DIN EN 60243-2 | Prüfung Elektrische Durchschlagfestigkeit
Elektrische Durchschlagfestigkeit fester Isolierstoffe: Prüfung mit Gleich- und Wechselspannung nach IEC 60243-2
Die Wahl der Prüfspannung – Gleich- oder Wechselspannung – bei der Untersuchung fester Isolierstoffe ist entscheidend für die Beurteilung ihrer elektrischen Eigenschaften. Beide Spannungstypen beeinflussen die elektrische Beanspruchung und die Durchschlagfestigkeit auf unterschiedliche Weise, abhängig von der Beschaffenheit des Probekörpers und der Prüfmethodik.
Elektrische Beanspruchung bei Wechselspannung
Bei nicht homogenen Probekörpern wird die elektrische Beanspruchung im Inneren hauptsächlich durch den kapazitiven Scheinwiderstand bestimmt. Dies führt zu einer potenzialverteilung, die von den kapazitiven Eigenschaften des Materials geprägt ist.
Einfluss von Gleichspannung
- Ansteigende Gleichspannung: Zu Beginn der Spannungssteigerung wirkt die Potenzialverteilung ebenfalls kapazitiv, wobei die Geschwindigkeit der Spannungsänderung eine zentrale Rolle spielt.
- Stationärer Zustand: Bei dauerhafter Gleichspannungsbeanspruchung stellt sich ein ohmscher Zustand ein, in dem die Potenzialverteilung durch den elektrischen Widerstand des Materials bestimmt wird.
Aus der Beaufschlagung mit Gleichspannung resultieren folgende Ströme:
- Kapazitiver Strom
- Nachladestrom (elektrische Absorption)
- Ableitstrom
- Teilentladungsstrom (bei spezifischen Bedingungen)
Bei Werkstoffen mit Schichtaufbau oder Materialübergängen beeinflussen zusätzlich Grenzflächenladungen die Potenzialverteilung. Diese Polarisationseffekte können lokale elektrische Felder erzeugen, die Teilentladungen oder sogar Durchschläge begünstigen.
Vergleich der Durchschlagspannung
Die Durchschlagspannung bei Gleichspannung ist für die meisten Werkstoffe höher als bei Wechselspannung. Insbesondere für nicht homogene Materialien kann die Durchschlagspannung bei Gleichspannung bis zum Dreifachen der Wechselspannung betragen.
Anforderungen nach IEC 60243-2
Teil 2 der Normenreihe IEC 60243 ergänzt die allgemeinen Anforderungen aus IEC 60243-1 und legt spezifische Verfahren zur Bestimmung der elektrischen Durchschlagfestigkeit unter Gleichspannungsbeanspruchung fest. Dabei werden auch Prüfmethoden zur Messung der Durchschlagspannung entlang der Oberfläche von Isolierstoffen beschrieben.
Diese Norm ist essenziell für die Bewertung der elektrischen Belastbarkeit fester Isolierstoffe, insbesondere für Anwendungen, bei denen hohe Gleichspannungen oder heterogene Materialstrukturen eine Rolle spielen.
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