Die bereits bestehenden Verfahren der Normenreihe IEC 60216 für die Bestimmung der thermischen Langzeiteigen¬schaften von elektrischen Isolierstoffen können sehr zeitraubend sein. Diese Verfahren sind daher für die Entwicklung von neuen Materialien oder bei der Vorauswahl existierender Produkte für den Einsatz als elektrische Isolierstoffe nur von eingeschränktem Nutzen. Die Industrie hat ein großes Interesse an schnellen Prüfverfahren zur Bestimmung der Werte für den TI / RTI und HIC, um Projektlaufzeiten und –kosten zu reduzieren. Eine konventionelle Kurzzeitmethode zur Charakterisierung des thermischen Langzeitverhaltens wurde in der IEC 60216-5 vorgeschlagen, und ein vereinfachter Ansatz zur Auswertung der Prüfergebisse ist in der IEC 60216-8 beschrieben. Im vorliegenden Dokument wird dagegen eine unkonventionelle Methode zur Charakterisierung des thermischen Langzeitverhaltens vorgeschlagen, welche eine weitere Verkürzung der Prüfzeiten ermöglichen kann.
Das grundlegende Verfahren verwendet thermoanalytische Prüfmethoden (im besonderen DSC und TGA, aber nicht auf diese beschränkt), um die Aktivierungsenergie der thermischen Zersetzungsreaktion des Werkstoffs zu bestimmen. Die Aktivierungsenergie korreliert direkt mit dem HIC der thermischen Beständigkeit.
Mit dieser Information ist eine Ein-Punkt-Bestimmung der thermischen Beständigkeit nach der IEC 60216-1 und -5 bei der höchsten Temperatur, die für eine konventionelle thermische Alterungsprozedur ausgewählt wurden, ausreichend, um daraus die Temperatur zu ermitteln, welche mit einer vorgegebenen Lebensdauer, (typisch 20 000 h), korrespondiert, was einem Näherungswert des TI entspricht. Allerdings kann damit aufgrund der inhärenten Unsicherheit des analytischen Ansatzes nur ein relativer Temperaturindex für die Material¬charakterisierung ermittelt werden. Dieser wird erhalten durch eine Ein-Punkt-Bestimmung der thermischen Beständigkeit unter denselben thermischen und Umgebungsbedingungen wie bei einem Referenzmaterial mit bekannten Kennwerten für das thermischem Langzeitverhalten, d. h. TI und HIC.
Die in dieser technischen Spezifikation beschriebenen analytischen Prüfmethoden können die Nachfrage nach einer schnellen Methode zur Charakterisierung von Isolierwerkstoffen decken, wenn diese mit Vorsicht und unter Berücksichtigung der Grenzen des Verfahrens angewendet werden. Derzeit ist die universelle Anwend¬barkeit und die Genauigkeit dieser Methoden nicht validiert, weshalb ein Rundversuch erforderlich ist, um eine IEC-Norm auf Basis dieser Verfahren zur Verfügung zu stellen. Dieser Teil der IEC 60216 wird daher als technische Spezifikation veröffentlicht.
IEC 60216, welche sich mit der Bestimmung thermischer Langzeiteigenschaften von elektrischen Isolier¬stoffen befasst, besteht aus mehreren Teilen:
Teil 1: Warmlagerungsverfahren und Auswertung von Prüfergebnissen;
Teil 2: Auswahl der Prüfkriterien;
Teil 3: Anweisungen zur Berechnung thermischer Langzeitkennwerte;
Teil 4-1: Wärmeschränke für die Warmlagerung – Abschnitt 1: Einzelkammerwärmeschränke;
Teil 4-2: Wärmeschränke für die Warmlagerung – Abschnitt 2: Präzisionswärmeschränke für Temperaturen bis 300 °C;
Teil 4-3: Wärmeschränke für die Warmlagerung – Abschnitt 3: Mehrkammerwärmeschränke;
Teil 5: Bestimmung des relativen thermischen Lebensdauer-Indexes (RTE) von Elektroisolierstoffen;
Teil 6: Bestimmung der thermischen Langzeitkennwerte (TI und RTE) eines Isolierstoffes unter Anwendung des Festzeitrahmenverfahrens;
Teil 7-1: Beschleunigte Ermittlung des Temperaturindex (TI) und relativen Temperaturindex (RTE) mit analytischen Prüfverfahren
Teil 8: Anweisungen zur Berechnung von charakteristischen Werten zum thermischen Langzeitverhalten unter Verwendung vereinfachter Verfahren.
Diese Reihe kann erweitert werden. Hinsichtlich Revisionen und neuer Teile ist für eine zeitgerechte Auflistung der jeweils gültige Katalog der IEC-Publikationen einzusehen.
Diese technische Spezifikation beschreibt das Verfahren zur Bestimmung des thermischen Langzeitverhaltens von elektrischen Isolierstoffen auf der Basis von thermoanalytischen Prüfungen zur Ermittlung der Aktivierungsenergie der thermischen Zersetzungsreaktion, und einen konventionellen Lebensdauertest, der einen Punkt des thermischen Langzeitdiagramms zur Verfügung stellt. Das Ziel dieses Prüfverfahrens ist, einen Näherungswert für den relativen Temperaturindex RTI zu erhalten.
Prognosen des thermischen Langzeitverhaltens von Werkstoffen durch diese Verfahren sind auf Alterungsreaktionen beschränkt, bei denen eine einzige Reaktion vorherrscht, die mit dem Endpunktkriterium für eine spezielle Anwendung korreliert.
Zuständig ist das DKE/K 183 "Bewertung und Qualifizierung von elektrischen Isolierstoffen und Isoliersystemen" der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE.
