MĂSURAREA REZISTENŢEI DE IZOLAŢIE LA MAŞINILE

ELECTRICE ROTATIVE

Partea teoretica

1. Probe generale privind maşinile electrice

1.1 Verificări necesare

Verificările ce se efectuează înainte pornirii maşinilor electrice, cum şi metodele de

măsură şi reglare deprind în mod esenţial de tipul constructiv al maşinii, de felul şi

valoarea tensiunii de alimentare, cum şi de destinaţie, iar într-o măsură mult mai mică

chiar de puterea maşinilor.

Privit în ansamblu, programul general de verificări şi încercări, în timpul sau la sfârşitul

lucrărilor de montaj (inclusiv punerea lor în funcţiune) trebuie să cuprindă în ordine:

Verificarea exterioară şi a stării generale a maşinii;

Verificarea montajului mecanic al maşinii;

Măsurarea rezistenţelor de izolaţie;

Încercarea rigidităţii dielectrice a izolaţiei înfăşurărilor;

Măsurarea rezistenţei înfăşurărilor;

Verificarea aşezării periilor şi portperiilor pe colector;

Pornirea de probă a maşinii, verificarea mersului liber şi controlul funcţionării părţii

mecanice la mersul în gol;

Ridicarea caracteristicilor la mersul în gol;

Pornirea în sarcină şi verificarea funcţionării.

2. Măsurarea rezistenţei de izolaţie

Rezistenţa de izolaţie a înfăşurărilor maşinilor electrice se măsoară cu ajutorul

megohmmetrului înaintea pornirii de probă sau înaintea tuturor pornirilor precedate de o

oprire îndelungată.

Este indicat ca în perioada pornirilor de rodaj a instalaţiilor tehnologice, să se verifice

rezistenţa de izolaţie a înfăşurărilor maşinilor electrice împreună cu tot circuitul de

alimentare, când între două porniri succesive au trecut mai mult de 24h. Respectarea

acestei recomandări este foarte importantă în cazul unităţilor mari ca putere sau la cele de

tensiune înaltă, cum şi în cazul acţionărilor de răspundere mare.

Tensiunea megohmmetrului este aleasă în funcţie de tensiunea nominală a înfăşurării

care se măsoară.

Conform STAS 1893-65, rezistenţa de izolaţie a înfăşurărilor maşinilor electrice faţă de

masă şi între înfăşurări nu trebuie să fie mai mică decât valoarea obţinută din relaţia:

Rizol = [M],

în care Un şi Pn sunt valorile nominale ale maşinii (în V şi KVA).

Valoarea obţinută prin relaţia de mai sus reprezintă rezistenţa de izolaţie minimă admisă în

exploatare. La maşinile noi aceasta este mult mai mare decât valoarea obţinută prin relaţia

de mai sus, iar valorile de comparaţie se iau din catalogul fabricii constructoare sau din

cartea maşinii.

Rezistenţa de izolaţie a înfăşurărilor maşinilor electrice depinde foarte mult de

temperatură. Se admite totuşi să se aprecieze starea izolaţiei maşinilor de joasă tensiune

cu puteri până la 100 kW după rezultatele măsurătorilor la rece.

În tabelul 1 se dau date orientative privind variaţia rezistenţei de izolaţie în funcţie de

încălzirea maşinii.

Tabelul 1

[0C] 20 40 60 80 100

K 3 10 30 100 300

[0C] – diferenţa între temperatura maşinii în funcţionare şi cea în stare rece;

K – raportul rezistenţelor de izolaţie a maşinii în stare rece şi cea în stare caldă la [0C].

De exemplu, dacă în stare rece temperatura maşinii este de =20 0C, iar în stare caldă

are 100 0C, =80 0C iar raportul K are valoarea 100. Dacă rezistenţa maşinii în stare

rece era, de exemplu, Rizol=50 M, în stare caldă va fi de 100 ori mai mică, adică 0,5 M.

În cazul în care rezistenţa de izolaţie măsurată la rece şi recalculată la temperatura de

funcţionare indicată în cartea maşinii sau conform STAS pentru clasa de izolaţie

respectivă, este mai mică decât 0,5 M, este indicat să se efectueze o încălzire de probă,

la temperatura de funcţionare la care se va măsura precis valoarea rezistenţei de izolaţie.

În cazul maşinilor de tensiune înaltă, măsurarea rezistenţei de izolaţie are anumite

particularităţi care în mod obligatoriu trebuie luate în considerare.

Datorită izolaţiei puternice, înfăşurările statorice au o capacitate mare între ele şi faţă de

masă. În timpul măsurării indicaţiile megohmmetrului variază în timp datorită încărcării

capacităţii. Rezultatele obţinute sunt considerate corespunzătoare dacă se citesc la 60 s

după aplicarea tensiunii de măsură, tensiune care trebuie să fie constantă. Tensiunea de

măsură poate fi menţinută practic constantă, dacă turaţia inductorului megohmmetrului

este constantă şi aproximativ egală cu cea nominală indicată de aparat.

Se citesc indicaţiile aparatului după 15 s şi respectiv 60 s de la aplicarea tensiunii

notându-se valorile respective.

Raportul Ka între valorile rezistenţelor de izolaţie citite la 60 s notată cu R60 şi la 15 s notată

cu R15 reprezintă un criteriu de apreciere al umidităţii izolaţiei înfăşurării. Acest raport Ka

este numit coeficient de absorbţie şi se recomandă ca valoarea lui minimă să fie 1,3

pentru temperaturi cuprinse între 15 şi 30 0C.

Ka = R60/R15 pentru =(15 – 30) 0C

Cu cât raportul Ka este mai mare, cu atât gradul de umiditate al izolaţiei respective este

mai mic. În cazul când R60 are o valoare mult mai mică sub cea normală, iar Ka este

aproape 1, concluzia ce se trage este că înfăşurarea este umedă şi trebuie efectuată o

uscare.

Se recomandă, dacă este posibil şi în special la maşinile de puteri mari, să se determine

coeficientul de absorbţie la câteva valori diferite ale temperaturii înfăşurării. În orice caz se

va determina acest coeficient pentru maşina în stare rece. Se consideră starea rece când

temperatura înfăşurărilor este egală cu cea a mediului înconjurător.

Dacă R60 nu a scăzut sub 50% din valoarea măsurată anterior şi dacă Ka nu a scăzut mai

mult decât valorile indicate în tabelul 2, nu mai este necesară uscarea înfăşurării.

Tabelul 2

Valori recomandate pentru coeficientul de absorbţie

Temperatura înfăşurării [0C] 20 30 40 50 60 70

Scăderea admisă pentru K [%] 44 30 25 22 20 19

Valoarea medie de exploatare a rezistenţei de izolaţie la o anumită temperatură este

definită ca fiind media aritmetică a tuturor valorilor rezistenţelor de izolaţie măsurate la

aceeaşi temperatură. De aceea, este absolut necesar ca toate măsurările de izolaţie

pentru o maşină să fie făcute practic la aceeaşi temperatură, în caz că compararea datelor

are o valoare reală.

Modificarea valorilor rezistenţei de izolaţie şi a coeficientului de absorbţie poate fi

provocată de diferite cauze: umiditate pe suprafaţa înfăşurării, umiditate în grosimea

izolaţie, depunerii de praf conductor la ieşiri, pe înfăşurări, pe colector, pe inele,

deteriorarea izolaţiei etc.

În asemenea cazuri trebuie luate măsuri pentru stabilirea cauzei ce a dus la scăderea

izolaţiei şi apoi uscarea, curăţarea maşinii sau repararea izolaţiei deteriorate.

În cazul rezistenţelor foarte mici, pentru a se preciza dacă izolaţia este deteriorată sau

puternic umezită, trebuie să se efectueze măsurarea rezistenţei de izolaţie cu puntea

Wheatstone. Măsurarea se face cu puntea pentru ambele sensuri de circulaţie a curentului

în înfăşurarea controlată.

Se deosebesc două cazuri după rezultatele măsurătorilor:

Cele două măsurări dau rezultate egale. În acest caz scăderea valorii rezistenţei de

izolaţie se datoreşte umezelii de la suprafaţă sau a prafului depus pe înfăşurări.

Rezultatele celor două măsurări sunt diferite. Scăderea rezistenţei de izolaţie se

datoreşte umezelii izolaţiei în grosime. Măsurările dau rezultate diferite datorită apariţiei

unor tensiuni electromotoare galvanice, create de circulaţia curentului continuu şi deci de

valoarea tensiunii la care puntea se echilibrează se modifică.

Refacerea rezistenţei de izolaţie prin curăţare şi eliminarea umezelii se efectuează după

metode şi instrucţiuni speciale, în funcţie de tipul şi mărimea maşinii.

Pentru motoarele de fabricaţie AEG tip D5, capsulate, antiexplozive de 0,4 kV, izolate cu

mecafoliu şi şerlac, rezistenţa de izolaţie minimă admisă la 75 0C este

Rizol min [] = 100 x Un [V].

Pentru motoarele de aceeaşi fabricaţie şi tip cu Un=6 kV, valoarea minimă a rezistenţei de

izolaţie la 75 0C este dată de relaţia:

Rizol min [] = .

In cazul în care măsurarea se face la o altă valoare a temperaturii înfăşurării decât aceea

de 75 0C şi pentru care sunt date relaţiile de mai sus, valoarea rezistenţei minime de

izolaţie se recalculează pentru temperatura respectivă.

Valoarea rezistenţei minime de izolaţie pentru temperatura dată se calculează cu relaţia :

Rizol min [la 0C] = k Rizol min [la 75 0C],

In care k este un coeficient de corecţie dat şicare are valorile din tabelul 3, întocmit după

prescripţia de fabrică.

Tabelul 3

Valori coeficientului de corecţie

[0C] 10 20 30 40 50 60 70 75 80 90

k 12 8,1 5,6 3,85 2,65 1,85 1,3 1 0,85 0,6

Dacă valorile măsurate ale rezistenţei de izolaţie sunt mai mici decât valorile ce rezultă din

calcul, se va face uscarea.

Conform instrucţiunilor de fabrică, uscarea este indicată să se facă în curent continuu, la

început cu un curent de I=0,5 In pentru încălziri uniforme şi fără solicitări, iar la sfârşitul

operaţiei să se ajungă la Imax=In. în cazul folosirii curentului alternativ trifazat, rotorul trebuie

imobilizat, iar la maşinile cu rotorul bobinat înfăşurarea acestuia trebuie scutcircuitată.

Pentru rotoarele bobinate, o măsură în plus la această metodă este de a controla

temperatura bobinajului rotoric pentru a nu se depăşi temperatura maximă admisă.

2.1 Măsurarea rezistenţei de izolaţie în cazul generatoarelor şi compensatoarelor

sincrone (conform PE 116/84)

2.1.1. Măsurarea rezistenţei de izolaţie a înfăşurărilor şi determinarea coeficientului

de absorbţie.

Măsurarea rezistenţei de izolaţie se face cu megaohmmetrul, conform tabelului 4:

Tabelul 4

Tensiunea înfăşurărilor [V] 100

0

1000-3000 3000

Tensiunea megaohmmetrului [V]

500 1000 2500-3000

Un megohmmetru prezintă două borne (+) şi (-) şi reprezintă un -metru serie destinat

măsurării rezistenţelor cu valori mari (de ordinul M). Borna (-) este borna de linie şi se

conectează la înfăşurarea testată. Borna (+) este borna de masă şi se conectează la

masa echipamentului de încercat.

În cazul în care se măsoară izolaţia dintre două înfăşurări de tensiuni diferite, borna (-) se

conectează la înfăşurarea cu tensiunea cea mai mare, iar borna (+) se conectează la

înfăşurarea cu tensiunea cea mai mică.

În concluzie, borna (-) se conectează la înfăşurarea testată scurtcircuitată, iar restul

înfăşurărilor care nu participă la măsurare, se scurtcircuitează şi împreună cu carcasa

maşinii electrice se conectează la masă. În figura de mai jos este prezentat un exemplu de

măsurare a rezistenţei de izolaţie cu megohmmetrul, în cazul unei maşini de curent

continuu.

Măsurarea se face la temperatura mediului ambiant.

Pentru măsurarea rezistenţei de izolaţie a înfăşurărilor rotorice faţă de masă se va utiliza

un megaohmmetru de 1000V.

Valorile obţinute nu trebuie să fie mai mici de 50 % din datele de la punerea în

funcţiune, la aceeaşi temperatură.

În lipsa acestora , rezistenţa de izolaţie trebuie să fie :

- la maşini cu Un 1000 V , Riz 1 M;

- la maşini cu Un 1000 V ,

Pentru aprecierea gradului de umiditate la maşini cu U 3000 V şi P 300 kW (sau S

300 kVA) se măsoară R60 şi R15.

NOTĂ : Proba se execută cu circuitul de apă în funcţiune, la înfăşurările răcite cu apă

conductivitatea apei va fi cel mult egală cu cea indicată de furnizor.

+ -

M

Infăşurarea testată

pentru temperatura ale înfăşurărilor între 100 şi 300C.

Măsurarea rezistenţei de izolaţie a circuitului de excitaţie, inclusiv a suporturilor

portperiilor:

Se execută cu megohmmetrul de 1000V.

Valoarea minimă 1MΩ.

Se execută la PIF, RC, RK.

2.2 Măsurarea rezistenţei de izolaţie în cazul motoarelor de curent continuu

(conform PE 116/84)

2.2.1 Măsurarea rezistenţei de izolaţie a fiecărei înfăşurări faţă de masă

Măsurarea rezistenţei de izolaţie se face :

cu megohmmetre de 500 V la maşini cu Un 500 V;

cu megohmmetre de 1000 V la maşini cu Un 500 V;

Rezistenţa de izolaţie trebuie să aibă valori mai mari decât valoarea minimă dată de

constructor cu cel puţin 70% din valoarea de referinţă.

Pentru maşini cu Pn 1kW, rezistenţa de izolaţie nu trebuie să scadă sub 1 MΩ.

Se efectuează la punerea în funcţiune, reparaţii curente, reparaţii capitale, intervenţii la

înfăşurări, înainte şi după încercarea cu tensiune mărită.

2.2.2 Măsurarea rezistenţei de izolaţie a bandajelor rotorice

Se măsoară rezistenţa de izolaţie a fiecărui bandaj faţă de înfăşurare. Măsurarea se face

cu megohmmetrul de 1000 V.

Rezistenţa de izolaţie nu trebuie să scadă sub 1 MΩ.

2.3 Măsurarea rezistenţei de izolaţie în cazul motoarelor de curent alternativ

(conform PE 116/84)

2.3.1 Măsurarea rezistenţei de izolaţie a înfăşurărilor. Determinarea coeficientului de

absorbţie

Măsurarea rezistenţei de izolaţie se face :

cu megohmmetrul de 500 V pentru înfăşurări cu U 500 V, între faze;

cu megohmmetrul de 1000 V pentru înfăşurări cu U = 500 - 1000V, între faze;

cu megohmmetrul de 2500 V pentru înfăşurări cu U 3000 V, între faze;

Măsurarea rezistenţei de izolaţie se face la temperatura mediului ambiant.

La motoarele cu rotorul bobinat, măsurătorile se fac separat pentru stator şi rotor.

Coeficientul de absorbţie R60R15 se determină pentru înfăşurări cu U 3000 V.

2.3.2 Măsurarea rezistenţei de izolaţie a bandajelor rotorice

Se măsoară cu megohmmetrul de 500 V.

Rezistenţa de izolaţie nu trebuie să fie mai mică de 1 M.

Aceste tipuri de măsurători se execută la punerea în funcţiune, după reparaţiile curente,

capitale şi după intervenţiile la înfăşurări şi bandaje.

Partea practica:

Sa se determine rezistenta de izolatie pentru urmatoarele masini electrice:

1. motor de c.c.

2. generator de c.a.

3. rotor asincron trifazat cu rotor bobinat;

Pentru motorul de c.c.

STAS 1893 – 78 – Masini electrice rotative. Conditii generale.

STAS 7814 – 79 – Masini electrice de c.c. Metode de incercare.

Date echipament verificat:

Un=220V; Pn=2.2kW; Uexc=110V

Uinc=500V conform Tabel pag. 27 din normativ

Rezistenta de izolatie a infasurarii fata de masa nu trebuie sa fie mai mica decat valoare

obtinuta din relatia:

- rezistenta de izolatie minim admisa in exploatare

MASURAREA EFECTIVA: - indus

R15’’ > 100 MΩ

R60’’ > 100 MΩ → din acest punct de vedere infasurarea indusului este buna.

- infasurarea de excitatie:

R15’’> 100 MΩ

R60’’> 100 MΩ → din acest punct de vedere infasurarea indusului este buna.

Generatorul de c.a.:

Masina pe care se va verifica rezistenta de izolatie la infasurari este un generator sincron trifazat de

24V.

Din masurari a rezultat ca:

-pt. Infasurarea de excitatie > 100 MΩ

-pt. Infasurarea trifazata = 100 MΩ

Motor asincron trifazat cu rotor bobinat:

Date nominale: Un = Y,D – 220/380 V

Pn = 2.5 kW

Determinari:

-pt. infasurarea rotorica: > 100 MΩ

-pt. stator: > 100 MΩ

nu s-a putut determina cu precizie rezistenta de izolatie datorita aparatului folosit si anume JK

500V.