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Elektrischer Sicherheitstest / Electrical Safety Compliance Test

Unter dem Thema „Elektrischer Sicherheitstest“ fassen wir Prüfverfahren zusammen, mit deren Hilfe in der Produktvalidierung und der laufenden Fertigung die Sicherheit des Bedieners beim Umgang mit dem Produkt gewährleistet werden kann. Die Prüfungen sind immer dann relevant, wenn ein Produkt mit Spannungen über 60V DC oder 25V AC versorgt wird, oder seinerseits für den Bediener potentiell gefährliche Spannungen abgeben kann. Viele unserer Kunden sprechen auch von "VDE Tester", wenn es um Tests zur elektrischen Sicherheit geht.

Für verschiedene Märkte und Produktkategorien existieren entsprechende Normen (EN, IEEE, UL, CSA), in denen die durchzuführenden Prüfungen im Detail beschrieben werden. Eine Zuordnung der Prüfgeräte zu den entsprechenden Normen finden Sie in der Associated Research Normenübersicht.

Ein weiteres Anwendungsfeld für die hier vorgestellten Geräte ist die Materialprüfung, wenn z.B. die Durchschlagsfestigkeit von Isolationsmaterialien geprüft werden soll. Außerdem sind wir für alle Geräte von Associated Research, Associated Power und SCI das europaweite Zentrum für Kalibrierung und Reparatur

Die verwendeten Prüfverfahren lassen sich in folgende Kategorien einordnen:

Hochspannungsprüfung

Bei der Hochspannungsprüfung, auch „Hipot Test“ „HV Prüfung“ oder „Dielectric Widthstand Test“ genannt, wird eine Isolationsbarriere im Prüfling mit einer AC- oder DC Hochspannung beaufschlagt und der fließende Leckstrom gemessen. Wenn die Isolationsbarriere zusammenbricht, fließt schlagartig ein großer Strom, der nur durch das Prüfgerät begrenzt wird. Die von uns vertriebenen HV-Tester schalten im Falle eines Durchbruchs bei einem einstellbaren Grenzwert ab.

Besonders im Fall der AC-Hochspannungsprüfung kann der Strom, den das Prüfgerät liefern kann, wichtig sein. Beim Umladen der Filterkondensatoren im Netzteil des Prüflings fließt immer ein gewisser Leckstrom, der vom Prüfgerät bereitgestellt werden muss, um die eingestellte Prüfspannung zu erreichen. Einige Normen fordern hier Geräte, die bis zu 500VA liefern können.

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Messung des Isolationswiderstandes

Die Messung des Isolationswiderstandes ist ein Spezialfall der Hochspannungsprüfung. Hierbei wird aus angelegter Spannung und fließendem Strom der Isolationswiderstand berechnet. Die Prüfung des Isolationswiderstands erfolgt typischerweise bei Spannungen bis 1kV.

Ground Bond Test / Schutzleiterpüfung / PE Prüfung / Ground Continuity

Ziel des Ground Bond Tests ist die Verifikation der Erdung von Prüflingen der Schutzklasse 1. Bei diesen Geräten besteht eine elektrische Verbindung zwischen Gehäuseteilen und/oder inneren Bauelementen und dem Erdleiter (PE) des Netzanschlusses. Er wird hinsichtlich Niederohmigkeit und Stromtragfähigkeit getestet.Je nach anzuwendender Norm kann ein „Ground Continuity Check“ durchgeführt werden, bei dem ein definierter Strom (typisch im Bereich <1A) eingeprägt und der Übergangswiderstand gemessen wird.Höhere Anforderungen werden beim „Ground Bond Test“ gestellt. Hier wird die Erdverbindung mit einem Strom beaufschlagt, der grösser ist als der größte Strom, der bei einem Gerätefehler fließen kann. Häufig wird mit Strömen von 30-40A gearbeitet, in Ausnahmefällen werden auch bis zu 60A gefordert. Der Prüfling wird über einen definierten Zeitraum (Dwell Time) bestromt, die Zeit ist so bemessen, dass bei unzureichender Erdung die Erdverbindung durch den Strom zerstört werden kann und der Übergangswiderstand entsprechend ansteigt.

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Multifunktions-Sicherheitstester: Prüfung auf Leckströme / Leakage Test

Prüfungen zu Leck- und Ableitstrom werden bei normalem Betrieb des Prüflings, häufig mit erhöhter Betriebsspannung, durchgeführt. Der über den Bediener oder den Schutzleiter abfließende Strom wird unter verschiedenen Fehlerbedingungen gemessen und darf die in der jeweiligen Norm geforderten Grenzen nicht übersteigen. Folgende Fehlerbedingungen werden in allen Kombinationsmöglichkeiten abgeprüft:

  • Normaler Betrieb
  • Aufgetrennte Verbindung zum Schutzleiter
  • Aufgetrennte Verbindung zum N-Leiter
  • Vertauschung von N und L

Im Bereich der Medizinelektronik werden zusätzlich die Leckströme über Patientenanschlüsse (z.B. EKG Elektroden), sowie Leckströme zwischen zwei am Patienten angeschlossenen Geräten (Mains on Applied Parts) verifiziert.

Die verschiedenen benötigten Signalpfade und die Beschaltung der von der jeweiligen Norm geforderten Gewebenachbildung werden mit Hilfe des im Tester integrierten Line-Leakage Moduls und ggf. externen HV-Schalteinheiten realisiert. Basierend auf der gewählten Gewebenachbildung fließt ein Ersatzableitstrom.

Die für den Test benötigte Versorgung des Prüflings kann entweder über eine externe AC Quelle, oder über den Tester selbst erfolgen. Die Associated Research Geräte Omnia II 8207 und 8257 verfügen hierfür über eine integrierte 500VA AC-Quelle. Der Einsatz einer AC Quelle bietet den Vorteil, dass Versorgungsspannung und Netzfrequenz entsprechend den Anforderungen der verschiedenen internationalen Normen programmiert werden können.

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Funktionstest bei Betriebsspannung / Functional Run Test

Nach Durchführung der oben beschriebenen sicherheitsrelevanten Tests wird häufig ein Funktionstest des Prüflings mit Betriebsspannung durchgeführt. Ziel ist hierbei, Beschädigungen durch die vorangegangenen Tests aufzudecken. Während des Tests wird typischerweise die Stromaufnahme und der Leistungsfaktor (Power Factor) gemessen.

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Sichere Arbeitsplatzgestaltung durch Prüfhauben

Die Norm EN50191 „Einrichten und Betreiben elektrischer Prüfanlagen“ beschreibt die Anforderungen an die Arbeitsplatzgestaltung für Prüfplätze, an denen mit gefährlichen Spannungen gearbeitet wird.

Ausschlaggebend für die Relevanz der Norm sind Spannungen >60V DC oder >25V AC und

  • Ströme über 3mA AC bzw. 12mA DC
  • Gespeicherte elektrische Energie >350mJ

Für die Gestaltung solcher Arbeitsplätze entwickelte LXinstruments unter anderem einen HV-Prüfwagen bzw. Prüfkäfig mit entsprechender Sicherheitsausstattung, sowie weiteres Zubehör für die Gestaltung sicherer Arbeitsplätze.

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