Isolierstoffe im Praxistest – wie gezielte Prüfverfahren Sicherheit und Lebensdauer sichern

In elektrischen Anlagen, rotierenden Maschinen, Wechselrichtern, Halbleiterschalter, um nur einige Einsatzgebiete zu nennen, bildet das Isolierstoffsystem eines der zentralen Elemente, die über die Langlebigkeit und Zuverlässigkeit des Gerätes oder Bauteils entscheiden.  Die Auslegung des Isolierstoffsystems erfordert eine sorgfältige Isolationskoordination, bei der die Werkstoffauswahl und die Geometrie bei einer gegebenen Betriebsspannung optimal aufeinander abgestimmt werden. Je nach Anwendung sind Isolierstoffe komplexen Belastungsprofilen ausgesetzt – von Gleichspannung über niederfrequente 50 Hz-Sinus und hochfrequente Wechselspannungen bis hin zu steilflankigen Rechteckimpulsen und transienten Überspannungen. Zusätzlich wirken thermische Lastwechsel, Feuchtigkeit und mechanische Beanspruchungen, die in Kombination eine beschleunigte Alterung oder spontane Ausfälle verursachen können.

In elektrischen Anlagen, Maschinen und Geräten sind Isolierstoffe die Gewährleistung für einen sicheren Betrieb. Ob in Motorwicklungen, Kabelisolierungen oder Hochspannungsanlagen – sie müssen unter vielfältigen Bedingungen zuverlässig arbeiten. Jede Anwendung bringt ihre eigenen Herausforderungen mit sich: Spannungsformen variieren, Temperaturen schwanken, und nicht selten wirken extreme elektrische Belastungen auf das Material.

Genau hier setzt die Isolierstoffcharakterisierung und -analyse an. Durch gezielte Prüfverfahren lässt sich ermitteln, wie ein Material in der Praxis unter verschiedenen Bedingungen reagiert – und das lange bevor es in ein Produkt eingebaut wird.

Unsere Prüfmethoden – praxisnah und vielseitig

Für eine praxisnahe und aussagekräftige Untersuchung müssen die Prüfbedingungen die spätere Applikation abbilden und übersteigen.

• Dielektrische Tests (IEC 62631-2-1/ IEC 62631-2-2, ASTM D150)

Spannungsformen, Amplituden und Frequenzen

• Gleichspannung
  Prüfung des Isolierstoffs bei Gleichspannung bis 300 kV
• 50 Hz Wechselspannung
  Klassische Untersuchungen bei Netzfrequenz  (20 Hz bis 400 Hz) bis 500 kV
• Unipolare und bipolare HF-Rechteckpannung
  Immer wichtigerer Einfluss auf die Lebensdauer des Isolierstoffs: steile Flanken <200 V/ns, hohe Schaltfrequenzen bis 50 kHz bei 50 kV
• Hochfrequenz-Sinus
  hat in den letzten Jahren an Bedeutung gewonnen, Sinusspannungen bis 500 kHz bei mehreren Kilovolt
• Blitz- und Schaltstoßprüfungen (DIN EN 60243-3; IEC 60243-3)
  Für größere Anlagen und Systeme eine wichtige Prüfung. Wir können ihre Anlagen mit Blitz- (1,2/50µs) und Schaltstoßspannungen (250/2500µs) bis 1200 kV prüfen.

Verknüpfung mit gezielten Untersuchungszielen

Durch die Kombination der Prüfmethoden mit spezifischen Untersuchungen gewinnen wir ein vollständiges Bild über die Materialeigenschaften, die jede Angabe in den Datenblättern übersteigt.

• Durchschlagsuntersuchungen (VDE 0303-21; IEC 60243-1; VDE 0303-22; IEC60243-2)
  Ermittlung der maximalen elektrischen Festigkeit mit Rampen oder Stufentests.
• Teilentladungsmessungen (VDE 0434; IEC 60270; IEC 61934)
  Erkennen von beginnender Materialschädigung, lange bevor ein Ausfall droht. Neben der konventionellen Teilentladungsmessung wenden wir auch UHF-Methoden und optische Teilentladungsverfahren an.
• Lebensdauertests
  Abschätzung der Lebensdauer von Isolierstoffsystemen in Kombination mit verschiedenen klimatischen Bedingungen und Prüfmethoden, Ermittlung der Lebensdauerkurven mit Kurz- und Langzeittests, beispielsweise 1000h  oder 8000h Dauerprüfung
• Prüfungen unter verschiedenen klimatischen Bedingungen
  z. B. hohe Luftfeuchtigkeit (10% r.F. bis 95 % r.F.), extreme Temperaturen (-40°C – 200°C)
• Variation von Frequenzen und Flankensteilheiten
  Simulation spezieller Anwendungsprofile.

Kombinationsmöglichkeiten der Prüfmethoden und Untersuchungsziele

	Dielektrische Tests	Gleichspannung	50 Hz Wechselsspannung	HF-Sinus	HF-Rechteckspannung (unipolar/bipolar)	Blitz- und Schaltstoßspannung
Durchschlagsuntersuchungen		✅	✅	✅	✅	✅
Rampen-Test		✅	✅	✅	✅
Teilentladungsmessung		✅	✅	✅	✅	✅
Lebensdauer	✅	✅	✅	✅	✅
Versch. klimatische Bedingungen	✅	✅	✅	✅	✅	✅
Versch. Frequenzen	✅			✅	✅
Verschiedene Flankensteilheiten					✅

Ihr Vorteil

Die so gewonnenen Daten und Diagramme sind nicht nur Zahlenwerte – sie sind eine Entscheidungshilfe. So können Sie Materialien gezielt auswählen, Sicherheitsreserven einplanen und Überdimensionierungen vermeiden. Als Hersteller können Sie ihre Qualitätsstandards absichern und Endanwender profitieren von langlebigen, zuverlässigen Produkten.

Mit unserer Erfahrung in der Isolierstoffcharakterisierung verbinden wir wissenschaftliche Präzision mit praxisorientierten Prüfprogrammen – individuell zugeschnitten auf Ihre Anwendung. So machen wir unsichtbare Schwachstellen sichtbar, bevor sie im Einsatz zum Problem werden.