Überprüfung des elektrischen Sicherheitstesters

Die Überprüfung elektrischer Sicherheitsprüfgeräte ist ein Verfahren, das von Herstellern häufig übersehen wird. Die Durchführung einer Testverifizierung ist von entscheidender Bedeutung, um sicherzustellen, dass eine Sicherheitsvorrichtung Produktausfälle ordnungsgemäß erkennt. Während die Aufgabe, eine Testverifizierung einzurichten, entmutigend erscheinen kann, ist es eine einfache Sache, über die erforderliche Ausrüstung und die erforderlichen Verfahren zu verfügen, damit der Prozess leicht zu befolgen ist.

Warum verifizieren?

Internationale Sicherheitsprüfstellen wie UL (Underwriters Laboratories), die Canadian Standards Association (CSA), der Verband Deutscher Elektroingenieure (VDE und TÜV) und die International Electrotechnical Commission (IEC) legen verschiedene Standards fest, um sicherzustellen, dass elektrische Geräte den festgelegten Anforderungen entsprechen Anforderungen an die elektrische Sicherheit. Durch die Durchführung elektrischer Sicherheitstests soll sichergestellt werden, dass ein elektronisches Produkt keine Stromschlaggefahr für den Endbenutzer darstellt. Ein elektrischer Sicherheitstest ist jedoch nur so gut wie der Tester, der am Produkt eingesetzt wird.

Aufgrund der Beschaffenheit der Produktionsumgebungen können elektrische Sicherheitstester intern beschädigt werden, ohne dass physische Anzeichen eines Problems auftreten. Infolgedessen können diese beschädigten Einheiten falsche Messwerte hinsichtlich Isolationswiderstand, Leckstrom und Spannungsfestigkeit liefern. Die Durchführung regelmäßiger Überprüfungen der elektrischen Sicherheitsprüfgeräte stellt den ordnungsgemäßen Betrieb und die Prüfung gemäß den US-amerikanischen NRTL-Standards sicher.

Gemäß dem Dokument des UL Mark Integrity Program mit dem Titel „Equipment Used for UL/C-UL/ULC Mark Follow-Up Services“ müssen alle Mess- und Prüfgeräte einer regelmäßigen Inspektion unterzogen werden:

„IMTE (Inspektions-, Mess- und Testgeräte), die zur Überprüfung der Einhaltung der UL-Anforderungen verwendet werden, müssen vom Kunden täglich überprüft werden, um sicherzustellen, dass sie ordnungsgemäß funktionieren. Wenn dieses Gerät nicht täglich verwendet wird, sollte diese Funktionsprüfung vor der Verwendung durchgeführt werden.“ [1]

Der obige Auszug verdeutlicht die Bedeutung der Wartung und Überprüfung von Messgeräten, zu denen auch elektrische Sicherheitstester gehören. Dieses Programm ist die treibende Kraft hinter der Anforderung, regelmäßige Überprüfungen elektrischer Sicherheitsprüfgeräte durchzuführen. In diesem Artikel werden die gängigsten elektrischen Sicherheitstests, Verifizierungstests für jeden Testtyp und effiziente Verifizierungsmittel für Produktionslinientests beschrieben.

Die üblichen Verdächtigen: Ein kurzer Überblick über gängige elektrische Sicherheitstests

Um sicherzustellen, dass ein elektrisches Produkt sicher im Gebrauch ist, durchläuft es strenge Tests. Zu diesen Tests gehören elektrische Sicherheitstests, mit denen die elektrische Integrität des Produkts selbst getestet werden soll. Zu diesen Tests gehören der Erdungstest (oder Durchgangstest), der dielektrische Widerstandstest oder Hochspannungstest (Hipot), der Isolationswiderstandstest und der Leckstromtest. Jeder dieser Tests verfügt über einzigartige Parameter, mit denen verschiedene potenzielle Probleme mit einem Gerät lokalisiert werden können. Tabelle 1 beschreibt beispielsweise gängige Hipot-Testeinstellungen verschiedener NRTL-Standards.

Tabelle 1: Allgemeine NRTL-Hipot-Parameter

Erdungstest

Der Erdverbindungs- oder Erddurchgangstest wird verwendet, um die Integrität der Sicherheitserdung eines elektrischen Geräts zu analysieren. Die Schutzerdung muss in der Lage sein, jeden Fehlerstrom zu bewältigen, der aufgrund eines Produkt- oder Isolationsfehlers auf sie übertragen werden könnte. Ein Pfad mit niedriger Impedanz zur Erde ermöglicht das Öffnen von Stromkreisschutzvorrichtungen wie Sicherungen oder Leistungsschaltern, wenn ein Fehlerstrom durch sie fließt. Damit dieses Schutzsystem effektiv funktioniert, muss zwischen leitenden Komponenten und dem Erdungsstift oder Erdungsanschluss des Produkts Durchgang bestehen.

Abbildung 1 zeigt eine Standard-Erdungsverbindungstestschaltung. Der Erdungsprüfer injiziert Strom in den Erdungsstift eines Produkts und sucht nach einem Rückweg am Gehäuse oder an freiliegendem totem Metall. Gleichzeitig muss das Instrument den Spannungsabfall über dem Sicherheitserdungskreis messen, um die Impedanz des Stromkreises zu berechnen. Übliche Parameter für Erdungstests gelten für einen Strom von 10–30 A mit einer maximalen Impedanz von 100–200 mΩ und einem Spannungsabfall von nicht mehr als 6–12 V.

Abbildung 1: Schaltung für einen Erdungstest

Dielektrischer Widerstandstest

Der dielektrische Widerstandstest, allgemein als Hochspannungstest oder „Hipot“-Test bezeichnet, ist ein elektrischer Sicherheitstest, der darauf abzielt, die Isolierung eines Geräts über das Maß hinaus zu belasten, dem es bei normalem Gebrauch ausgesetzt wäre. Die Logik hinter der Durchführung eines solchen Tests besteht darin, dass das Gerät, wenn es der Kraft eines hohen Potenzials für kurze Zeit standhält, in der Lage sein sollte, bei Nennspannung zu arbeiten, ohne dass für den Benutzer eine Stromschlaggefahr besteht.

Der Hipot-Test ist ein vielseitiger elektrischer Sicherheitstest. Der Test ist nicht nur darauf ausgelegt, Schwachstellen in der Isolierung zu finden, er kann auch zur Messung von übermäßig hohem Leckstrom, Verarbeitungsfehlern wie Nadellöchern und Kratzern, falschem Abstand zu einem Erdungspunkt und umgebungsbedingter Beeinträchtigung eingesetzt werden. Aufgrund dieser Vielseitigkeit und der Tatsache, dass dieser Test eine Reihe von Isolationsfehlern erkennen kann, wird dieser Test von NRTLs im Allgemeinen als 100-prozentiger Produktionsliniensicherheitstest spezifiziert. Bei der Durchführung eines Hipot-Tests wird die Hochspannung über die stromführenden Leiter mit einem Rückleitungspunkt auf einem leitfähigen Chassis angelegt. Das Hipot-Gerät misst den resultierenden Leckstrom, der durch die Isolierung fließt. Das bei einem Hipot-Test verwendete Potenzial variiert von Standard zu Standard, aber eine gängige Formel für die Hipot-Spannung besteht darin, das Zweifache der Nennspannung (Vr) des Produkts plus 1000 V zu nehmen:

2*Vr + 1000 V = dielektrische Prüfspannung

Eine Hipot-Testschaltung kann im Allgemeinen als Gerätekapazität (C), Isolationswiderstand (RL) und kleine Mengen Kontaktwiderstand (RA) modelliert werden. Dieses Modell ist in Abbildung 2 dargestellt.

Abbildung 2: Schaltplan für die dielektrische Beständigkeit

Isolationswiderstandsprüfung

Obwohl der Isolationswiderstandstest (oft als „IR“ bezeichnet) der am wenigsten spezifizierte elektrische Sicherheitstest ist, kann er dem Benutzer einige wertvolle quantitative Daten liefern. Während ein Hipot-Test einen Leckstromwert liefert, liefert der Isolationswiderstandstest eine tatsächliche Widerstandsmessung der Isolierung selbst. Das Prüfpotential für den Isolationswiderstand wird von Sicherheitsbehörden im Allgemeinen auf 500 VDC oder 1000 VDC festgelegt. Da das Prüfpotential von Natur aus Gleichstrom ist, ist der einzige durch die Isolierung fließende Leckstrom, sobald sich der kapazitive Teil der Isolierung aufgeladen hat, ohmsch und ermöglicht dem Benutzer somit die Messung eines Isolationswiderstandswerts.

Ein Isolationswiderstandstest wird weitgehend auf die gleiche Weise durchgeführt wie ein Hipot-Test. Das Hochpotential wird an die stromführenden Leiter eines Geräts und den Rückleitungspunkt des Stromkreises zum Chassis angelegt. Beispielsweise umfasst ein Testlauf des Isolationswiderstands an einem Solarpanel das Kurzschließen des Plus- und Minuspols mit Hochspannung und das Anbringen des Rückleitungspunkts am Metallrahmen. Auf diese Weise wird die Isolierung belastet und der IR-Tester misst den Leckstrom am freiliegenden Metallgehäuse. IR-Tests werden normalerweise als Test für reparierte Geräte oder unmittelbar nach dem Hochspannungstest spezifiziert, um sicherzustellen, dass das Hochspannungstestpotential keine Schäden an der Isolierung verursacht.

Leckstromtest

Der Leckstromtest misst wie der Hipot-Test den Strom, der durch oder auf der Oberfläche der Isolierung eines Geräts fließt. Der Unterschied beim Leckstromtest besteht jedoch darin, dass diese Messung durchgeführt wird, während das Produkt mit Nennspannung (oder einem Hochspannungszustand von 110 % der Nennspannung) läuft. Der andere große Unterschied besteht darin, wie der Leckstrom gemessen wird. Bei einem Hipot-Test wird der Leckstrom über einen Strommesswiderstand auf der Rückleitungsseite des Stromkreises gemessen (Abbildung 3).

Abbildung 3: Hipot-Erkennungsschaltungen

Bei einer Ableitstromprüfung wird der Ableitstrom mit einem sogenannten Messgerät (MD) gemessen. Ein Beispiel für ein MD ist in Abbildung 4 dargestellt. Das MD soll die Impedanz des menschlichen Körpers simulieren.

Abbildung 4: Messgerät 60601-1

Ein weiterer Aspekt des Ableitstromtests, der ihn von anderen elektrischen Sicherheitstests unterscheidet, ist die Tatsache, dass er Fehlerbedingungen berücksichtigt. Diese Fehlerbedingungen sollen Worst-Case-Szenarien simulieren, die während des Gerätebetriebs auftreten können. Die drei häufigsten Fehlerzustände sind das Öffnen des Neutralleiterkreises, die Umkehrung der Leitungspolarität und das Öffnen des Erdleiterkreises. Ein Leckstromnetz ist in Abbildung 5 dargestellt.

Abbildung 5: Leckstromkonfiguration

Schalter S1 stellt die Simulation des Neutralleiterfehlerzustands dar, Schalter S2 stellt die Simulation einer Polaritätsumkehr dar und Schalter S3 stellt die Simulation eines offenen Erdungszustands dar. Die Idee hinter der Durchführung von Tests unter diesen verschiedenen Konfigurationen besteht darin, genau zu messen, wie viel Leckstrom ein Mensch ausgesetzt sein könnte, während das Produkt läuft und einer Reihe von Fehlerszenarien ausgesetzt ist. Wenn der Leckstromwert unter allen derartigen Fehlerbedingungen ausreichend niedrig ist, sollte das Produkt während seiner gesamten Lebensdauer normal funktionieren können, ohne dass die Gefahr eines Stromschlags besteht.

Die Leckstromparameter variieren stark von Standard zu Standard. Einige der am häufigsten durchgeführten Ableitstromtests dienen jedoch der Einhaltung der Medizingerätenorm IEC 60601-1, 3. Ausgabe. Für diesen Standard muss der Leckstromtest bei 110 % Netzspannung, mit dem 60601-1 MD (Abbildung 4) und einem Produkt unter den oben genannten Fehlerbedingungen durchgeführt werden. Akzeptable Leckstromwerte reichen von 10 uA bis 10 mA.

Die Bedeutung der Testverifizierung

Die Tests für Hipot, Erdverbindung, Isolationswiderstand und Ableitstrom sind entweder in mehrere Geräte oder sogar in einen All-in-One-Tester integriert. Aufgrund der unterschiedlichen Funktionen der Einheit(en) ist es wichtig festzustellen, ob der Tester ordnungsgemäß ausfällt, wenn ein regulierter Testwert überschritten wird. In einer Produktionslinie mit hohem Volumen kann es leicht passieren, dass eine Einheit übersehen wird, die hätte ausfallen sollen, wenn eine Testeinheit nicht ordnungsgemäß funktioniert. Durch die Überprüfung aller Gerätefunktionen wird sichergestellt, dass ein Testgerät innerhalb der angegebenen Parameter arbeitet. Gemäß den UL-Verfahren muss dieser Test verifiziert werden, wenn das Testgerät Messungen zur Feststellung der elektrischen Sicherheit durchführt.

Ein Beispielfall, der diese Bedeutung verdeutlicht, ist ein Hipot-Gerät mit beschädigtem Messkreis. Die meisten Hipot-Tester sind nicht dafür ausgelegt, eine externe Spannung zu verarbeiten, die in die Rückleitung des Hipot-Instruments eingespeist wird. Es gab Fälle, in denen ein Bediener an einer Produktionslinie versehentlich Netzspannung an den Rücklauf des Geräts anlegte. Um die anderen Komponenten im Hipot-Instrument zu schützen, sind Überspannungsschutzeinrichtungen im Rückweg des Instruments installiert (Abbildung 6).

Abbildung 6: Hochspannungs- und Rückweg mit TVS im Rücklauf

Wenn externe Energie angelegt wird, leitet der Suppressor diese Energie und leitet sie ab. Sobald jedoch der Suppressor beschädigt ist, kommt es zu einem direkten Kurzschluss und der Messkreis wird somit vollständig umgangen. Beim Durchführen des Hochspannungstests registriert das Hochspannungsmessgerät einen Leckstrom von 0,0 mA und besteht den Test. Was die Hipot-Einheit betrifft, bedeutet Null Leckstrom einen unendlichen Isolationswert und das elektrische Gerät hat den Test bestanden. Durch die Durchführung einer einfachen Überprüfung eines Geräts wird ein solches Problem sofort erkannt und der Bediener gewarnt, dass ein Problem mit dem Testsystem vorliegt.

Das obige Beispiel skizziert nur ein mögliches Szenario. Weitere Gefahren sind raue Umgebungsbedingungen wie Hitze und hohe Luftfeuchtigkeit. Im Laufe der Zeit können diese Bedingungen die Messwerte und die Genauigkeit eines Instruments beeinträchtigen. Wenn die Genauigkeit eines Geräts zu weit von den angegebenen Genauigkeitswerten abweicht, ist es möglich, dass das getestete Gerät fehlerhaft besteht oder ausfällt.

Die Durchführung wöchentlicher oder täglicher Überprüfungen aller Produkttests stellt sicher, dass potenzielle Probleme mit der Messschaltung sofort erkannt werden. Durch kleine Schritte bei der Durchführung von Überprüfungen können große Probleme und später sogar Produktrückrufe vermieden werden. Verifizierungsprozesse können im Vorfeld einen anfänglichen Zeitaufwand verursachen, aber der Schaden, der durch das Alternativszenario verursacht werden kann, übersteigt diesen Zeit- und Ressourcenaufwand bei weitem.

Effiziente Verifizierungsprozesse an Prüfplätzen für die elektrische Sicherheit

Routinemäßige Produktsicherheitstests dienen dazu, fehlerhafte Isolierung, unsachgemäße Erdung, lose Verbindungen, defekte Teile, Erdschlüsse in der Ausrüstung, unbewachte spannungsführende Teile und übermäßige Leckströme zu erkennen, die eine potenzielle Stromschlaggefahr darstellen könnten. Das einfache Kurzschließen oder Herstellen einer Unterbrechung zwischen den Messleitungen kann sich als effiziente Methode erweisen, um sicherzustellen, dass die Basisfehlerdetektoren eines Instruments normal funktionieren. Allerdings können solche Methoden nicht alle potenziellen Probleme mit einer Einheit erfassen.

Der Einsatz einfacher Widerstandsnetzwerke und Relais kann für einen Bediener eine einfache Möglichkeit sein, die Funktionalität des Geräts zu überprüfen, indem er das Potenzial über diese Widerstandsnetzwerke abbaut und Grenzwerte so festlegt, dass die Verifizierungstests fehlschlagen. Darüber hinaus ermöglicht der Aufbau eines solchen Netzwerks mit leicht zugänglichen Ports und programmierbarer Steuerung die automatische Durchführung einer Verifizierung bei jedem Verifizierungsprozess. Wenn Bedienern und Technikern eine einfache Möglichkeit zur Überprüfung zur Verfügung gestellt wird, erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, dass Probleme bei der Gerätemessung vor der Produktprüfung erkannt werden.

Abbildung 7 zeigt ein Beispiel einer Testbox, die speziell zur Verifizierung eingesetzt wird.

Abbildung 7: Beispiel einer Testverifizierungsbox

Mit einer solchen Testverifizierungsbox lässt sich ein einfaches, aber effektives Verifizierungsverfahren einrichten, das täglich durchgeführt werden kann. Diese Box besteht aus einer Reihe von Widerständen, die eine bestimmte Menge Leckstrom aufnehmen oder einen festgelegten Widerstandswert haben sollen. In den folgenden Beispielen werden Tests zur Verifizierung für jede Art von elektrischer Sicherheitsprüfung beschrieben.

Im Beispielfeld für die Testüberprüfung gibt es zwei Posten für jede Art von Sicherheitstest, einen Posten für „bestanden“ und den anderen für „nicht bestanden“. Dies wird erreicht, indem separate Widerstandswerte von jedem Pfosten zurück zum RETURN-Pfosten an der Box angeschlossen werden. (Spezifische Feldwerte im Beispieltestverifizierungsfeld pro Testtyp finden Sie in Tabelle 2.)

Tabelle 2: Widerstandswerte und Testeinstellungen der TVB-2-Box

Überprüfung der dielektrischen Widerstandsfähigkeit

Die Prüfspannung für einen bestimmten Hochspannungstest beträgt 1240 VAC. Gemäß Tabelle 1 enthält die Fehlerschaltung einen 120-kΩ-Widerstand und die Pass-Schaltung einen 2-MΩ-Widerstand. Das Hipot-Instrument wäre dann für zwei separate Tests eingestellt. Der erste Test ist ein PASS-Test. Das Hipot-Instrument ist auf 1240 VAC, 10 mA Obergrenze, 2 Sekunden Hochlauf, 1 Sekunde Verweilzeit eingestellt. Das Hochspannungskabel vom Hipot-Instrument wird an die PASS-Klemme am ACW/DCW-Teil der Box angeschlossen, und die Rückleitung wird an die RETURN-Klemme der Box angeschlossen. Mithilfe einer einfachen Berechnung nach dem Ohmschen Gesetz kann ermittelt werden, dass der Leckstrom etwa 620 uA betragen sollte:

Leckstrom (Ic) = 1240 V/2.000.000 Ω = 0,00062 A

Dies sollte zu einem bestandenen Test führen. Der nächste Test ist ein Nichtbestehenstest, bei dem das Hipot-Instrument auf die gleichen Parameter wie beim Bestehenstest eingestellt ist. Das Hochspannungskabel wird dann zur FAIL-Klemme am ACW/DCW-Teil der Prüfbox verlegt. Wenn der Test durchgeführt wird, sollte der Leckstrom etwa 10,3 mA betragen.

Leckstrom (Ic) = 1240 V/120.000 Ω = 0,01033 A

Um die Spezifikation mit den behördlichen Vorschriften einzuhalten, sollte der Test innerhalb von 0,5 Sekunden nach dem Verweilzyklus fehlschlagen. Wenn der Test nicht fehlschlägt, misst das Gerät den Leckstrom nicht richtig und sollte repariert oder kalibriert werden.

Überprüfung der Erdverbindung

Der Erdungsstrom für einen Test beträgt 25 A AC. Unter erneuter Bezugnahme auf Tabelle 1 umfasst die Fehlerschaltung einen 200-mΩ-Widerstand und die Pass-Schaltung einen 50-mΩ-Widerstand. Das Erdungsmessgerät würde dann für zwei separate Tests eingestellt.

Der erste Test ist ein PASS-Test. Das Erdungsgerät ist auf 25 A Wechselstrom, 100 mΩ Obergrenze, 6 V Spannungsabfall, 1 Sek. Hochlauf, 1 Sek. Verweilzeit eingestellt. Die Hochstromleitung von der Erdungseinheit wird an die PASS-Klemme am GB-Teil der Prüfbox angeschlossen, und die Rückleitung wird an die RETURN-Klemme der Box angeschlossen. Wenn der Test durchgeführt wird, sollte der Widerstand etwa 50 mΩ betragen, was zu einem erfolgreichen Test führt.

Der nächste Test ist ein Nichtbestehenstest, bei dem die Erdungseinheit auf die gleichen Parameter wie beim Bestehenstest eingestellt ist. Das Hochstromkabel wird dann zur FAIL-Klemme am GB-Teil der Prüfbox verlegt. Wenn der Test ausgeführt wird, sollte der Widerstand etwa 200 mΩ betragen, was zu einem sofortigen Testfehler führen sollte. Um die Spezifikation mit den behördlichen Vorschriften einzuhalten, sollte der Test innerhalb von 0,5 Sekunden nach dem Verweilzyklus fehlschlagen. Wenn der Test nicht fehlschlägt, misst das Gerät den Widerstandswert nicht richtig und sollte analysiert werden.

Überprüfung des Isolationswiderstands

Die Isolationswiderstandsprüfspannung für dieses Testbeispiel beträgt 500 VDC. Noch einmal unter Bezugnahme auf Tabelle 1 enthält der Fehlerschaltkreis einen 4-MΩ-Widerstand und der Pass-Schaltkreis verwendet einen 1-MΩ-Widerstand. Das Isolationswiderstandsmessgerät wäre dann für zwei getrennte Tests eingestellt.

Der erste Test ist ein PASS-Test. Das IR-Instrument ist auf 500 VDC, 2 MΩ Untergrenze, 2 Sekunden Hochlauf, 1 Sekunde Verweilzeit eingestellt. Das Hochspannungskabel der IR-Einheit wird an den PASS-Anschluss am IR-Teil der Prüfbox angeschlossen, und das Rückleitungskabel wird an den RETURN-Anschluss der Box angeschlossen. Wenn der Test durchgeführt wird, sollte der Widerstandswert etwa 1 MΩ betragen, was zu einem erfolgreichen Test führt.

Der nächste Test ist ein Nichtbestehenstest, bei dem die IR-Einheit auf die gleichen Parameter wie beim Bestehenstest eingestellt ist. Das Hochspannungskabel wird dann zur FAIL-Klemme am IR-Teil der Box verlegt. Wenn der Test ausgeführt wird, sollte der Widerstandswert etwa 4 MΩ betragen und ein sofortiger Fehler gemeldet werden. Um die Spezifikation mit den behördlichen Vorschriften einzuhalten, sollte der Test innerhalb von 0,5 Sekunden nach dem Verweilzyklus fehlschlagen. Wenn der Test nicht fehlschlägt, misst das Gerät den Leckstrom nicht richtig und sollte analysiert werden.

Überprüfung des Leckstroms

Die Überprüfung des Leckstroms ist nicht so genau definiert wie die Überprüfung für andere Testtypen. Die Beispielprüfbox enthält keine Anschlüsse zum Testen der Ableitstromwerte. Dasselbe Konzept kann jedoch übernommen werden, um sicherzustellen, dass ein Leckstrommessgerät innerhalb der angegebenen Werte arbeitet. Da ein Produkt während der Durchführung einer Ableitstromprüfung mit Nennspannung betrieben wird, verfügen die meisten Ableitstrommessgeräte über eine Universalsteckdose (Abbildung 8).

Dadurch kann eine einfache Vorrichtung zur Anpassung an den Steckdosenkasten hergestellt werden. Ein Standardstecker, der in zwei separaten Widerstandswerten endet, ist eine einfache Möglichkeit, eine Testvorrichtung zur Überprüfung des Leckstroms zu erstellen. Da das Leckagemessgerät bei normaler Polarität zwischen Erde und Neutralleiter und bei umgekehrter Polarität zwischen Erde und Leitung misst, können separate Widerstände zwischen Leitung und Erde und Neutralleiter und Erde angeschlossen werden.

Zur Überprüfung des Leckstroms wird beispielsweise ein Stecker mit einem 2-MΩ-Widerstand zwischen Leitung und Erde und einem 200-kΩ-Widerstand zwischen Neutralleiter und Erde verdrahtet. Der erste Leckstromtest ist auf 120 VAC, 60 Hz, 50 uA Obergrenze, umgekehrte Polarität und 5 Sekunden Verweildauer eingestellt. Mit einem 2-MΩ-Widerstand von der Leitung zur Erde sollte der Leckstromwert etwa 60 uA betragen:

Leckstrom (Ic) = 120 V/2.000.000 = 0,00006 A

Dieser Leckstrom sollte zu einem Fehler beim Test führen. Der zweite Test würde unter normalen Polaritätsbedingungen auf einen Fehler prüfen. Der zweite Leckstromtest ist auf 120 VAC, 60 Hz, 550 uA Obergrenze, normale Polarität und 5 Sekunden Verweildauer eingestellt. Bei einem 200-kΩ-Widerstand, der vom Neutralleiter zur Erde geschaltet ist, sollte der Leckstromwert etwa 600 uA betragen, was zu einem Fehler beim Test führt.

Während ein Leckstrommessgerät auch verschiedene andere Relais enthält, besteht die Hauptidee darin, zu zeigen, dass die Leckagedetektoren des Instruments bei übermäßigem Leck ausfallen. Die beiden oben beschriebenen Tests beweisen, ob ein Leckstrommessgerät die Leckagewerte richtig misst.

Automatisierte Testüberprüfung

Die Verwendung einer Testverifizierungsbox ähnlich der in Abbildung 7 dargestellten kann eine effektive Lösung für die Durchführung von Standardverifizierungstests darstellen. In einer Produktionslinie ist es jedoch oft von Vorteil, den Prozess durch Automatisierung weiter zu rationalisieren. Software, die speziell für die Zusammenarbeit mit einer Testverifizierungsbox entwickelt wurde, kann das automatische Herunterladen vorgefertigter Verifizierungstestdateien als Teil einer Testsequenz ermöglichen. Die Verfügbarkeit dieser Verifizierungsdateien bedeutet, dass Benutzer benutzerdefinierte Verifizierungstestroutinen erstellen können, um die Funktionalität des elektrischen Sicherheitstesters vor der Durchführung von Tests zu überprüfen. Die meisten verfügbaren Softwareprogramme bieten eine Reihe vorkonfigurierter Verifizierungsroutinen, einige ermöglichen jedoch auch die Erstellung benutzerdefinierter Verifizierungstestdateien für bestimmte Testanforderungen.

Abschluss

Mit dem Aufkommen der Mikroprozessortechnologie in elektrischen Sicherheitsprüfgeräten ist die Einrichtung von Instrumenten zur Testüberprüfung immer komplexer geworden. Die Zusammenführung der Technologie auf Geräten erfordert eine ausführlichere Testverifizierung als bei alten analogen Geräten. Darüber hinaus enthalten elektrische Sicherheitsprüfgeräte eingebaute Entstörer, die die Schaltkreise der Einheit schützen sollen. Gleichzeitig kann eine Beschädigung solcher Suppressoren zu falschen Messwerten eines Instruments führen.

Einfache Maßnahmen zur Durchführung täglicher Überprüfungen können später viel Ärger und Aufwand ersparen und dazu beitragen, kostspielige Neukonstruktionen oder Produktrückrufe zu vermeiden. Die Verwendung eines Widerstands in Reihe mit dem Ausgang eines elektrischen Sicherheitsprüfgeräts hilft bei der Validierung von Messungen und stellt sicher, dass die Fehlerdetektoren ordnungsgemäß funktionieren. Durch die Einrichtung einer Vorrichtung mit einer Reihe von Widerständen mit kalibrierten Widerstandswerten geht der Verifizierungsprozess noch einen Schritt weiter.

Darüber hinaus ermöglichen mikroprozessorgesteuerte Sicherheitsprüfgeräte die Programmierung und Speicherung von Prüfverfahren. Solche Verfahren können auch mit Arbeitsanweisungen und Datenerfassung ausgestattet werden. Die Verifizierungsmethodik bietet dem Bediener eine einfache Möglichkeit, das Verifizierungstestverfahren zu speichern und täglich Validierungen durchzuführen. Durch die Durchführung regelmäßiger Überprüfungen wird sichergestellt, dass alle Geräte den NRTL-Spezifikationen entsprechen.

Verweise

Nicholas Piotrowski schloss 2006 sein Studium der Elektrotechnik an der University of Wisconsin – Madison ab und begann 2007 bei Associated Research zu arbeiten. Bei Associated Research war er als Anwendungsingenieur, Marktentwicklungsingenieur, technischer Projektleiter und von Anfang an tätig 2016 wurde er Produktmanager und ist dort für die Entwicklung neuer Produkte verantwortlich. Er ist unter [email protected] erreichbar.

Prüfung der elektrischen SicherheitNicholas Pitrowskinick PiotrowskiÜberprüfung

Nicholas Piotrowski schloss 2006 sein Studium der Elektrotechnik an der University of Wisconsin – Madison ab und begann 2007 bei Associated Research zu arbeiten. Bei Associated Research arbeitete er als Anwendungsingenieur, Marktentwicklungsingenieur, technischer Projektleiter und Seit 2016 ist er als Produktmanager für die Entwicklung neuer Produkte verantwortlich.

Bezüglich des dielektrischen Widerstandstests sagte Herr Piotrowski:

„Die Logik hinter der Durchführung eines solchen Tests besteht darin, dass das Gerät, wenn es der Kraft eines hohen Potenzials für kurze Zeit standhält, in der Lage sein sollte, bei Nennspannung zu arbeiten, ohne dass für den Benutzer eine Stromschlaggefahr besteht.“

Vor fünfzig Jahren war dies der Grund für den dielektrischen Widerstandstest mit 2 V + 1000.

Zu diesem Zeitpunkt haben wir transiente Spannungen noch nicht berücksichtigt und es wurden nur wenige Veröffentlichungen zu diesem Thema veröffentlicht. Der Test sollte vielmehr lediglich zeigen, dass die Isolierung einen Spielraum hatte.

Heute wissen wir, dass transiente Spannungen normal sind. Transiente Spannungen wurden erforscht und zahlreiche Veröffentlichungen wurden veröffentlicht. Noch wichtiger ist, dass Forscher eine transiente Wellenform für den ungünstigsten Fall und eine transiente Spannung für den ungünstigsten Fall standardisiert haben. Wir verwenden nicht mehr den 2V+1000-Wert, sondern einen der in IEC 60664-1 veröffentlichten Werte. Durch die Verwendung der in IEC 60664-1 veröffentlichten Werte können wir sicher sein, dass die Isolierung nicht versagt, wenn sie einer vorübergehenden Überspannung ausgesetzt wird.

Richard NuteBend, [email protected]

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