Der Fokus auf moderne Testsysteme ist entscheidend für die Entwicklung leistungsfähiger Isoliermaterialien. Angesichts der steigenden Anforderungen durch rechteckförmige Impulse von bis zu 200 V/ns ist eine präzise Prüfung unerlässlich, um Teilentladungen und elektrische Durchschlägen zu minimieren. Der neu entwickelte Ultrakaskodenprüfstand bietet eine innovative Lösung, um Isolierungen unter extremen Bedingungen zu testen und deren Sicherheit und Zuverlässigkeit in modernen Anwendungen zu gewährleisten.
Bestehende und neuartige Testsysteme
Zur Überprüfung der Spannungsfestigkeit von Isolierstoffen gibt es verschiedene Testverfahren.
Zwei bewährte Konzepte sind:
- HV Resonance Amplifier: Die Funktionsweise basiert auf der Verstärkung von Spannungen bei Resonanzfrequenz, um die maximale Spannungsamplitude zu erzielen. Diese Prüfmethode wird dazu verwendet die Spannungsfestigkeit von Prüfkörpern zu testen. Sie bietet den Vorteil Spannungen, Frequenzen präzise zu erhöhen und ermöglicht Langzeittests.
- Steep Voltage Test Generator: Ein innovatives System, das durch Übertragungsleitungen hochfrequente, bipolare Spannungsimpulse erzeugt und somit den steigenden Anforderungen gerecht wird. Dieses Testsystem kann ähnlich wie der HV Resonance Amplifier zur Prüfung der Spannungsfestigkeit von Isolierstoffen verwendet werden.
Die Parameter beider Testsysteme sind in Tab. 1 dargestellt.
| Steep Voltage Test Generator | HV Resonance Amplifier | |
| Spannungsform | Rechteck | Sinus |
| Max. Bemessungsspannung | 4 kVPP | 30 kVPP |
| Max. Betriebsfrequenz | 250 kHz | ~ 700 kHz |
| Flankensteilheit | < 250 V/ns | / |
Unser Fortschritt: Der Ultrakaskodenprüfstand
Die CRW Engineering hat auf Basis dieser Technologien einen neuartigen Prüfstand entwickelt. Der Ultrakaskodenprüfstand setzt neue Maßstäbe in der Isolationsprüfung: Er basiert auf einer Push-Pull-Schaltung, bei der zwei kaskadierte Ultrakaskoden abwechselnd arbeiten. Die Ultrakaskode ermöglicht es, mehrere Transistorstufen in Serie zu schalten, um höhere Spannungen zu erreichen, ohne die Einzeltransistoren zu überlasten. Mit rechteckförmigen, unipolaren Hochspannungsimpulsen und einer Amplitude von 5 kV bei einer Einschaltzeit von 28 ns können Flankensteilheiten von 170 V/ns erreicht werden – ohne nennenswertes Überschwingen (unter 5 %, siehe Abb. 1). Das stellt sicher, dass der Prüfling durch die Flankensteilheit des Impulses, nicht durch ein Überschwingen, getestet wird.
Die gesamten Parameter des Ultrakaskodenprüfstandes sind in Tab. 2 zusammengefasst.
| Parameter | Prüfstand Ultrakaskode |
| Spannungsform | Rechteckförmig / Unipolar |
| Max. Bemessungsspannung | 5 kV |
| Max. Betriebsfrequenz | 25 kHz |
| Flankensteilheit | 170 V/ns |
Die Flexibilität unseres Systems erlaubt eine präzise und stufenlose Einstellung der Prüfparameter, insbesondere der Spannung und Frequenz. Dies ermöglicht es, Prüflinge in einem breiten Spannungs- und Frequenzbereich zu testen, wie zum Beispiel 1,7 kV bei 650 Hz oder 4 kV bei 1 kHz – ganz ohne Einschränkungen.
Ein Blick in die Zukunft
Der Ultrakaskodenprüfstand ist nur ein Teil unseres umfassenden Portfolios. Unsere Expertise reicht weit über diese Technologie hinaus und umfasst zahlreiche Lösungen im Bereich der Hochspannungstechnik. Zukünftige Entwicklungen wie Systeme mit bipolaren Ausgangsspannungen und weitere innovative Ansätze, stehen bereits in den Startlöchern. Bleiben Sie gespannt – es gibt noch vieles, was wir in der Hochspannungswelt bewegen werden!