Polarisationsindex PI und DAR: Isolationszustand richtig auswerten

→ Produktkategorie: Elektrische Mess- und Prüfgeräte

 

Ein einzelner Isolationswiderstand von beispielsweise 500 MΩ sagt zunächst nur aus, welchen Widerstand das Isolationssystem zu einem bestimmten Zeitpunkt, bei einer bestimmten Prüfspannung und unter den aktuellen Temperatur- und Umgebungsbedingungen besitzt.

Für die Zustandsbewertung von Motoren, Generatoren, Transformatoren und anderen größeren Isolationssystemen kann deshalb zusätzlich interessant sein, wie sich der Isolationswiderstand während einer länger angelegten Gleichspannungsprüfung verändert.

Genau hier setzen der Polarisationsindex PI und das Dielectric Absorption Ratio DAR an.

Beim klassischen PI-Test wird der Isolationswiderstand nach einer Minute mit dem Widerstand nach zehn Minuten verglichen:

PI = R10 min / R1 min

Beim häufig verwendeten DAR-Verfahren erfolgt der Vergleich bereits nach 30 und 60 Sekunden:

DAR = R60 s / R30 s

Bei vielen intakten festen Isolationssystemen steigt der gemessene Widerstand während der Prüfzeit deutlich an, weil kapazitive Lade- und Polarisationsströme mit der Zeit abklingen. Feuchtigkeit, leitfähige Verschmutzungen oder andere Leckpfade können diesen Anstieg abschwächen.

PI und DAR dürfen jedoch nicht als universelle Gut-/Schlecht-Werte für jedes Betriebsmittel betrachtet werden. Isolationsmaterial, Maschinenbauart, Temperatur, Prüfspannung, vorheriger Betriebszustand und Hersteller- beziehungsweise Normvorgaben müssen in die Bewertung einbezogen werden.

Geeignete Prüfgeräte finden Sie unter elektrische Mess- und Prüfgeräte bei ICS Schneider.

Warum verändert sich der Isolationswiderstand während der Messung?

Bei einer Isolationsmessung wird eine definierte Gleichspannung zwischen elektrisch voneinander getrennten Teilen angelegt.

Beispielsweise zwischen:

• Motorwicklung und Motorgehäuse,
• verschiedenen Wicklungssystemen,
• Transformatorwicklung und Erde,
• Primär- und Sekundärwicklung.

Der Isolationsprüfer misst den fließenden Strom und berechnet daraus:

R = U / I

Unmittelbar nach dem Anlegen der Prüfspannung besteht dieser Strom jedoch nicht nur aus dem eigentlichen dauerhaften Leckstrom.

Das Isolationssystem verhält sich zusätzlich:

• kapazitiv,
• dielektrisch,
• zeitabhängig.

Dadurch verändert sich der Gesamtstrom während der ersten Sekunden und Minuten der Messung.

Welche Stromanteile fließen während der Isolationsprüfung?

Vereinfacht kann der gemessene Gesamtstrom in mehrere Komponenten unterteilt werden:

Igesamt = Ikapazitiv + IAbsorption + ILeck

Kapazitiver Ladestrom

Wicklungen, Leiter und geerdete Gehäuseteile bilden gegeneinander elektrische Kapazitäten.

Beim Anlegen der Gleichspannung werden diese zunächst geladen.

Der kapazitive Ladestrom ist unmittelbar nach dem Start vergleichsweise hoch und nimmt anschließend schnell ab.

Absorptions- beziehungsweise Polarisationsstrom

Im Isolierstoff laufen unter dem elektrischen Feld Polarisationsvorgänge ab.

Dieser Stromanteil nimmt langsamer ab als der rein kapazitive Ladestrom.

Leckstrom

Der verbleibende Leitstrom durch beziehungsweise über die Isolation wird wesentlich durch:

• Isolationszustand,
• Feuchtigkeit,
• Verschmutzung,
• Temperatur,
• Oberflächenzustand

beeinflusst.

Bei guter Isolation

nehmen Lade- und Absorptionsstrom während der Messung deutlich ab.

Der Gesamtstrom sinkt und der daraus berechnete Isolationswiderstand steigt.

Bei starken Leckpfaden

dominiert dagegen der Leckstrom.

Der Widerstand verändert sich über die Zeit dann möglicherweise wesentlich weniger.

Was ist der Polarisationsindex PI?

Der Polarisationsindex ist ein Verhältnis zweier Isolationswiderstände, die während derselben kontinuierlichen Prüfung gemessen werden.

Üblicherweise gilt:

PI = R10 min / R1 min

Beispiel

Nach einer Minute werden gemessen:

R1 min = 500 MΩ

Nach zehn Minuten:

R10 min = 1.500 MΩ

Damit ergibt sich:

PI = 1.500 MΩ / 500 MΩ

also:

PI = 3,0

Was sagt der Wert aus?

Der Widerstand ist während der Prüfzeit auf das Dreifache gestiegen.

Bei einem dafür geeigneten Isolationssystem spricht ein solcher Verlauf grundsätzlich für eine deutlich ausgeprägte zeitabhängige Polarisation und einen im Verhältnis geringen stationären Leckstrom.

Die endgültige Bewertung muss jedoch anhand der für das konkrete Betriebsmittel geltenden Kriterien erfolgen.

Was ist DAR?

DAR steht für:

Dielectric Absorption Ratio

und basiert auf demselben Grundprinzip wie der PI-Test.

Die Messdauer ist jedoch wesentlich kürzer.

Eine häufig verwendete Definition lautet:

DAR = R60 s / R30 s

Beispiel

Nach 30 Sekunden:

R30 s = 420 MΩ

Nach 60 Sekunden:

R60 s = 590 MΩ

Damit:

DAR = 590 / 420

also ungefähr:

DAR = 1,40

Vorteil des DAR

Die Prüfung dauert nur etwa eine Minute.

Sie eignet sich deshalb gut für:

• schnelle Zustandsprüfungen,
• Wiederholungsmessungen,
• Wartung mit begrenztem Zeitfenster.

Nachteil

Da nur die ersten 60 Sekunden betrachtet werden, bildet DAR die längerfristigen Polarisationsvorgänge weniger vollständig ab als ein zehnminütiger PI-Test.

PI und DAR im direkten Vergleich

Kriterium	DAR	PI
Typische Messzeiten	30 s und 60 s	1 min und 10 min
Prüfdauer	ca. 1 Minute	10 Minuten
Grundprinzip	zeitabhängiges Widerstandsverhältnis	zeitabhängiges Widerstandsverhältnis
Geeignet für schnelle Prüfung	sehr gut	eingeschränkt
Langzeitverhalten der Polarisation	nur teilweise erfasst	deutlich besser erfasst
Temperaturänderung während der Einzelprüfung	normalerweise gering	normalerweise gering
Trendbewertung	möglich	besonders sinnvoll

Wie werden PI- und DAR-Werte grundsätzlich interpretiert?

Als allgemeine Orientierung werden in der Fachliteratur häufig folgende Bereiche genannt.

Polarisationsindex PI

PI	Allgemeine Orientierung
< 1	auffällig beziehungsweise problematisch
1 … 2	weiter untersuchen beziehungsweise anwendungsspezifisch bewerten
2 … 4	bei vielen festen Isolationssystemen guter Bereich
> 4	hohes Verhältnis; Anwendung und Isolationssystem berücksichtigen

DAR

Für das Verhältnis:

R60 s / R30 s

werden häufig Werte oberhalb von ungefähr:

1,3 … 1,4

als Hinweis auf einen deutlichen Widerstandsanstieg betrachtet.

Diese Tabellen sind lediglich allgemeine Orientierungswerte. Maßgeblich sind die Herstellerangaben, die einschlägige Prüfvorschrift, die Art des Isolationssystems und die historische Entwicklung des konkreten Betriebsmittels.

Warum dürfen allgemeine Grenzwerte nicht blind übernommen werden?

Ein PI von:

1,2

ist nicht bei jedem Betriebsmittel automatisch schlecht.

Genauso ist ein PI von:

4,5

nicht bei jedem Betriebsmittel automatisch optimal.

Das Ergebnis hängt unter anderem ab von

• Isolationsmaterial,
• Alter und Konstruktion,
• Kapazität des Prüflings,
• Feuchtegehalt,
• Oberflächenverschmutzung,
• Temperatur,
• Prüfspannung.

Moderne Isolationssysteme

können ein anderes Polarisationsverhalten besitzen als ältere:

• harzgetränkte Wicklungen,
• papierbasierte Systeme,
• klassische Lackisolationen.

Deshalb sollte ein einzelner Tabellenwert niemals die einzige Entscheidungsgrundlage für:

• Weiterbetrieb,
• Trocknung,
• Reinigung,
• Reparatur

sein.

PI-Messung an Motoren und Generatoren

Der Polarisationsindex wird besonders häufig bei elektrischen Maschinen mit größeren Wicklungsisolationssystemen eingesetzt.

Dazu gehören:

• Motoren,
• Generatoren,
• größere Antriebe.

Typische Prüfung

Eine Wicklung beziehungsweise die zusammengefassten Wicklungen werden gegen das geerdete Maschinengehäuse geprüft.

Während der gesamten zehnminütigen Messung bleibt dieselbe Prüfspannung angelegt.

Der Isolationsprüfer speichert beziehungsweise ermittelt:

R1 min

und:

R10 min

.

Der Vorteil

Die Messung bewertet nicht nur die absolute Höhe des Isolationswiderstands, sondern zusätzlich dessen zeitlichen Verlauf.

Dadurch kann beispielsweise eine Wicklung mit:

800 MΩ nach 1 Minute

anders bewertet werden als eine andere Wicklung, die ebenfalls:

800 MΩ

erreicht, aber bereits nach wenigen Sekunden auf diesem Wert stagniert.

PI und DAR an Transformatoren

Auch bei Transformatoren können zeitabhängige Isolationsmessungen wertvolle Zusatzinformationen liefern.

Je nach Transformator und Prüfvorschrift können beispielsweise untersucht werden:

• Hochspannungswicklung gegen Erde,
• Niederspannungswicklung gegen Erde,
• Hochspannungswicklung gegen Niederspannungswicklung.

Besonders wichtig

Ein Transformator bildet ein komplexes Isolationssystem aus:

• Wicklungen,
• Feststoffisolation,
• gegebenenfalls Isolierflüssigkeit,
• Durchführungen,
• Kern und Gehäuse.

Die Interpretation eines PI- oder DAR-Wertes muss deshalb zur Transformatorbauart passen.

Besonderheit bei ölgefüllten Transformatoren

Bei ölgefüllten Transformatoren ist besondere Vorsicht bei pauschalen PI-Grenzwerten erforderlich.

Flüssige Isolation zeigt ein anderes dielektrisches Verhalten als viele feste Isolationssysteme.

Ein PI nahe 1

muss bei einem solchen System daher nicht dieselbe Bedeutung besitzen wie bei einer klassischen Motorwicklung.

Für ölgefüllte Transformatoren sollten PI und DAR deshalb nur entsprechend:

• Herstellervorgaben,
• Transformatorbauart,
• geltender Prüfvorschrift,
• historischer Messwerte

interpretiert werden.

Die häufig genannte Faustregel „PI muss größer als 2 sein“ darf insbesondere nicht ungeprüft auf jedes Transformator-Isolationssystem übertragen werden.

Wie wirken Feuchtigkeit und Verschmutzung auf den PI?

Feuchtigkeit und leitfähige Verschmutzungen erhöhen häufig den Leckstrom.

Dadurch bleibt ein größerer Anteil des Gesamtstroms auch nach längerer Prüfzeit bestehen.

Beispiel für eine trockene, saubere Isolation

Nach einer Minute:

400 MΩ

Nach zehn Minuten:

1.200 MΩ

Ergebnis:

PI = 3,0

Beispiel für eine auffällige Isolation

Nach einer Minute:

400 MΩ

Nach zehn Minuten:

500 MΩ

Ergebnis:

PI = 1,25

Obwohl beide Prüfungen nach einer Minute denselben absoluten Widerstand zeigen, ist ihr zeitliches Verhalten deutlich unterschiedlich.

Genau darin liegt der zusätzliche Informationswert des PI-Tests.

Welchen Einfluss hat die Temperatur?

Der absolute Isolationswiderstand ist stark temperaturabhängig.

Bei höherer Temperatur

ist der Isolationswiderstand vieler Isolierstoffe niedriger.

Bei niedrigerer Temperatur

ist er entsprechend höher.

Deshalb können zwei absolute Widerstandswerte nur sinnvoll miteinander verglichen werden, wenn die Temperatur berücksichtigt wird.

PI und DAR reduzieren diesen Einfluss teilweise

Da beide Widerstandswerte während derselben Messung und innerhalb eines vergleichsweise kurzen Zeitraums aufgenommen werden, bleibt die Temperatur des Prüflings normalerweise annähernd konstant.

Der Quotient ist deshalb weniger temperaturempfindlich als ein Vergleich zweier einzelner Isolationswiderstände, die an unterschiedlichen Tagen und Temperaturen aufgenommen wurden.

PI und DAR sind jedoch nicht grundsätzlich vollständig temperaturunabhängig. Für eine belastbare Zustandsüberwachung sollte die Temperatur weiterhin dokumentiert werden.

Warum ist die Trendbewertung häufig wichtiger als ein Einzelwert?

Besonders wertvoll wird die Isolationsprüfung, wenn wiederkehrende Messungen unter vergleichbaren Bedingungen durchgeführt werden.

Beispiel

Prüfung	R nach 1 min	R nach 10 min	PI
Jahr 1	1,2 GΩ	3,6 GΩ	3,0
Jahr 2	1,0 GΩ	2,8 GΩ	2,8
Jahr 3	750 MΩ	1,65 GΩ	2,2
Jahr 4	520 MΩ	780 MΩ	1,5

Jede einzelne Messung kann zunächst noch einen relativ hohen absoluten Widerstand zeigen.

Der langfristige Verlauf zeigt jedoch:

• sinkenden Isolationswiderstand,
• abnehmenden PI,
• zunehmend flacheren Widerstandsanstieg.

Eine solche Entwicklung kann für die Instandhaltung wesentlich aussagekräftiger sein als die Frage, ob ein einzelner Wert eine allgemeine Mindestgrenze überschreitet.

Prüfspannung richtig auswählen

PI und DAR definieren das zeitliche Auswerteverfahren.

Sie legen nicht automatisch die richtige Prüfspannung fest.

Die Prüfspannung muss abhängig von:

• Nennspannung,
• Maschinen- beziehungsweise Transformatorbauart,
• Isolationssystem,
• Herstellerangaben,
• anzuwendender Norm oder Prüfanweisung

gewählt werden.

Eine höhere Prüfspannung ist nicht automatisch besser

Die Isolation soll unter definierten Bedingungen beurteilt und nicht unnötig überbeansprucht werden.

Insbesondere angeschlossene:

• Frequenzumrichter,
• Temperatursensoren,
• Messumformer,
• Überspannungsschutzkomponenten,
• elektronische Baugruppen

müssen vor der Prüfung entsprechend den Herstelleranforderungen berücksichtigt beziehungsweise gegebenenfalls abgetrennt werden.

Prüfling richtig vorbereiten

Vor einer PI- oder DAR-Messung muss das Betriebsmittel vollständig spannungsfrei sein.

Vor der Prüfung

• freischalten,
• gegen Wiedereinschalten sichern,
• Spannungsfreiheit feststellen,
• angeschlossene Elektronik beurteilen und gegebenenfalls trennen,
• Prüfanschlüsse eindeutig festlegen,
• Prüfling gegebenenfalls ausreichend abkühlen lassen,
• Temperatur dokumentieren.

Vor einer Wiederholungsmessung

sollten möglichst dieselben Bedingungen hergestellt werden wie bei früheren Messungen.

Dazu gehören:

• gleiche Prüfspannung,
• gleiche Anschlusskonfiguration,
• gleiche Messdauer,
• vergleichbarer thermischer Zustand.

Motor technisch korrekt anschließen

Bei einem abgeschalteten und sicher getrennten Drehstrommotor kann beispielsweise die gesamte Wicklung gegen das Motorgehäuse geprüft werden.

Typische Messverbindung

Die Wicklungsanschlüsse werden entsprechend der vorgesehenen Prüfmethode zusammengefasst.

Eine Prüfleitung des Isolationsmessgerätes wird mit den zu prüfenden Wicklungen verbunden.

Die zweite Prüfleitung wird mit:

Motorgehäuse / Schutzleiterpotential

verbunden.

Wichtig

Der Motor muss elektrisch von:

• Netz,
• Frequenzumrichter,
• Softstarter,
• anderen elektronischen Geräten

getrennt sein, wenn diese die Prüfspannung nicht vertragen.

Welche Wicklungen einzeln oder gemeinsam geprüft werden, richtet sich nach Maschine und Prüfvorgabe.

Transformator technisch korrekt anschließen

Auch beim Transformator hängt die Prüfverbindung von der gewünschten Isolationsstrecke ab.

Beispielsweise

Hochspannungswicklung → Erde

oder:

Niederspannungswicklung → Erde

oder:

Hochspannungswicklung → Niederspannungswicklung

.

Die jeweils nicht zur Prüfstrecke gehörenden Anschlüsse müssen entsprechend dem vorgeschriebenen Prüfverfahren verbunden beziehungsweise geerdet werden.

Die Anschlusskonfiguration sollte bei jeder Messung dokumentiert werden. Andernfalls sind spätere Trendvergleiche nur eingeschränkt aussagekräftig.

Warum müssen die Prüfzeiten exakt eingehalten werden?

Der PI ist nur dann korrekt vergleichbar, wenn tatsächlich dieselben Zeitpunkte verwendet werden.

Für die klassische Definition:

R1 min

und:

R10 min

.

Eine Ablesung nach:

45 Sekunden

und:

8 Minuten

ergibt einen anderen Quotienten und ist nicht derselbe PI.

Automatische PI-/DAR-Funktionen

sind deshalb praktisch, weil das Prüfgerät:

• die Messzeit überwacht,
• die Widerstandswerte zu den korrekten Zeitpunkten erfasst,
• den Quotienten automatisch berechnet.

Dies reduziert Bedienfehler bei wiederkehrenden Prüfungen.

Kapazitive Ladezeit berücksichtigen

Große Motoren, Generatoren und Transformatoren können eine erhebliche elektrische Kapazität besitzen.

Nach Beginn der Prüfung muss der Isolationsprüfer diese zunächst auf die gewählte Gleichspannung laden.

Bei hoher Kapazität kann

• die Prüfspannung langsamer ansteigen,
• der anfängliche Strom höher sein,
• der Widerstand zunächst stark ansteigen.

Für große Prüflinge ist deshalb nicht nur der maximale Widerstandsmessbereich wichtig.

Auch:

• Ladestrom,
• Stabilität der Prüfspannung,
• Kapazitätsfähigkeit des Prüfgerätes

sind relevante Auswahlkriterien.

Prüfling nach der Messung sicher entladen

Während einer zehnminütigen PI-Messung kann ein großes Isolationssystem eine erhebliche elektrische Ladung speichern.

Nach Abschalten der Prüfspannung ist der Prüfling deshalb nicht zwangsläufig sofort spannungsfrei.

Geeignete Isolationsprüfer

entladen den Prüfling nach der Messung kontrolliert.

Während der Entladung

• Prüfleitungen angeschlossen lassen,
• Prüfanschlüsse nicht berühren,
• Restspannung beobachten,
• vollständige Entladung abwarten.

Bei großen elektrischen Maschinen beziehungsweise Transformatoren können zusätzlich die vorgeschriebenen Erdungsmaßnahmen erforderlich sein.

Die Prüfung ist sicherheitstechnisch erst beendet, wenn der Prüfling wieder in einen nachgewiesen ungefährlichen Zustand gebracht wurde.

Wann ist ein Guard-Anschluss sinnvoll?

Bei sehr hohen Isolationswiderständen können Oberflächenleckströme das Messergebnis beeinflussen.

Beispielsweise durch:

• Staub,
• Feuchtigkeit,
• verschmutzte Isolatoren,
• Kriechströme über Oberflächen.

Ein Guard-Anschluss

kann bei dafür geeigneten Prüfgeräten bestimmte unerwünschte Oberflächenströme am eigentlichen Messpfad vorbeiführen.

Dadurch lässt sich gezielter der Widerstand der gewünschten Isolationsstrecke bestimmen.

Der Guard-Anschluss muss jedoch passend zum Prüfling und zur vorgesehenen Messung verwendet werden.

Praxisbeispiel: PI-Messung an einem Motor

Ein größerer Industriemotor wird im Rahmen einer turnusmäßigen Wartung geprüft.

Prüfbedingungen

• Motor vollständig vom Netz und Frequenzumrichter getrennt,
• Wicklungen entsprechend Prüfvorgabe verbunden,
• Gehäuse geerdet,
• definierte Prüfspannung entsprechend Maschinen- beziehungsweise Herstellervorgabe,
• Temperatur dokumentiert.

Messverlauf

Zeit	Isolationswiderstand
30 s	310 MΩ
1 min	420 MΩ
5 min	850 MΩ
10 min	1,10 GΩ

Polarisationsindex

PI = 1.100 MΩ / 420 MΩ

ergibt:

PI ≈ 2,62

DAR

Mit dem Wert nach 30 Sekunden:

DAR = 420 / 310

ergibt:

DAR ≈ 1,35

Bewertung

Der Widerstand steigt während der gesamten Messzeit deutlich an.

Die endgültige Freigabe des Motors erfolgt jedoch nicht allein anhand der beiden Quotienten, sondern zusammen mit:

• Herstellervorgaben,
• absolutem Isolationswiderstand,
• Temperatur,
• früheren Messwerten,
• weiteren elektrischen und mechanischen Prüfungen.

Praxisbeispiel: Trendverschlechterung trotz hohem Widerstand

Ein Motor zeigt bei vier jährlichen Messungen folgende Werte:

Jahr	R 1 min	PI
2023	2,2 GΩ	3,4
2024	1,8 GΩ	3,0
2025	1,3 GΩ	2,5
2026	900 MΩ	1,8

Der absolute Widerstand ist auch 2026 noch hoch.

Der Trend zeigt jedoch gleichzeitig:

• kontinuierlich sinkenden Isolationswiderstand,
• kontinuierlich sinkenden PI.

Das sollte Anlass sein, die Veränderung näher zu untersuchen.

Mögliche Ursachen können beispielsweise sein:

• Feuchtigkeit,
• Verschmutzung,
• Alterung,
• geänderte Messbedingungen.

Genau deshalb ist eine sauber dokumentierte Messhistorie für die vorbeugende Instandhaltung besonders wertvoll.

Typische Fehlerbilder

Beobachtung	Mögliche Ursache	Sinnvolle Prüfung
PI kleiner als 1	Widerstand sinkt während der Prüfung beziehungsweise Messbedingungen verändern sich	Prüfaufbau, Temperatur, Feuchtigkeit und Isolation prüfen
PI nur knapp über 1	kaum zeitabhängiger Widerstandsanstieg	Isolationssystem und Herstellergrenzwerte prüfen
Absoluter Widerstand hoch, PI aber niedrig	geringe Polarisation oder Isolationssystem mit entsprechendem Verhalten	Trend und Bauart berücksichtigen
PI deutlich niedriger als bei früheren Prüfungen	mögliche Verschlechterung oder geänderte Messbedingungen	Temperatur, Anschluss und Prüfspannung vergleichen
R steigt während zehn Minuten stark an	ausgeprägtes Absorptions- und Polarisationsverhalten	mit historischen Daten vergleichen
R bleibt nahezu konstant	Leckstrom dominiert oder Isolationsmaterial polarisiert wenig	Bauart und absolute Werte berücksichtigen
PI bei ölgefülltem Transformator nahe 1	anderes Verhalten flüssiger Isolation	keine Motor-Grenzwerte übernehmen; Transformatorvorgaben verwenden
Widerstand im Winter deutlich höher als im Sommer	Temperatureinfluss	Temperatur dokumentieren beziehungsweise korrigieren
Messwert schwankt während der Prüfung	instabile Anschlüsse, Störungen oder Oberflächenströme	Prüfleitungen, Guard und Umgebung prüfen
Prüfspannung erreicht Sollwert nur langsam	hohe Kapazität des Prüflings	Ladestrom und Prüfgerätedaten prüfen
Gerät zeigt bereits früh Messbereichsende	Isolationswiderstand höher als Gerätebereich	Prüfgerät mit größerem TΩ-Messbereich verwenden
Nach Prüfung noch hohe Spannung vorhanden	kapazitive Speicherung	Entladung vollständig abwarten
Messwert ist nach unmittelbar wiederholter Prüfung anders	Prüfling noch polarisiert beziehungsweise nicht vollständig entladen	ausreichende Entlade- und Erholungszeit einhalten
Motorisolationsmessung beschädigt Frequenzumrichter	Umrichter während Hochspannungs-Isolationsprüfung angeschlossen	Prüfaufbau und Herstelleranweisungen prüfen
DAR gut, PI auffällig	erste 60 Sekunden unauffällig, späterer Widerstandsanstieg zu gering	vollständigen 10-Minuten-Verlauf bewerten

Empfohlener Prüfablauf

1. Prüfling identifizieren: Motor, Generator oder Transformator eindeutig zuordnen.
2. Prüfvorschrift bestimmen: Hersteller-, Anlagen- und Normvorgaben prüfen.
3. Prüfspannung festlegen: Passend zum konkreten Isolationssystem auswählen.
4. Anlage freischalten: Vollständig von allen Spannungsquellen trennen.
5. Gegen Wiedereinschalten sichern: Unbeabsichtigtes Zuschalten verhindern.
6. Spannungsfreiheit feststellen: Vor Anschluss des Prüfgerätes kontrollieren.
7. Elektronische Komponenten trennen: Frequenzumrichter, Messumformer und andere empfindliche Geräte entsprechend Herstellervorgaben behandeln.
8. Prüfstrecke definieren: Beispielsweise Wicklung gegen Gehäuse beziehungsweise Erde.
9. Temperatur erfassen: Für spätere Vergleiche dokumentieren.
10. Prüfling ausreichend entladen: Keine Restladung aus vorherigen Prüfungen zulassen.
11. Messleitungen sicher anschließen: Geeignete Hochspannungsleitungen und Klemmen verwenden.
12. Guard gegebenenfalls anschließen: Oberflächenleckströme gezielt ausschließen.
13. PI- oder DAR-Funktion auswählen: Gewünschtes Prüfverfahren festlegen.
14. Prüfung starten: Prüfbereich während der Hochspannungsmessung nicht berühren.
15. Prüfspannung kontrollieren: Sicherstellen, dass die Sollspannung erreicht wird.
16. DAR nach 30/60 Sekunden erfassen: Bei entsprechender Prüfmethode.
17. PI-Messung zehn Minuten fortführen: Prüfung nicht vorzeitig beenden.
18. R nach 1 und 10 Minuten dokumentieren: Nicht nur den Quotienten speichern.
19. PI beziehungsweise DAR berechnen oder automatisch übernehmen: Verhältnis kontrollieren.
20. Prüfung beenden: Prüfspannung abschalten.
21. Messleitungen angeschlossen lassen: Automatische Entladung ermöglichen.
22. Restspannung kontrollieren: Sicheren Zustand abwarten.
23. Gegebenenfalls zusätzliche Erdung durchführen: Betriebsmittel- und Sicherheitsvorgaben beachten.
24. Messbedingungen dokumentieren: Temperatur, Prüfspannung, Anschluss, Datum und Prüfling erfassen.
25. Ergebnis mit Historie vergleichen: Trend statt ausschließlich Einzelwert betrachten.
26. Auffälligkeiten weiter untersuchen: PI beziehungsweise DAR niemals isoliert als alleinige Diagnose verwenden.

Passende Isolationsprüfgeräte bei ICS Schneider

C.A 6524 – PI- und DAR-Messung bis 1.000 V

Der C.A 6524 ist für industrielle Wartungs- und Instandhaltungsaufgaben an Motoren, elektrischen Anlagen und anderen Isolationssystemen ausgelegt.

Zu den wesentlichen Funktionen gehören:

• Prüfspannungen von 50 bis 1.000 V,
• Isolationsmessung bis 200 GΩ,
• automatische PI- und DAR-Ermittlung,
• manuelle, verriegelte und zeitgesteuerte Messung,
• Speicherung von Messwerten,
• Anzeige der tatsächlichen Prüfspannung und des Prüfstroms.

Für den PI verwendet das Gerät die Zeitpunkte:

10 min / 1 min

und für DAR:

1 min / 30 s

.

Damit eignet sich das Gerät besonders für regelmäßige Zustandsprüfungen von Niederspannungsmotoren und anderen Isolationssystemen, für die Prüfspannungen bis 1 kV vorgesehen sind.

C.A 6550 – für große Maschinen und Isolationssysteme bis 10 kV

Für größere Motoren, Generatoren, Transformatoren und andere hochisolierende beziehungsweise kapazitive Prüflinge steht der C.A 6550 zur Verfügung.

Zu den wesentlichen Eigenschaften gehören:

• programmierbare Prüfspannung von 40 V bis 10 kV,
• Isolationsmessbereich bis in den TΩ-Bereich,
• maximaler Ladestrom 5 mA,
• automatische Berechnung von DAR und PI,
• zusätzliche DD-Auswertung,
• grafische Darstellung von R(t), U(t) und I(t),
• Umrechnung des Isolationswiderstandes auf eine Bezugstemperatur,
• Speicherung umfangreicher Messreihen,
• automatische Entladung des Prüflings nach der Messung.

Gerade die grafische Darstellung:

R(t)

ist für die Zustandsdiagnose interessant, weil nicht nur zwei einzelne Widerstandswerte, sondern der gesamte zeitliche Verlauf der Isolation betrachtet werden kann.

C.A 6555 – Isolationsprüfung bis 15 kV

Für Anwendungen mit noch höheren erforderlichen Prüfspannungen steht der C.A 6555 zur Verfügung.

Das Gerät erweitert das Konzept des C.A 6550 auf Prüfspannungen bis:

15 kV

und bietet ebenfalls:

• PI,
• DAR,
• DD,
• zeitabhängige Isolationsmessung,
• hohen Widerstandsmessbereich,
• automatische Entladung.

Die maximal mögliche Prüfspannung des Messgerätes ist jedoch niemals automatisch die richtige Prüfspannung für den Motor oder Transformator. Sie muss immer aus der jeweiligen Prüfanforderung abgeleitet werden.

Weitere Geräte finden Sie unter elektrische Mess- und Prüfgeräte bei ICS Schneider.

Fazit

PI und DAR erweitern die klassische Isolationswiderstandsmessung um eine wichtige zeitliche Komponente.

Der Polarisationsindex vergleicht 10 Minuten mit 1 Minute

Üblicherweise gilt:

PI = R10 min / R1 min

DAR liefert eine schnellere Bewertung

Typischerweise wird:

DAR = R60 s / R30 s

verwendet.

Ein steigender Isolationswiderstand ist grundsätzlich ein wichtiges Merkmal

Bei vielen intakten festen Isolationssystemen nehmen Lade- und Absorptionsströme mit zunehmender Prüfzeit ab.

Feuchtigkeit und Verschmutzung können den zeitlichen Anstieg reduzieren

Ein stärkerer dauerhafter Leckstrom führt häufig zu einem flacheren Widerstandsverlauf.

Ein PI größer 2 ist keine universelle Freigabegrenze

Maschinenbauart, Isolationsmaterial und Prüfvorschriften müssen berücksichtigt werden.

Bei ölgefüllten Transformatoren ist besondere Vorsicht erforderlich

Deren Isolationssystem kann ein anderes Polarisationsverhalten zeigen als eine klassische Motorwicklung.

Temperatur bleibt wichtig

Der Quotient reduziert zwar den Einfluss einer konstanten Temperatur während derselben Prüfung, für langfristige Trendvergleiche sollte die Temperatur dennoch dokumentiert werden.

Der Trend ist häufig wertvoller als ein Einzelwert

Wiederkehrende Messungen unter möglichst gleichen Bedingungen ermöglichen eine deutlich bessere Zustandsbewertung.

Nach der Prüfung muss sicher entladen werden

Große Motoren und Transformatoren können während der Prüfung erhebliche elektrische Ladung speichern.

Für die Praxis gilt

Prüfling und Isolationssystem bestimmen → Hersteller- beziehungsweise Prüfvorgaben prüfen → geeignete Prüfspannung auswählen → Betriebsmittel freischalten und angeschlossene Elektronik trennen → Temperatur dokumentieren → Prüfstrecke eindeutig festlegen → PI oder DAR auswählen → Prüfspannung stabil aufbauen → Widerstand zu den definierten Zeitpunkten erfassen → Quotienten zusammen mit den absoluten Widerstandswerten bewerten → Messung sicher beenden und vollständig entladen → Ergebnisse mit historischen Messwerten vergleichen → Auffälligkeiten niemals ausschließlich anhand eines pauschalen PI- oder DAR-Grenzwertes beurteilen.

FAQ: Polarisationsindex PI und DAR

Was ist der Polarisationsindex?

Der Polarisationsindex ist das Verhältnis zweier zeitabhängiger Isolationswiderstände während derselben Gleichspannungsprüfung.

Wie wird der PI berechnet?

Üblicherweise gilt PI = Isolationswiderstand nach 10 Minuten geteilt durch den Isolationswiderstand nach 1 Minute.

Was ist DAR?

DAR steht für Dielectric Absorption Ratio und ist ebenfalls ein Verhältnis zeitabhängiger Isolationswiderstände.

Wie wird DAR berechnet?

Eine häufig verwendete Definition ist der Isolationswiderstand nach 60 Sekunden geteilt durch den Widerstand nach 30 Sekunden.

Was ist der Unterschied zwischen PI und DAR?

DAR dauert ungefähr eine Minute, während der klassische PI-Test zehn Minuten dauert und damit längerfristige Polarisationsvorgänge besser erfassen kann.

Warum steigt der Isolationswiderstand während der Messung?

Weil kapazitiver Ladestrom und Absorptions- beziehungsweise Polarisationsstrom mit zunehmender Prüfzeit abnehmen.

Warum kann Feuchtigkeit den PI verschlechtern?

Feuchtigkeit kann den dauerhaften Leckstrom erhöhen. Dadurch fällt der zeitliche Widerstandsanstieg geringer aus.

Ist ein PI von 2 immer gut?

Nein. Ein PI von 2 wird für viele klassische feste Isolationssysteme als günstiger Bereich betrachtet, ist aber keine universelle Grenzbedingung für jedes Betriebsmittel.

Ist ein PI unter 2 immer schlecht?

Nein. Die Bewertung hängt unter anderem von Isolationsmaterial, Maschinenbauart und Herstelleranforderungen ab.

Was bedeutet ein PI kleiner als 1?

Der Isolationswiderstand war nach zehn Minuten niedriger als nach einer Minute. Dies ist auffällig und sollte hinsichtlich Prüfbedingungen und Isolationszustand untersucht werden.

Ist ein sehr hoher PI automatisch besonders gut?

Nicht zwingend. Auch ungewöhnlich hohe beziehungsweise gegenüber früheren Messungen stark veränderte Werte sollten im Kontext des Isolationssystems und der Messhistorie bewertet werden.

Kann PI an einem Motor gemessen werden?

Ja. Der PI-Test wird häufig zur ergänzenden Zustandsbewertung größerer Motor- und Generatorwicklungen verwendet.

Wie wird ein Motor für die Isolationsmessung angeschlossen?

Je nach Prüfvorschrift werden die zu prüfenden Wicklungen gegen das geerdete Motorgehäuse beziehungsweise andere definierte Isolationsstrecken geprüft.

Muss ein Frequenzumrichter vorher getrennt werden?

Wenn er nicht ausdrücklich für die verwendete Isolationsprüfspannung freigegeben ist, muss er entsprechend den Herstelleranforderungen von der zu prüfenden Wicklung getrennt werden.

Kann PI an einem Transformator gemessen werden?

Ja, bei dafür geeigneten Transformatoren und Prüfverfahren können zeitabhängige Isolationsmessungen zwischen Wicklungen beziehungsweise gegen Erde durchgeführt werden.

Ist PI bei ölgefüllten Transformatoren genauso zu bewerten wie bei Motoren?

Nein. Flüssige Isolationssysteme können ein anderes Polarisationsverhalten zeigen. Pauschale Motor-Grenzwerte dürfen deshalb nicht übernommen werden.

Warum ist die Temperatur wichtig?

Der absolute Isolationswiderstand hängt stark von der Temperatur des Isolierstoffes ab.

Ist der PI temperaturunabhängig?

Er ist gegenüber einem Vergleich einzelner Widerstandswerte weniger temperaturempfindlich, weil beide Werte während derselben Prüfung aufgenommen werden. Vollständig unabhängig von der Temperatur ist die Zustandsbewertung jedoch nicht.

Muss die Temperatur dokumentiert werden?

Ja. Besonders bei langfristigen Trendvergleichen verbessert eine dokumentierte Temperatur die Vergleichbarkeit erheblich.

Was ist wichtiger: PI oder absoluter Isolationswiderstand?

Beide Informationen ergänzen sich. Ein PI sollte nicht ohne die absoluten Widerstandswerte und den technischen Kontext bewertet werden.

Warum sollte ich frühere Messwerte speichern?

Eine langfristige Veränderung des Widerstandes oder PI kann eine beginnende Verschlechterung erkennen lassen, bevor ein allgemeiner Grenzwert unterschritten wird.

Müssen Wiederholungsmessungen mit derselben Prüfspannung erfolgen?

Für einen sinnvollen Trendvergleich sollten Prüfspannung, Anschlusskonfiguration, Messdauer und möglichst auch der thermische Zustand vergleichbar sein.

Welche Prüfspannung ist für einen Motor richtig?

Sie hängt von Nennspannung, Isolationssystem, Herstellerangaben und der anzuwendenden Prüfvorschrift ab.

Bedeutet ein 10-kV-Isolationsprüfer, dass ich einen Motor mit 10 kV prüfen darf?

Nein. Die maximale Geräteprüfspannung sagt nichts darüber aus, welche Prüfspannung für den konkreten Motor zulässig ist.

Warum dauert ein PI-Test zehn Minuten?

Der längere Zeitraum ermöglicht es, die zeitliche Entwicklung des Isolationswiderstandes und die langsamer abklingenden Polarisationsvorgänge zu erfassen.

Wann ist DAR sinnvoll?

DAR eignet sich besonders, wenn eine schnelle zeitabhängige Beurteilung innerhalb etwa einer Minute benötigt wird.

Kann DAR einen PI-Test vollständig ersetzen?

Nicht immer. DAR betrachtet nur die ersten 60 Sekunden und kann deshalb andere Informationen liefern als der vollständige zehnminütige PI-Test.

Was ist ein Guard-Anschluss?

Ein Guard-Anschluss kann bei geeigneten Prüfgeräten verwendet werden, um bestimmte unerwünschte Oberflächenleckströme vom eigentlichen Messstrom auszuschließen.

Warum muss der Prüfling nach der PI-Messung entladen werden?

Motorwicklungen, Transformatoren und andere große Isolationssysteme besitzen elektrische Kapazitäten und können nach der Gleichspannungsprüfung geladen bleiben.

Darf ich die Prüfleitung direkt nach Ende des Tests abziehen?

Nein. Die vorgeschriebene beziehungsweise automatische Entladung muss vollständig abgewartet werden.

Welches Gerät eignet sich für PI und DAR bis 1.000 V?

Der C.A 6524 bietet Prüfspannungen von 50 bis 1.000 V sowie automatische PI- und DAR-Ermittlung.

Welches Gerät eignet sich für große Motoren und Transformatoren?

Der C.A 6550 bietet Prüfspannungen bis 10 kV, einen hohen TΩ-Messbereich, 5 mA Ladestrom sowie automatische PI-, DAR- und DD-Auswertung.

Warum ist die R(t)-Darstellung hilfreich?

Sie zeigt nicht nur zwei einzelne Widerstandswerte, sondern den gesamten zeitlichen Verlauf der Isolation während der Prüfung.

Wo finde ich weitere Isolationsprüfgeräte?

Weitere Geräte finden Sie unter elektrische Mess- und Prüfgeräte bei ICS Schneider.