Polarisationsindex (PI) ist ein Isolationsprüfverfahren für Motoren, das den Isolationswiderstand nach 10 Minuten angelegter Gleichspannung mit dem Widerstand nach 1 Minute vergleicht, gemäß IEEE Std 43.
Eine Einzelmessung des Widerstands sagt aus, ob die Isolierung jetzt einen Schwellenwert erfüllt; der PI zeigt, ob sie weiterhin Ladung aufnimmt wie gesunde Isolation es tun sollte, was oft darüber entscheidet, ob eine Wicklung den nächsten heißen Sommer übersteht oder beim nächsten Anlauf einen Erdschluss verursacht.
Gleichstrom durch eine Wicklung setzt sich zusammen aus kapazitivem Ladesstrom, der fast sofort abklingt, Absorptionsstrom, der über Minuten langsam abnimmt, während die Isolation polarisiert, und dem konstanten Leckstrom. Der Isolationswiderstand (IR) ist Spannung geteilt durch Strom zu einem bestimmten Zeitpunkt, sodass der IR über mehrere Minuten weiter ansteigt, während der Absorptionsstrom nachlässt. Der PI ist dieses Ansteigen als Verhältnis.
Ein Megohmmeter legt eine konstante Gleichspannungs-Prüfspannung an (andere Wicklungen und das Gehäuse geerdet) und hält diese 10 Minuten lang: grob 500 V DC für Wicklungen unter 1000 V, 500 bis 1000 V DC für Wicklungen von 1000 bis 2500 V und höher für größere Maschinen.
Der Techniker protokolliert den IR‑Wert genau nach 1 Minute und erneut nach 10 Minuten und bildet dann das Verhältnis. Das verwandte dielektrische Absorptionsverhältnis (DAR) verwendet 60‑Sekunden‑ gegenüber 30‑Sekunden‑Messungen aus demselben Test als schnelleren Screen, aber das längere Fenst er des PI liefert bei Wicklungen mit größerer Kapazität klarere Aussagen.
IEEE 43 knüpft das mindestens akzeptable PI an die thermische Isolationsklasse der Wicklung statt an einen einheitlichen Wert für jeden Motor.
| PI‑Wert | Interpretation |
|---|---|
| Unter 1.0 | Schlecht. Kaum Absorption; konsistent mit Feuchtigkeit, Verunreinigung oder gealterter Isolierung. |
| 1.0 bis 2.0 | Fragwürdig. Unter dem empfohlenen Minimum für Systeme der Klasse B und höher. |
| 2.0 bis 4.0 | Gut. Entspricht oder übertrifft das typische Minimum für Systeme der Klasse B, F und H. |
| Über 4.0 | Ausgezeichnet bei modernen Isolationssystemen. |
IEEE 43 legt 1,5 als empfohlenes Mindest‑PI für ältere Isolierungen der Klasse A und 2,0 für Klasse B, F und H fest, die die meisten heute im Einsatz befindlichen Motoren abdecken.
Ein PI von 1,0 bedeutet, dass die beiden Messwerte im Wesentlichen gleich sind und keine nennenswerte Absorption stattfindet, was auf Verunreinigung, Feuchtigkeit oder gealterte Isolierung hinweist.
Eine Ausnahme geht in die andere Richtung: Bei älteren lackierten Cambric-, Schellack‑Mica‑Folien‑ oder asphaltierenden Wicklungen kann ein PI oberhalb von grob 8 bedeuten, dass die Isolation thermisch gealtert und spröde geworden ist, und nicht unbedingt, dass sie ungewöhnlich gesund ist.
Eine punktuelle Isolationswiderstandsprüfung liefert einen absoluten MΩ‑Wert, der mit einem Minimum verglichen wird (üblich: kV‑Bewertung plus 1 MΩ für ältere oder feldmontierte Wicklungen, 100 MΩ für modern formgewickelte Wechselstromspulen oder 5 MΩ für zufällig gewickelte und Niederspannungsstatoren, bei 40 °C).
Dieser Wert bildet Trends gut ab, ist aber empfindlich gegenüber Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Leitungslänge, sodass eine einzelne niedrige Messung an einem feuchten Tag schlechter aussehen kann als die Isolation tatsächlich ist. Der PI hebt den Großteil dessen auf, weil beide Messwerte aus demselben Test unter denselben Bedingungen stammen.
Der PI hat seine eigene Grenze: Sobald der IR nach 1 Minute bei etwa 5000 MΩ (bei 40 °C) überschreitet, werden beide Messwerte vom Rauschen dominiert und der PI verliert seine Aussagekraft.
IEEE 43 fordert sowohl ein Mindest‑Punkt‑IR als auch, wo anwendbar, ein Mindest‑PI: Das Punkt‑IR verankert den absoluten Zustand und erkennt nasse Wicklungen, während der PI den Trend verankert und schrittweise Alterung erkennt, die eine Einzelmessung übersehen würde.
Eine einzelne PI‑Messung ist eine Momentaufnahme; der PI‑Verlauf eines Motors ist ein Wartungssignal. Eine Wicklung, die über Jahre PI‑Werte um 3,5 hält und plötzlich 1,8 anzeigt, hat Aufnahmefähigkeit verloren, selbst wenn das Punkt‑IR noch das Minimum erreicht, oft lange vor einem Ausfall. Derselbe Gedanke liegt der präventiven Instandhaltung zugrunde, die auf Schwingungs‑ und Temperaturtrends basiert.
Protokollieren Sie den PI bei jeder geplanten elektrischen PM und vergleichen Sie zuerst mit der eigenen Historie der Maschine, zweitens mit den IEEE‑43‑Mindestwerten. Häufige Fehler, die einen irreführenden PI liefern, sind: vorzeitiges Beenden und Schätzen des 10‑Minuten‑Werts, Spannungsabfall der Prüfspannung unter Last, Testen einer noch nassen Wicklung und Vergleichen von Messungen bei sehr unterschiedlichen Wicklungstemperaturen.
Entladen Sie die Wicklung nach dem Test stets vollständig gegen Erde, bevor Sie die Prüfleitungen anfassen.
PI und Punkt‑IR sind periodische, manuelle elektrische Tests, die in der Regel während Stillständen oder bei Abnahmen nach einem Neubewickeln durchgeführt werden. Sie ergänzen mechanische Prüfungen, die bei rotierenden Maschinen üblich sind, wie etwa Schwingungs‑Schweregrad‑Screenings , um ein vollständiges Bild der Motorengesundheit zu erstellen.
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Für Isolierungen der Klasse B, F oder H empfiehlt IEEE 43 ein Mindest‑PI von 2,0. Ein PI von 2,0 bis 4,0 gilt allgemein als gut, Werte über 4,0 als ausgezeichnet. Ältere Systeme der Klasse A haben ein niedrigeres Minimum von 1,5.
Das Punkt‑IR ist eine Einzelmessung, daher verschiebt sich sein Wert mit der Wicklungstemperatur, weshalb IEEE 43 die Punkt‑IR‑Mindestwerte auf 40 °C bezieht. Der PI ist ein Verhältnis zweier Messungen, die Minuten auseinander an derselben Wicklung bei nahezu gleicher Temperatur erfolgen, sodass Temperatureffekte größtenteils wegfallen.
Bei älteren lackierten Cambric‑, Schellack‑Mica‑Folien‑ oder asphaltierten Wicklungen kann ein PI oberhalb von grob 8 bedeuten, dass die Isolation thermisch gealtert und spröde ist, statt ungewöhnlich gesund zu sein. Sehr hohe Werte bei älteren Systemen verdienen daher eine zweite Betrachtung.
Nein. IEEE 43 fordert, wo anwendbar, beide Prüfungen. Das Punkt‑IR überprüft den absoluten Zustand gegenüber einer Mindest‑MΩ‑Schwelle und erkennt Verunreinigung oder Feuchtigkeit, während der PI das Absorptionsverhalten überprüft und schrittweise Alterung erfasst, die eine Einzelmessung übersehen würde.
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