Die Wirtschaftlichkeit der Schutzring-Elektroden-Anordnung
Ob in der Elektrotechnik, im Automobilbau oder in der Medizintechnik – überall dort, wo elektrische Bauteile im Einsatz sind, spielt die Zuverlässigkeit der Isolationsmaterialien eine zentrale Rolle. Versagt die Isolation, drohen Funktionsstörungen, Geräteausfälle oder im schlimmsten Fall sicherheitskritische Zwischenfälle. Um dies zu verhindern, müssen die elektrischen Eigenschaften von Isolationsstoffen präzise geprüft werden.
Damit diese Prüfungen nicht von Labor zu Labor unterschiedlich ablaufen, gibt es internationale Normen. Die wichtigsten sind die DIN EN IEC 62631, ASTM D257:2014, DIN EN 60243-1,-2,-3 (VDE 0303-21,-22,-23)und DIN IEC 60093, in denen die Verfahren, Messgrößen und Prüfbedingungen für feste Isolierstoffe verbindlich beschrieben werden. Dieser Blog wird aus Übersichtlichkeitsgründen die DIN EN IEC 62631 behandeln. Die o.g. Normen sind in einigen Bereichen jedoch deckungsgleich, sodass die in den folgenden Beiträgen diskutierten Inhalte auch dort Anwendung finden.
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 […]
Funktionsweise nichtlinearer Isolierstoffe – Erklärungsmodell für NLCM
Ersatzschaltbild eines NLCM Herkömmliche bzw. lineare Isolierstoffe stellen im Normalfall für Wechselspannung hauptsächlich eine kapazitive Last dar. Sollen Kriech- bzw. Leckströme berücksichtigt werden, so kann das Ersatzschaltbild (ESB) um einen parallelgeschalteten Widerstand erweitert werden. Im Falle einer Gleichspannung verhält es sich genau umgekehrt: Der Isolierstoff kann als hochohmiger Widerstand betrachtet werden und im Falle kurzer […]
Können hohe Frequenzen Einfluss auf Isolierstoffe nehmen?
Feste Isolierstoffe sind in modernen Geräten unverzichtbar und müssen präzise charakterisiert werden, um die Sicherheit und Effizienz in jeder Anwendung zu gewährleisten. Mit dem vermehrten Einsatz schnell schaltender Halbleiterschalter – etwa in der Leistungselektronik – wird der Einfluss hochfrequenter und steil gepulster Signale auf die Isolierung immer wichtiger. Dielektrische Verluste, Durchschlagfestigkeit und Alterungsprozesse hängen stark […]
Funktionsweise nichtlinearer Isolierstoffe – Implementierung in Simulation
Welche Daten werden benötigt? In den letzten Blogeinträgen haben wir uns Grundlagen und einfache Beispiele mit und ohne NLCM angesehen. Im letzten Beitrag wurde bereits kurz auf die Kennlinie des Materials eingegangen. Diese und andere Eigenschaften werden nun in diesem Blogbeitrag etwas genauer unter die Lupe genommen und erklärt, wie und wieso sie in der […]
Funktionsweise nichtlinearer Isolierstoffe – Basismodelle mit NLCM
Basisbeispiel – Zylinderkondensator Im letzten Blog-Eintrag dieser Serie haben wir uns zwei Basismodelle zum grundlegenden Verständnis für elektrische Felder und deren Simulation angesehen. Dabei konnten wir feststellen, dass theoretische Beschreibungen und Formeln für den praktischen Gebrauch zwar genutzt werden können, jedoch ab einer bestimmten Komplexität der Modelle nicht einfach „per Hand“ genutzt werden können. Diese […]
Funktionsweise nichtlinearer Isolierstoffe – Erste Berechnungen (Grundlegende Werte)
Basisbeispiel – Zylinderkondensator Nachdem wir im ersten Artikel grundlegende Erkenntnisse zur Simulation und zu Isolierstoffen festgehalten haben, tauchen wir heute tiefer in die Simulation und Interpretation von Feldbildern ein. Mithilfe der Erkenntnisse, dass in diesem Blog-Artikel geschaffen wird, soll es in Zukunft möglich sein, Feldbilder zu verstehen und bspw. mit anderen Feldbildern vergleichen zu können. […]
Funktionsweise nichtlinearer Isolierstoffe – Grundlagen und NLCM
Einleitung In den vergangenen Jahren wurden in allen technischen Bereichen die physikalisch-technischen Grenzen für Isolierstoffe ausgelotet. Dies führte und führt dazu, dass die Anforderungen für Isoliersysteme stets nach oben gesetzt werden. Herkömmliche, lineare Isolierstoffe stoßen dabei an Limitierungen, die u.U. eine Entwicklung komplizierter gestalten, bspw. stehen kleine Baugrößen und hohe Spannungen in starkem Widerspruch zueinander, […]