Kommutator-Testverfahren: Was Sie tatsächlich in der Werkstatt tun
Wenn ein Kommutator Wenn die Messwerte von Messstelle zu Messstelle konsistent sind, die Isolierung unter Prüfspannung gegen Erde hält und keine mechanischen Beschädigungen vorliegen, können Sie das Gerät in der Regel ohne Probleme wieder in Betrieb nehmen. Alle Schritte dieses Verfahrens dienen lediglich dazu, jedes Mal diszipliniert zu diesem Ergebnis zu gelangen.
Inhaltsverzeichnis
Das eigentliche Ziel der Kommutatortests
Offizielle Normen sprechen von Isolationsklassen, Prüfspannungen, Ableitstrom, Stoßspannungshüllkurven und so weiter. In einer Reparaturwerkstatt oder Fabrik lautet Ihre eigentliche Frage jedoch viel einfacher: “Funktioniert dieser Anker, wenn ich ihn unter Spannung setze, und funktioniert er auch nach einigen tausend Stunden noch?”
Die meisten Ausfälle lassen sich auf dieselben wenigen Probleme zurückführen. Lose Stäbe und Steigleitungen. Schwache Isolierung zwischen den Windungen, die nur unter Belastung auftritt. Erdungspfade von den Stäben zum Kern oder zur Welle. Schlechter Oberflächenzustand, der die Bürsten abnutzt oder Funkenbildung begünstigt. Kommutatorprüfungen dienen dazu, diese Probleme zu beheben, bevor sie sich in einer Maschine festsetzen. Die praktischen Leitlinien der EASA stimmen mit dieser Ansicht überein: Feste Stäbe, saubere Oberflächen und grundlegende elektrische Prüfungen sind das Herzstück der Kommutatorbewertung.
Dieser Leitfaden setzt voraus, dass Sie bereits wissen, wie Ihr Hipot-, Überspannungstester und Ihre Messgeräte funktionieren, und dass Sie Zugang zu den Unterlagen des Motors oder zumindest zu dessen Spannungs- und Betriebsartklasse haben. Der Schwerpunkt liegt hier nicht darauf, zu erklären, was ein Kommutator ist, sondern darauf, wie die Testroutine so strukturiert werden kann, dass sie vorhersehbar und schwer zu manipulieren ist.
Vorbereitung des Tests: Vorbereitung der Armatur
Bevor Sie die Messleitungen berühren, muss sich der Anker in einem stabilen Zustand befinden. Er muss trocken, einigermaßen sauber und auf einer Temperatur sein, die die Messwerte nicht vollständig verfälscht. Entfernen Sie die Bürsten, reinigen Sie die Kommutatorfläche von Kohlenstaub und stellen Sie sicher, dass keine offensichtlichen Ölrückstände vorhanden sind. Dieser Schritt erscheint oft langweilig, sodass man ihn schnell hinter sich bringen möchte. Das Ergebnis sind in der Regel verrauschte Daten, die nicht ganz mit den Angaben in der Dokumentation übereinstimmen.
Wenn möglich, notieren Sie die Umgebungstemperatur und die relative Luftfeuchtigkeit. Selbst grobe Angaben sind hilfreich, wenn Sie Messwerte verschiedener Messstreifen oder Isolationswiderstände über mehrere Jahre hinweg vergleichen. Einige Werkstätten führen dafür heimlich eine Zeile in ihrem Testformular. Diese kleine Gewohnheit zahlt sich aus, wenn jemand fragt, warum die heutigen Werte nicht mit den Zahlen von vor drei Sommern übereinstimmen.
Sie legen auch die Reihenfolge der Tests im Voraus fest. Eine übliche Reihenfolge ist zunächst eine Prüfung mit geringer Belastung, dann eine Prüfung mit hoher Belastung: Widerstand und Bar-to-Bar-Prüfungen, dann Hipot-Prüfung gegen Erde und schließlich eine Stoßspannungsprüfung, falls Sie diese verwenden. Dadurch wird das Risiko in die richtige Richtung gelenkt: Sie möchten nicht, dass eine grenzwertige Spule bei einer Stoßspannungsprüfung ausfällt, bevor Sie die grundlegenden Widerstands- und Erdungsmesswerte erfasst haben. Electrom und andere Anbieter von Stoßspannungsprüfungen empfehlen ausdrücklich, Isolations-gegen-Erde-Prüfungen durchzuführen, bevor die Wicklung mit Stoßimpulsen belastet wird.
Sicht- und mechanische Prüfung des Kommutators
Ein Kommutator, der falsch aussieht, ist in der Regel auch falsch. Die klassischen Mängel sind Ihnen bereits bekannt: starke Rillenbildung, flache Stellen, hervorstehende Glimmerpartikel, abgehobene Stäbe, Lochfraß oder Brandspuren, Verfärbungen, die auf lokale Überhitzung hindeuten. Helwig und ähnliche Bürstenspezialisten betonen die Gleichmäßigkeit der Oberfläche von Stab zu Stab und das Fehlen von verbrannten oder geschwärzten Bereichen als einfache Voraussetzung für eine zuverlässige Kommutierung.
Hier ist das Verfahren unkompliziert, sollte jedoch als echter Test und nicht als flüchtiger Blick betrachtet werden. Drehen Sie die Armatur langsam und achten Sie auf Folgendes:
Kommutatorrundlauf, den Sie mit bloßem Auge oder mit einer Messuhr erkennen können, wenn Sie dafür ausgerüstet sind. Stufenförmige Veränderungen der Stangenhöhe. Anzeichen dafür, dass ein Steg gerissen oder locker ist. Unebene Bürstenbahn über die gesamte Fläche. Sie versuchen nicht, alles zu quantifizieren. Sie entscheiden einfach: “Diese Oberfläche kann elektrisch geprüft werden” oder “Diese muss zuerst bearbeitet und unterfräst werden”.”
Wenn die Armatur diese Sichtprüfung nicht besteht, hören Sie auf. Es macht keinen Sinn, bei einem mechanisch beschädigten Kommutator nach perfekten elektrischen Messwerten zu streben.
Bar-to-Bar-Widerstandstest: das Rückgrat des Verfahrens
Fast jeder seriöse Artikel über Ankerprüfungen kommt zu dem gleichen Schluss: Bei dem Bar-zu-Bar-Widerstand geht es weniger um absolute Ohmwerte als vielmehr um die Wiederholbarkeit von Segment zu Segment.
Sie schließen ein Niederohmmessgerät oder ein Milliohm-Messgerät an zwei benachbarte Kommutatorschienen an. Der Anker wird stationär gehalten. Sie notieren den Messwert, bewegen dann eine Schiene nach vorne und wiederholen den Vorgang, bis Sie den gesamten Kreis durchlaufen haben. Modern Pumping Today beschreibt Varianten davon – 180-Grad-Tests und lokale Schienen-zu-Schienen-Prüfungen –, aber die Grundregel ist immer dieselbe: Die Messwerte sollten in einem engen Bereich liegen.
Drei praktische Punkte werden oft übersehen:
Die Kontaktbedingungen sind sehr wichtig. Oxidierte oder verschmutzte Stäbe verursachen Störgeräusche. Polieren Sie die Oberfläche vor dem Test leicht und verwenden Sie immer die gleichen Sonden oder Kelvin-Klemmen.
Die Temperatur verschiebt alle Messwerte gemeinsam. Das ist akzeptabel. Was Sie verfolgen, ist die relative Streuung.
Ausreißer in beide Richtungen sind interessant. Ein niedriger Messwert deutet auf Kurzschlüsse innerhalb dieser Spule hin. Ein hoher Messwert deutet auf einen gebrochenen Leiter, eine schlechte Verbindung oder ein Verbindungsproblem zwischen Stange und Wicklung hin.
Sie müssen nicht wissen, wie hoch der Auslegungswiderstand “sein sollte”. Sie müssen lediglich sicherstellen, dass die Streuung so gering ist, dass Sie sich sicher fühlen. Bei vielen industriellen Gleichstrommaschinen sind dies in der Regel einige Prozent, wobei Ihre eigenen historischen Daten zuverlässiger sind als jede allgemeine Regel. Einige Anbieter von Gleichstromankern verwenden zusätzliche Stoßprüfungen oder Growler-Verfahren, wenn die Widerstandstreuung verdächtig ist, aber kein offensichtlicher Ausfall vorliegt.
Bar-to-Core-/Bar-to-Shaft-Isolationsprüfung
Nach der Überprüfung der einzelnen Stäbe sind Leckagen oder schwerwiegende Fehler von den Kommutatorkontakten zum Kern oder zur Welle das nächste Problem. Der dritte Test von Modern Pumping Today, bei dem jeder Stab zum Eisenstapel oder zur Welle gemessen wird, ist eine vereinfachte Version davon und wird als Go/No-Go-Durchgangsprüfung behandelt.
In einem formelleren Verfahren erweitern Sie diese einfache Durchgangsprüfung zu einer Isolationsprüfung mit einem Megohmmeter oder einer Hochspannungsquelle, wobei Sie die Prüfspannung auf der Grundlage der Nennspannung des Ankers, der Isolationsklasse und Ihrer lokalen Normen oder OEM-Empfehlungen auswählen. Elektrotechnische Referenzen zu Hochspannungsprüfungen erinnern uns daran, dass es sich hierbei um einen Belastungstest für die Isolierung handelt und nicht nur um eine Hochohmmessung; Spannungspegel und Verweilzeit müssen den Nennwerten des Geräts entsprechen.
Der Prozess läuft wie folgt ab, auch wenn dies niemand laut ausspricht. Sie überprüfen alle Sicherheitsverriegelungen und Barrieren am Prüfgerät. Sie verbinden eine Seite der Prüfquelle mit dem Kommutator (oft über ein Band oder ein feines Netz um die Stäbe) und die andere Seite mit der Welle oder dem Kern, je nachdem, wie der Anker aufgebaut ist. Sie erhöhen die Spannung auf den gewählten Wert, halten ihn für die angegebene Zeit und beobachten den Leckstrom und eventuelle Teilentladungen oder Überschläge.
Die zu erwartenden Ergebnisse sind langweilig: stabile Leckströme im Mikroampere- bis niedrigen Milliamperebereich, abhängig von Größe und Standards, und keine plötzlichen Sprünge oder Ausfälle. Jede sichtbare Entladung, scharfe Stromspitzen oder ein schleichender Anstieg der Leckströme unter konstanter Spannung bedeuten, dass Sie sich nun im Bereich der Isolationsprobleme befinden. Das führt nicht immer zu einer sofortigen Neuwicklung, aber es erfordert eine ernsthafte Diskussion und in der Regel zumindest eine Überholung.
Spannungstest der Armatur
Bar-to-Bar-Tests und Hipot-Tests belasten die Wicklungsisolierung innerhalb einer Spule nicht vollständig. Die Stoßspannungsprüfung ist die Methode, die direkt auf diese Schwachstelle abzielt. In Motor-Diagnosequellen wird sie als Anwendung schneller Hochspannungsimpulse und Vergleich der resultierenden Wellenformen beschrieben. Eine schwache Isolierung erzeugt Wellenformunterschiede im Vergleich zu einer intakten Referenz.
Bei einem Kommutatoranker schließen Sie den Überspannungstester an geeigneten Punkten der Wicklung an, häufig über Kommutatorstangen oder Leitungsenden, und steigern die Prüfspannung schrittweise auf einen Wert, der an die Motorleistung und interne Standards gebunden ist. In diesem Blog geht es nicht um die Physik, die kennen Sie bereits. Es geht darum, wie Sie die Testergebnisse im Rahmen des Gesamtverfahrens behandeln.
Sie stellen sicher, dass die grundlegende Isolierung gegen Erde bereits bestanden hat, damit ein durch Überspannung verursachter Ausfall eher eine schwache Windung als einen groben Erdschluss aufdeckt. Sie vergleichen die Wellenformen zwischen ähnlichen Spulen oder zwischen Phasen, wenn die Konfiguration dies zulässt. Gerätehersteller weisen darauf hin, dass Überspannungstests auf einzigartige Weise Schwächen zwischen den Windungen und Spulen aufdecken, die bei Niederspannungstests übersehen werden. Daher behandeln Sie eine abnormale Welle als real, auch wenn der Widerstand in Ordnung zu sein scheint.
Werkstätten, die viele Gleichstromankern testen, kombinieren häufig Stoßprüfungen mit Bar-to-Bar-Widerstandsprüfungen an derselben Vorrichtung und verwenden dabei Spezialzubehör von Baker oder ähnlichen Herstellern. Diese Aufsätze erleichtern den sicheren und wiederholbaren Kontakt mit den Stäben und die Speicherung von Daten zum Vergleich zwischen verschiedenen Umwicklungen.
Growler und Low-Tech-Methoden
Nicht jede Werkstatt verfügt über einen Überspannungstester. Das ist kein Problem. Der Growler, zusammen mit einem Messgerät und Teststreifen oder einem Bügelsägeblatt, ist nach wie vor eine gängige und bewährte Methode, um Kurzschlüsse in kleineren Ankern aufzudecken. Bei der traditionellen Growler-Anwendung wird der Anker in die Magnetbacken gelegt, der Kern unter Spannung gesetzt und dann ein Streifen aus ferromagnetischem Material um die Schlitze “geführt”, um übermäßige Vibrationen oder Anziehungskräfte an den Stellen zu ertasten, an denen Kurzschlüsse vorliegen.
Einige Growler verfügen auch über Funktionen zur Messung des Widerstands zwischen den Barren, wobei Sie mit Sonden um den Kommutator herumgehen und dabei ein Messgerät beobachten. Das Verfahren ist langsam, aber einfach. Sie müssen zwar akzeptieren, dass es nicht die Empfindlichkeit oder Dokumentation eines modernen Überspannungstesters erreicht, aber es erkennt dennoch größere Wicklungsfehler und ist für viele Reparaturentscheidungen mehr als ausreichend, insbesondere in Verbindung mit Isolationsprüfungen und einer gründlichen Sichtprüfung.
Zusammenfassung gängiger Kommutatorprüfungen
Die folgende Tabelle fasst die typischen Tests an einem Ort zusammen. Es handelt sich nicht um ein Normdokument, sondern lediglich um eine praktische Übersicht, die aus Artikeln zum Thema Motortests und Gerätehandbüchern zusammengestellt wurde.
| Testtyp | Hauptzweck | Typische Ausrüstung | Übliche Phase im Arbeitsablauf | Wichtiger Beobachtungsansatz |
|---|---|---|---|---|
| Sichtprüfung / mechanische Prüfung | Oberflächenbeschaffenheit, Stabintegrität, Rundlauf | Augen, Licht, Messgerät, Messuhr | Zunächst vor den elektrischen Prüfungen | Offensichtliche Mängel, Abweichungen in der Stangenhöhe, Verbrennungen, Beschädigungen |
| Bar-zu-Bar-Widerstand | Spulen-Durchgang und relatives Gleichgewicht | Milliohm-Messgerät, Kelvin-Brücke | Früh, nach der Reinigung und Einrichtung | Konsistente Messwerte rund um den Kommutator |
| Bar-to-Core-/Wellenisolierung | Leckage oder Fehler zur Erde | Megohmmeter, Gleichstrom- oder Wechselstrom-Hochspannungsquelle | Nach Widerstandstests, vor Überspannung | Stabile Leckage, kein Überschlag oder plötzliche Stromsprünge |
| Drehung-zu-Drehung / Spulenspannung | Schwache Isolierung zwischen Windungen oder Spulen | Überspannungsprüfer mit Kommutatorhalterung | Nach Isolations-zu-Erde-Prüfungen, falls verfügbar | Wellenformunterschiede, abnormale Testsignaturen |
| Growler-Test | Verkürzte Windungen in kleineren Ankern | Growler, Teststreifen, Messgerät | Alternative oder Ergänzung zu Surge-Tests | Lokalisierte Vibrationen oder Unwucht über verdächtigen Schlitzen |
| Endgültiger Widerstand gegen den Kern | Einfache Bestätigung der Isolierung | Ohmmeter oder Megohmmeter | Oft als letzte schnelle Überprüfung | Unendlicher oder sehr hoher Widerstand vom Stab zum Kern |
Als wiederholbaren Prozess zusammenstellen
Die effektivsten Werkstätten betrachten den Kommutatortest als einen einzigen Ablauf und nicht als eine Reihe von unabhängigen Prüfungen. Wenn man einem erfahrenen Techniker bei der Arbeit zusieht, sieht das in etwa so aus, auch wenn er es nie aufschreibt. Sie untersuchen die Kommutatoroberfläche und die Steigleitungen sorgfältig. Sie stellen den Widerstand zwischen den Stäben ein, bewegen sich gleichmäßig um den Kommutator herum und suchen nach Mustern, nicht nur nach Zahlen. Sie wechseln zu Isolations-Erdungs-Tests und berücksichtigen die Belastung, die diese Tests auf die Wicklung ausüben. Erst dann, wenn die Einrichtung über die entsprechende Ausrüstung verfügt, fügen sie Überspannungstests hinzu, um einen tieferen Einblick in die Wicklungsisolierung zu erhalten.
Es stellt sich auch die Frage, wann getestet werden soll. Einige Reparaturanleitungen empfehlen, Bar-to-Bar- und Hipot-Tests vor der Installation, nach der Installation und nach der Endmontage zu wiederholen, insbesondere bei hochwertigeren Maschinen, um eventuelle Schäden, die während der Handhabung entstanden sind, zu erkennen.
In der Praxis ist es Ihre eigene Testplanvorlage, die all dies zusammenhält. Darin wird festgehalten, welche Tests Sie bei welchen Spannungen durchführen, welche Abweichungen Sie bei den Messwerten zwischen den Messstäben akzeptieren und wie Sie auf grenzwertige Ergebnisse reagieren. Mit der Zeit werden diese Formulare still und leise zu Ihrem lokalen Standard, der mehr Vertrauen genießt als jeder allgemeine Artikel im Internet.
Interpretation von Grauzonen-Ergebnissen
Echte Kommutatoren bestehen oder fallen nicht immer eindeutig durch. Sie werden kleine Widerstandsstufen, geringfügige kosmetische Oberflächenprobleme oder Isolationswerte feststellen, die zwar akzeptabel sind, aber unter denen Ihrer übrigen Flotte liegen. Artikel über Motortests behandeln diese Fälle manchmal als einfache Bestanden/Nicht bestanden-Fälle, aber die tägliche Arbeit ist weniger eindeutig.
Wenn die Messwerte konsistent, aber leicht verrauscht sind, können Sie die Kontakte reinigen und den Test wiederholen. Wenn ein oder zwei Balken niedrige Werte anzeigen, aber die Surge- und Growler-Tests einwandfrei sind, können Sie die Abweichung protokollieren, eine genauere Überwachung empfehlen und die Maschine dennoch für den nicht kritischen Betrieb wieder in Betrieb nehmen. Wenn die Hochspannungsleckage im Vergleich zur vorherigen Überholung einen Aufwärtstrend aufweist, können Sie die Prüfspannung anpassen, den Test nach dem Trocknen wiederholen oder eine Neuwicklung empfehlen, auch wenn die Maschine einen Standardtest noch nicht nicht bestanden hat.
Wichtig ist, dass Sie diese Entscheidungen sichtbar machen. Sie versehen den Testbogen mit Anmerkungen. Sie verbinden grenzwertige Ergebnisse mit klaren Bemerkungen, anstatt sie stillschweigend zu akzeptieren. So wird ein Verfahren zu mehr als einer Formalität.
Abschließende Ansicht
Ein Kommutator-Testverfahren muss nicht kompliziert oder poetisch sein. Es muss lediglich jedes Mal gleich sein und ehrlich wiedergeben, was Sie tatsächlich messen. Visueller Zustand, Bar-zu-Bar-Ausgleich, Isolierung zur Erde und – sofern verfügbar – Überspannungs- oder Growler-Prüfungen der Wicklungsisolierung. Wenn Sie diese Schritte befolgen, die Zahlen aufzeichnen und konsequent auf deren Ergebnisse reagieren, werden Sie von Ihren Kommutatoren selten überrascht werden, und wenn doch, wird die Prüfprotokollierung in der Regel erklären, warum.
