Laboratorija iz električnih mašina - merenje otpornosti

Laboratorija iz električnih mašina- merenje otpornosti izolacije

namotaja -

5. predavanjeprema predavanjima iz školske

2017./18. godine

Merenje otpornosti izolacije namotaja

• Zašto nam je potreban test merenja otporaizolacije– Redovno testiranje otpora izolacije mašine se strogo

preporučuje kako bi se sprečili električni udari,osigurala bezbednost osoblja koja rukuje mašinom ikako bi se redukovali ili eliminisali zastoji u radu.

– Pomaže u detekciji propadanja izolacije s ciljem da seisplanira remont u šta se ubraja: usisavanje, čišćenjeparom, sušenje i premotavanje mašine.

– Merenje otpora izolacije služi takođe da se procenikvalitet remonta pre nego što se mašina vrati u rad.


• Šta prouzrokuje propadanje izolacije– Neki od najčešćih uzroka propadanja izolacije su:– pregrevanje mašine ili takođe preterano hlađenje,– vlaga,– prašina,– korozivna isparenja,– ulje,– vibracije,– starenje,– ili zasecanje namotaja (ogrebotine).


• Koja je oprema potrebna za izvođenje ogleda merenja otpora izolacije– megaommetar sa vremenskom test funkcijom– temperaturni indikator– merač vlažnosti (nije neophodno ako je

temperatura opreme iznad tačke kondenzovanja)


• Struje u izolaciji– Ukupna struja kroz izolaciju je suma tri

komponente:– struja punjenja kapaciteta– struja absorbovanja ili struja polarizacije

dielektrika– struja curenja ili struja provođenja

Merenje otpornosti izolacije namotaja• Struje u izolaciji

Modeluje otporizolacije namotajakoji želimo da izmerimo u ovom ogledu

Modeluje struju punjenja kapaciteta izolacije

Modeluje pojavu apsorpcije /polarizacije dielektrika koji predstavlja izolacija

Ukupna struja postaje jednaka struji curenja kroz otpor izolacije tek nakon nekog vremena!!!


• Očitavanje otpora izolacije– Očitavanja otpora izolacije su vremenski zavisna:– na početku merenja, očitava se pre svega struja punjenja

kapaciteta– nakon 10 ili 15 sekundi (do 1 minuta za veće ispitne

napone), ukupnu struju uglavnom čini struja apsorpcije– nakon 60 sekundi (do 10 minuta za veće ispitne napone),

ukupnu struju čini struja curenja (koja je od interesa zamerenje otpora izolacije tj. koja je modelovana otporomizolacije)

– ove promene struje se najbolje vide kao promene u vidurazličitih otklona (pomeraja) kazaljke analognoginstrumenta (ili promene brojne vrednosti na displejudigitalnog instrumenta).


• Pojedinačno merenje otpora izolacije– Metoda

• U ovom ogledu megaommetar se povezuje na izolacijunamotaja mašine koja se testira. Test napon, po propisu500 VDC, se dovodi određenog trajanja, najčešće 60sekundi i izvrši se očitavanje megaommetra. Ovaj ogledtreba izvesti samo onda kada je temperatura namotajaiznad temperature kondenzovanja. Operator treba dazabeleži temperaturu namotaja, tako da se omogućikorekcija očitanog rezultata na baznu temperaturu od20 0C.

– Trajanje ogleda• Da bi dobili uporedive rezultate, testiranja moraju da

traju isto vreme. Najčešće se očitavanje vrši nakon 60 s.


• Pojedinačno merenje otpora izolacije– Interpretacija rezultata

• Ispravno tumačenje rezultata testa zahteva pristupizveštajima sa rezultatima prethodnih testova.

• Za rezultate koje ćemo koristiti za donošenje konačne odlukeo kvalitetu izolacije (u pogledu otpornosti izolacije), trebakoristiti samo rezultate testova koji su vršeni sa istim testnaponom u istom trajanju, i pod sličnom temperaturom isličnim uslovima vlažnosti.

• Ova očitavanja se koriste za crtanje krive koja prikazujeistoriju promene otpora izolacije. Kriva koja pokazuje trendopadanja obično je indikator propadanja izolacije usledneželjenih uslova kao što su: vlažnost i akumulacija prašine.Veoma nagli pad ukazuje na oštećenu i propalu izolaciju.

Merenje otpornosti izolacije namotaja• Pojedinačno merenje otpora izolacije

– Interpretacija rezultata


• Metoda testiranja otpora izolacije u vremenu– Metoda

• Ova metoda je prilično nezavisna od temperature i čestoomogućava donošenje konačne odluke o kvalitetu izolacijebez izveštaja prethodnih testova.

• Ova metoda se bazira na različitosti efekta apsorpcije(polarizacije dielektrika) kod dobre izolacije u poređenju savlažnom ili kontaminiranom, oštećenom izolacijom.

• Jednostavno kod ove metode se vrše uzastopna očitavanjaotpora izolacije u tačno određenim trenucima i zapaža serazlika u očitavanju (slika). Zato se ovaj ogled još nekadanaziva test apsorpcije izolacije.


• Metoda testiranja otpora izolacije u vremenu

utnakonocitavanjeutanakonocitavanjePIjepolarizaciIndeks

min1min10)( =

sekundinakonocitavanjesekundinakonocitavanje

)PI(jepolarizaciIndeks1560

=

Merenje otpornosti izolacije namotaja• Metoda testiranja otpora izolacije u vremenu

– Metoda• Dobra izolacije pokazuje kontinualan porast otpornosti (kriva D na slici) u

datom vremenskom periodu (60 sekundi, do 10 minuta za veće vrednostiispitnog napona). Ovo je prouzrokovano apsorpcijom odnosno polarizacijomdielektrika; dobra izolacija pokazuje efekat polarizacije tokom mnogo dužegvremena u odnosu na vreme potrebno za punjenje kapaciteta izolacije.

• Ako izolacija sadrži vlagu ili nečistoće efekat apsorpcije će biti maskiranvelikom strujom curenja odnosno provođenja koja je prilično konstantna – štoznači da će se očitavati relativno niska vrednost otpornosti (R=E/I) (kriva E).

• Ova metoda ima veliki značaj jer je potpuno nezavisna od veličine opremeodnosno mašine koja se testira. Povećanje otpornosti u vremenu čiste i suveizolacije dešava se uvek na isti način bez obzira da li je motor velike ili malesnage. To znači da se mogu uporediti rezultati za nekoliko motora i na osnovutoga ustanoviti standardi za neke nove, bez obzira na njihovu nazivnu snagu igabarite. Slika pokazuje rezultate testa 60 sekundi za dobu i lošu izolaciju. Kadaje izolacija u dobrom stanju, očitavanje nakon 60 s je veće u odnosu naočitavanje nakon 15 ili 30 s.

• Dalja prednost ove metode je što daje jasniju sliku, čak i kada pojedinačnoočitavanje kaže da je izolacija u redu.

• Test otpornosti izolacije u vremenu kod velikih rotacionih električnih mašina –naročito onih za visoki napon – zahtevaju veliki opseg otpornosti izolacije(tokom testa menja se u širokom opsegu) i veoma konstantan test napon.


• Metoda testiranja otpora izolacije u vremenu– Interpretacija rezultata

• Odnos apsorpcije dielektrika, odnos očitavanja otporaizolacije nakon 60s/30s

– manji od 1.1 = neuspeo test, izolacija ne zadovoljava– 1.1 do 1.25 = OK– 1.4 do 1.6 = odlična izolacija

• Odnos apsorpcije dielektrika, odnos očitavanja otporaizolacije nakon 60s/15s

• Smatra se da izolovanost namotaja zadovoljava ukoliko jesačinilac upijanja (odnos 60s/15s ) veći od:

– 1,5 - za nove, posle opravke ili prepravke, ili za transformatoreposle radioničkog održavanja,

– 1,3 - za transformatore u eksploataciji.

Merenje otpornosti izolacije namotaja• Koji test napon treba koristiti pri merenju otpornosti

izolacije namotaja– Prednosti DC testiranja

• DC napon i otpor izolacije određuju struju curenja• Manji gabariti i težina test opreme• Nije destruktivna• Mogu se pribaviti istorijski podaci

– Metoda testiranja otpora izolacije u vremenu kod električnemašine: za naponski nivo 230 V-400 V ispitni napon iznosi 500Vdc, za namotaje naznačenog napona do 1 kV ispitni napon1000 Vdc, za namotaje naznačenog napona preko 1 kV ispitninapon 2500 V (do 4000 V)

Merenje otpornosti izolacije namotaja• TESTIRANJE TRANSFORMATORA

– Transformatori se testiraju na ili iznad nazivnog napona da bi bilisigurni da ne postoje putanje curenja struje ka uzemljenju ili izmeđunamotaja. Ovo testiranje se izvodi na transformatoru koji je potpunoodvojen od mreže i opterećenja. Međutim, uzemljenje kućištatransformatora ne treba ukloniti.

• Monofazni transformator– Sledećih 5 testova i odgovarajući dijagrami ožičenja vrše kompletan

test monofaznog transformatora. Svaki test treba da traje najmanje 1minut ili dok se očitavanje ne stabilizuje.

– Posle svakog ispitivanja namotaj se mora izbiti, tj. kratko spojiti iuzemljiti, pre nego se pristupi narednom ispitivanju. Naime, usledkapacitivnosti namotaja može doći do pražnjenja u obliku naponskihudara koji su opasni za kako za rukovaoce instrumenata, a tako i zasamu mernu opremu.


• Monofazni transformator– Testiranje otpornosti izolacije visokonaposnkog

namotaja prema niskonaponskom namotaju i zemlji


• Monofazni transformator– Testiranje otpornosti izolacije niskonaponskog

namotaja prema visokonaponskom namotaju i zemlji


• Monofazni transformator– Testiranje otpornosti izolacije visokonaponskog

namotaja prema niskonaponskom namotaju


• Monofazni transformator– Testiranje otpornosti izolacije visokonaponskog

namotaja prema zemlji


• Monofazni transformator– Testiranje otpornosti izolacije niskonaponskog

namotaja prema zemlji


• Trofazni transformator (testira se slično monofaznom)– Npr. visokonaponski namotaj prema niskonaponskom

namotaju i zemlji


• Trofazni transformator (testira se slično monofaznom)– Npr. niskokonaponski namotaj prema

visokonaponskom namotaju i zemlji


• Trofazni transformator (testira se slično monofaznom)– Npr. visokonaponski namotaj prema niskonaponskom

namotaju


• TESTIRANJE MOTORA I GENERATORA– Pre testiranja motora i generatora najpre treba

odspojiti (podići) četkice, uzemljiti priključak startera,zakočiti i uzemljiti vratilo motora.

– Isprazniti namotaj pobude njegovim uzemljivanjem.Zatim odspojiti namotaj pobude od uzemljenja ipovezati ga na – kraj megaommetra.

– Povezati + (Earth terminal) kraj na uzemljenje.– Dijagram pokazuje ožičenje za merenje otpornosti

izolacije namotaja pobude. Za statorski namotaj semože izmeriti na sličan način.


• TESTIRANJE MOTORA I GENERATORA


• Očekivane vrednosti otpora izolacije– Vrednost otpora izolacije kreće se od 0,5 MΩ pa naviše i

zavisi od vlažnosti mašine, trajanja merenja, vrednostitemperature i mernog napona, veličine mašine, vrste idebljine izolacionog materijala i dr. Sistematskimmerenjem otpora izolacije može se steći utisak o starenjuizolacije ali je, s obzirom na razne uticaje, uvek potrebnovršiti merenja pri praktično istim uslovima.

– Po jednoj od preporuka, orijentacioni izolacioni otpor trebada ima onoliko MΩ koliko kV iznosi nazivni napon mašine,ali ne ispod 0,5 MΩ. Ovo pravilo je prilično grubo (ali sekoristi) i ograničeno je na mašine čija snaga i napon nisuisuviše veliki, a ispitivanje se sprovodi naponom od 500 V .

Laboratorija iz električnih mašina- provera dielektrične čvrstoće -

5. predavanjeprema predavanjima iz školske

2017./18. godine

Provera dielektrične čvrstoće• Svrha je da se oceni kvalitet izolacije navojaka namotaja• U ogledu se nameće povišeni napon izolaciji i ispituje se da li

izolacija zadovoljava taj napon ili ne zadovoljava• Tokom ogleda bi trebalo da merimo struju kroz izolaciju; struja

je mala, te se javlja problem merenja male struje; zbog toga seobično meri napon pri kojem ne sme da dođe do proboja(preskoka)

• Preskok je pojava kada dolazi do pražnjenja kroz vazduhizmeđu površina na koje smo doveli napon

• Preskok se detektuje vizuelno ili sluhom ili u vidu otklonaampermetra koji je u kolu izvora koji nameće povišeni naponizolaciji

Provera dielektrične čvrstoće• Ako dođe do preskoka merenje se mora ponoviti• U ogledu se uglavnom dovodi naizmenični napon (može bi i

jednosmerni ili impulsni)• Kod gotove mašine izolacija se proverava na kraju• Kod transformatora se proverava u hladnom stanju, a kod

rotacionih mašina uglavnom u toplom stanju• Za izvođenje ogleda neophodan je posebno ograđen prostor,

jer se ogledu dovodi visok napon (iznad 400 V); ako se želinešto promeniti u smislu povezivanja, izvor visokog naponaprvo treba isključiti

Provera dielektrične čvrstoće• Provera se obavlja dovođenjem napona industrijske učestanosti 50

Hz ili dovođenjem napona povišene frekvencije 2-4·fn u zavisnostiod mašine koja se ispituje

• Dovođenjem napona na namotaj proverava se njegova izolacijaprema masi, ili prema ostalim namotajima i masi (ako nisurazvezani)

• Kod mašina se za proveru dielektrične čvrstoće izolacije namotajaprema masi ili između samih namotaja, dovodi između namotaja(čiji su krajevi kratko spojeni) i/ili mase povišeni napon 2·Un + 1000V nominalne učestanosti 50 Hz u trajanju od 1 minut

• Ako treba ponoviti merenje zbog preskoka, napon se snižava na75% napona koji je merodavan (2·Un + 1000V) i koji je prethodnopriključen i ako prođe test tada se meri otpor izolacije da se proverida li je izolacija oštećena u ogledu provere dielektrične čvrstoće

Provera dielektrične čvrstoće• Primer: Provera dielektrične čvrstoće glavne izolacije

transformatora

Provera dielektrične čvrstoće• Trajanje ovog ogleda je obično 1 minut; ne kraće od 15

sekundi• Kod transformatora je propisano da se dovodi dvostruka

vrednost nominalnog napona 2·Un, ali povišene frekvencijeobično 200 Hz (4·fn, ali minimalno 2·fn); povišena frekvencijaje potrebna kako magnetno kolo ne bi ušlo duboko u zasićenjei kako transformator ne bi vukao iz izvora velike struje

• Ovim ispitivanjem je ispitan i namotaj na koji nije dovedennapon jer se i u njemu indukuje 2·Un

• Ovim ogledom se kod transformatora ispituje međunavojnaizolacija

Provera dielektrične čvrstoće• Ispitivanje žlebne izolacije se vrši umetanjem metalne folije u

žleb (između provodnika namotaja i žlebne izolacije, tokomproizvodnje), i nametanjem ispitnog napona 4·Un između tefolije i mase (učestanosti 50 Hz)

• Generalno, visoki napon za ispitivanje dielektrične čvrstoće seobično dobija regulacionim transformatorom ili malimsinhronim generatorom menjanjem pobude (preko nekogfiksnog transofrmatora i autotransformatora)

• Pri tome se merenje ispitnog napona obavlja obično naniskonaponskoj strani pa se preračunava na visokonaponskustranu (mada je najbolje meriti napon na visokonaposkojstrani)

Provera dielektrične čvrstoće• Postoji i tzv. ispitivanje dielektrične čvrstoće atmosferskim

udarnim naponom• Kod ovog ispitivanja ispitni napon je standardni pun

udarni/impulsni napon gde čelo traje 1,2 μs, a začelje 50 μs• Redosled ispitivanja obuhvata jedan udar između 50% i 75%

utvrđenog iznosa ispitnog napona, a zatim 3 udara utvrđenogispitnog napona

Documents

Laboratorija iz električnih mašina - merenje otpornosti