Produkte und Bauteile können mit dem Prüfverfahren getestet werden.

Da die Prüfmethodik nicht geändert wurde, können Labore und Hersteller mehrheitlich ihre bestehenden Testeinrichtungen weiter nutzen, je nach Prüfungsart. Ideal für die Tests eignen sich vor allem die Geräte von Weiss Technik, wie ShockEvent, TempEvent, ClimeEvent und LabEvent, die zum Teil ein Kälteniveau von bis zu minus 70 Grad Celsius erreichen.

* Christian Haack ist Leiter Entwicklung bei Weiss Technik und Chairman Technical Committee TC 104 der IEC.

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