Lernfeld 6 · Prüfung Teil 1

Prüfen elektrischer Maschinen

Elektrische Maschinen prüfen: Wicklungswiderstand, Isolationswiderstand und Polarisationsindex, Spannungsprüfung, Stoßspannung, Erwärmungslauf.

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Darum geht es

Jede neu gefertigte oder neu gewickelte Maschine wird geprüft, bevor sie ausgeliefert wird. Bei der Stückprüfung misst du zuerst die Wicklungswiderstände aller Stränge mit der Vierleitermethode. Die Werte müssen untereinander fast gleich sein, größere Abweichungen deuten auf eine falsche Windungszahl, einen Windungsschluss oder eine schlechte Verbindung. Danach misst du den Isolationswiderstand mit Gleichspannung. Der Polarisationsindex, das Verhältnis der Werte nach 10 und nach 1 Minute, zeigt, ob die Wicklung trocken und sauber ist.

Erst wenn die Isolation in Ordnung ist, folgt die Spannungsprüfung nach DIN EN 60034-1: Eine erhöhte Wechselspannung liegt eine Minute zwischen Wicklung und Gehäuse, bei 400-V-Motoren 1800 V. Wird sie wiederholt, sind nur noch 80 % erlaubt. Die Prüfung ist lebensgefährlich und findet nur an abgesperrten Prüfplätzen statt; danach wird die Wicklung entladen. Einen Windungsschluss innerhalb eines Strangs findest du mit der Stoßspannungsprüfung, bei der die Ausschwingkurven der Stränge verglichen werden.

Zum Schluss läuft der Motor im Leerlauf, du kontrollierst Drehrichtung, Leerlaufstrom, Geräusch und Schwingungen. Bei der Typprüfung einer neuen Baureihe kommt ein Erwärmungslauf hinzu. Die Erwärmung bestimmst du über den Anstieg des Wicklungswiderstands, das ergibt die mittlere Temperatur der ganzen Wicklung.

Das solltest du dir merken

Isolationswiderstand vor der Spannungsprüfung messen.
Prüfspannung neuer Motoren 1000 V + 2 · U_N, mindestens 1500 V, eine Minute.
Wiederholte Spannungsprüfungen nur mit 80 % der Prüfspannung.
Windungsschluss findet die Stoßspannungsprüfung, nicht die Isolationsmessung.
Erwärmung über den Widerstand ergibt die mittlere Wicklungstemperatur.

Formeln

Prüfspannung der Wicklungsprüfung: $U_{P} = 1000 V + 2 \cdot U_{N}$; $U_{N}$ Bemessungsspannung in V, mindestens 1500 V, Wechselspannung für 1 min
Polarisationsindex: $PI = \frac{R _{10 min}}{R _{1 min}}$; Isolationswiderstand nach 10 min und nach 1 min, ohne Einheit
Erwärmung nach dem Widerstandsverfahren: $Δ ϑ = \frac{R _{2} - R _{1}}{R _{1}} \cdot (235 + ϑ_{1}) + ϑ_{1} - ϑ_{a}$; $R_{1}$ kalt bei $ϑ_{1}$ , $R_{2}$ warm, $ϑ_{a}$ Kühlmitteltemperatur, 235 für Kupfer
Strangwiderstand aus Klemmenmessung: $R_{Str, Y} = \frac{R _{K}}{2}, R_{Str, Δ} = \frac{3}{2} \cdot R_{K}$; $R_{K}$ zwischen zwei Netzklemmen gemessener Widerstand

Typische Fehler in der Prüfung

Die Spannungsprüfung vor der Isolationsmessung an einer feuchten Wicklung durchgeführt.
Den Polarisationsindex als Kehrwert gebildet.
Im Dreieck den Klemmenwiderstand wie im Stern halbiert.
Die Wicklung nach der Spannungsprüfung nicht entladen.

Tipps aus der Werkstatt

Erst messen, dann drücken: Den Isolationswiderstand immer vor der Spannungsprüfung bestimmen, sonst schlägt eine feuchte Wicklung durch. Prüfspannung neuer Motoren 1000 V plus doppelte Bemessungsspannung, jede Wiederholung nur noch mit 80 %.

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15 Aufgaben zu „Prüfen elektrischer Maschinen“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Elektroniker/-in für Maschinen und Antriebstechnik, Lernfeld 6 (Elektrische Maschinen herstellen und prüfen); DIN EN 60034-1. Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.