Per quanto riguarda i test sui motori elettrici, l’indice di polarizzazione (PI) \u00e8 una misura di quanto la resistenza del sistema di isolamento migliora (o si degrada) nel tempo.<\/p>\n
Sebbene il PI Test sia stato considerato il test principale per valutare le condizioni dell’isolamento di un motore, il suo processo \u00e8 diventato obsoleto rispetto ai metodi di analisi pi\u00f9 recenti che forniscono una valutazione diagnostica pi\u00f9 completa dello stato di salute generale di un motore.<\/p>\n
Questo articolo fornisce una comprensione pratica del sistema di isolamento di un motore, una conoscenza di base del test dell’indice di polarizzazione e di come i moderni metodi di test dei motori forniscano risultati pi\u00f9 completi in meno tempo.<\/p>\n
Il test dell’indice di polarizzazione (PI) \u00e8 un metodo di prova standard per i motori elettrici sviluppato nel 1800 che cerca di determinare lo stato di salute dell’isolamento degli avvolgimenti di un motore.<\/p>\n
Mentre il test PI fornisce informazioni sui sistemi di isolamento delle pareti di terra (GWI) tipicamente installati prima degli anni ’70, non \u00e8 in grado di fornire una condizione accurata dell’isolamento degli avvolgimenti nei motori moderni.<\/p>\n
Il test PI prevede l’applicazione di una tensione continua (in genere 500V – 1000V) all’avvolgimento del motore per misurare l’efficacia del sistema GWI nell’immagazzinare una carica elettrica.<\/p>\n
Poich\u00e9 il sistema GWI forma una capacit\u00e0 naturale tra gli avvolgimenti del motore e il telaio del motore, la tensione continua applicata verr\u00e0 immagazzinata come carica elettrica, proprio come un qualsiasi condensatore.<\/p>\n
Man mano che il condensatore si carica completamente, la corrente diminuisce fino a quando non rimane che la corrente di dispersione finale, che determina la quantit\u00e0 di resistenza che l’isolamento fornisce alla terra.<\/p>\n
Nei sistemi di isolamento nuovi e puliti, la corrente di polarizzazione diminuisce logaritmicamente con il tempo, poich\u00e9 gli elettroni vengono immagazzinati. L’indice di polarizzazione (PI) \u00e8 il rapporto tra il valore della resistenza di isolamento a terra (IRG) rilevato a intervalli di 1 e 10 minuti.<\/p>\n
PI = 10 minuti IRG\/1 minuto IRG<\/p>\n
Nei sistemi di isolamento installati prima degli anni ’70, il test PI viene eseguito mentre il materiale dielettrico viene polarizzato.<\/p>\n
Se l’isolamento della parete di terra (GWI) inizia a degradarsi, subisce un cambiamento chimico che rende il materiale dielettrico pi\u00f9 resistivo e meno capacitivo, abbassando la costante dielettrica e riducendo la capacit\u00e0 del sistema di isolamento di immagazzinare una carica elettrica. Questo fa s\u00ec che la corrente di polarizzazione diventi pi\u00f9 lineare man mano che si avvicina all’intervallo in cui la corrente di dispersione \u00e8 predominante.<\/p>\n
Tuttavia, nei sistemi di isolamento pi\u00f9 recenti, successivi agli anni ’70, per vari motivi l’intera polarizzazione del materiale dielettrico avviene in meno di un minuto e le letture IRG sono superiori a 5.000 Meg-ohm. Il PI calcolato potrebbe non essere significativo come indicazione delle condizioni della parete di terra.<\/p>\n
Inoltre, poich\u00e9 questo test crea un campo elettrostatico tra gli avvolgimenti e il telaio del motore, fornisce pochissime o nessuna indicazione sulle condizioni del sistema di isolamento degli avvolgimenti. La migliore indicazione di questi tipi di guasti si ottiene con le misure MCA dell’angolo di fase e della risposta in frequenza della corrente.<\/p>\n
Nei motori elettrici, l’isolamento \u00e8 il materiale che resiste al libero flusso degli elettroni, dirigendo la corrente attraverso un percorso desiderato e impedendole di uscire altrove.<\/p>\n
In teoria, l’isolamento dovrebbe bloccare ogni flusso di corrente, ma anche il miglior materiale isolante lascia passare una piccola quantit\u00e0 di corrente. Questa corrente in eccesso viene comunemente chiamata corrente di dispersione.<\/p>\n
Sebbene sia generalmente accettato che i motori abbiano una durata di vita di 20 anni, il guasto del sistema isolante \u00e8 il motivo principale per cui i motori elettrici si guastano prematuramente.<\/p>\n
Il sistema isolante inizia a degradarsi quando l’isolamento diventa pi\u00f9 conduttivo a causa di un cambiamento nella sua composizione chimica. La composizione chimica dell’isolante cambia nel tempo a causa dell’uso graduale e\/o di altri danni. La corrente di dispersione \u00e8 resistiva e crea calore che provoca un ulteriore e pi\u00f9 rapido degrado dell’isolamento.<\/p>\n
Nota: la maggior parte dei fili smaltati \u00e8 progettata per garantire una durata di 20.000 ore alle temperature nominali (da 105 a 240\u00b0 C).<\/p>\n
I motori e le altre apparecchiature elettriche con bobine hanno due sistemi di isolamento separati e indipendenti.<\/p>\n
I sistemi di isolamento a parete separano la bobina dal telaio del motore, impedendo che la tensione fornita agli avvolgimenti si propaghi al nucleo dello statore o a qualsiasi parte del telaio del motore. La rottura del sistema di isolamento della parete di terra \u00e8 chiamata guasto di terra e crea un pericolo per la sicurezza.<\/p>\n
I sistemi di isolamento degli avvolgimenti sono strati di smalto che circondano il filo conduttore che fornisce corrente all’intera bobina per creare il campo magnetico dello statore. La rottura del sistema di isolamento dell’avvolgimento si chiama cortocircuito e indebolisce il campo magnetico della bobina.<\/p>\n
Il test elettrico pi\u00f9 comune condotto sui motori \u00e8 il test della resistenza di isolamento a terra (IRG) o “spot test”.<\/p>\n
Applicando una tensione continua all’avvolgimento del motore, questo test determina il punto di resistenza minima che l’isolamento della parete di terra presenta nei confronti del telaio del motore.<\/p>\n
La capacit\u00e0 (C), misurata in Farad, \u00e8 definita come la capacit\u00e0 di un sistema di immagazzinare una carica elettrica. Per stabilire la capacit\u00e0 di un motore si utilizza l’equazione: 1 Farad = la quantit\u00e0 di carica immagazzinata in coulomb (Q) divisa per la tensione di alimentazione.<\/p>\n
Esempio: Se la tensione applicata \u00e8 quella di una batteria da 12 V e il condensatore immagazzina 0,04 coulomb di carica, avr\u00e0 una capacit\u00e0 di 0,0033 Farad o 3,33 mF. Un coulomb di carica corrisponde a circa 6,24 x 1018 elettroni o protoni. Un condensatore da 3,33 mF immagazzina circa 2,08 X 1016 elettroni quando \u00e8 completamente carico.<\/p>\n
La capacit\u00e0 si crea posizionando un materiale dielettrico tra piastre conduttrici. Nei motori, i sistemi di isolamento a parete formano una capacit\u00e0 naturale tra gli avvolgimenti e il telaio del motore. I conduttori dell’avvolgimento formano una piastra e il telaio del motore forma l’altra, rendendo l’isolamento della parete di terra il materiale dielettrico.<\/p>\n
La quantit\u00e0 di capacit\u00e0 dipende da:<\/p>\n
La superficie misurata delle piastre – La capacit\u00e0 \u00e8 direttamente proporzionale all’area delle piastre.<\/p>\n
La distanza tra le piastre – La capacit\u00e0 \u00e8 inversamente proporzionale alla distanza tra le piastre.<\/p>\n
La costante dielettrica – La capacit\u00e0 \u00e8 direttamente proporzionale alla costante dielettrica.<\/p>\n
La misura della capacit\u00e0 a terra (CTG) \u00e8 indicativa della pulizia degli avvolgimenti e dei cavi di un motore.<\/p>\n
Poich\u00e9 l’isolamento della parete di terra (GWI) e i sistemi di isolamento degli avvolgimenti formano una capacit\u00e0 naturale verso terra, ogni motore avr\u00e0 un CTG unico quando il motore \u00e8 nuovo e pulito.<\/p>\n
Se gli avvolgimenti del motore o il GWI sono contaminati o il motore \u00e8 soggetto a infiltrazioni di umidit\u00e0, il CTG aumenter\u00e0. Tuttavia, se il GWI o l’isolamento dell’avvolgimento subiscono un degrado termico, l’isolamento diventer\u00e0 pi\u00f9 resistente e meno capacitivo, causando una diminuzione del CTG.<\/p>\n
Un materiale dielettrico \u00e8 un cattivo conduttore di elettricit\u00e0 ma supporta un campo elettrostatico. In un campo elettrostatico, gli elettroni non permeano il materiale dielettrico e le molecole positive e negative si accoppiano formando dei dipoli (coppie di molecole di carica opposta separate dalla distanza) e si polarizzano (il lato positivo del dipolo si allineer\u00e0 verso il potenziale negativo e la carica negativa si allineer\u00e0 verso il potenziale negativo).<\/p>\n
La costante dielettrica (K) misura la capacit\u00e0 di un materiale dielettrico di immagazzinare una carica elettrica attraverso la formazione di dipoli, rispetto al vuoto che ha una K pari a 1.<\/p>\n
La costante dielettrica di un materiale isolante dipende dalla composizione chimica delle molecole che lo compongono.<\/p>\n
Il K di un materiale dielettrico \u00e8 influenzato dalla densit\u00e0 del materiale, dalla temperatura, dal contenuto di umidit\u00e0 e dalla frequenza del campo elettrostatico.<\/p>\n
Una propriet\u00e0 importante dei materiali dielettrici \u00e8 la capacit\u00e0 di supportare un campo elettrostatico, dissipando al contempo una minima energia sotto forma di calore, nota come perdita dielettrica.<\/p>\n
Quando la tensione su un materiale dielettrico diventa troppo alta e il campo elettrostatico diventa troppo intenso, il materiale dielettrico condurr\u00e0 elettricit\u00e0 e si parla di rottura dielettrica. Nei materiali dielettrici solidi, questa rottura pu\u00f2 essere permanente.<\/p>\n
Quando si verifica la rottura dielettrica, il materiale dielettrico subisce un cambiamento nella sua composizione chimica e determina una variazione della costante dielettrica.<\/p>\n
Diversi decenni fa \u00e8 stato introdotto il test dell’indice di polarizzazione (PI) per valutare la capacit\u00e0 del sistema di isolamento di immagazzinare una carica elettrica. Poich\u00e9 le correnti coinvolte nella carica di un condensatore sono essenzialmente tre, come descritto in precedenza.<\/p>\n
Corrente di carica<\/b> – La corrente accumulata sulle piastre e dipende dall’area delle piastre e dalla distanza tra di esse. La corrente di ricarica termina solitamente in < pi\u00f9 di 1 minuto. La quantit\u00e0 di carica sar\u00e0 la stessa indipendentemente dalle condizioni del materiale isolante.<\/p>\n
Corrente di polarizzazione<\/b> – La corrente necessaria per polarizzare il materiale dielettrico, ovvero per allineare i diploes creati ponendo il materiale dielettrico in un campo elettrostatico. In genere, con i sistemi di isolamento installati nei motori (prima degli anni ’70) quando \u00e8 stato sviluppato il test dell’indice di polarizzazione, il valore nominale di un sistema di isolamento nuovo e pulito era dell’ordine di 100 megaohm (106) e richiedeva in genere pi\u00f9 di 30 minuti e in alcuni casi molte ore per essere completato. Tuttavia, con un sistema di isolamento pi\u00f9 recente (dopo gli anni ’70) il valore nominale di un sistema di isolamento nuovo e pulito sar\u00e0 compreso tra i giga-ohm e i tera-ohm (109, 1012) e in genere si polarizza completamente prima che la corrente di carica finisca del tutto.<\/p>\n
Corrente di dispersione<\/b> – La corrente che attraversa il materiale isolante e dissipa il calore.<\/p>\nCORRENTE DI CARICA<\/h2>\n
Un condensatore non carico ha piastre che condividono un numero uguale di cariche positive e negative.<\/p>\n
Applicando una sorgente di corrente continua alle piastre di un condensatore non carico, gli elettroni fluiranno dal lato negativo della batteria e si accumuleranno sulla piastra collegata al polo negativo della batteria.<\/p>\n
Questo creer\u00e0 un eccesso di elettroni su questa piastra.<\/p>\n
Gli elettroni fluiranno dalla piastra collegata al polo positivo della batteria e fluiranno nella batteria per sostituire gli elettroni che si accumulano sulla piastra negativa. La corrente continuer\u00e0 a scorrere fino a quando la tensione sulla piastra positiva sar\u00e0 uguale a quella del lato positivo della batteria e la tensione sulla piastra negativa raggiunger\u00e0 il potenziale del lato negativo della batteria.<\/p>\n
Il numero di elettroni spostati dalla batteria alle piastre dipende dall’area delle piastre e dalla distanza tra di esse.<\/p>\n
Questa corrente viene chiamata corrente di carica, che non consuma energia e viene immagazzinata nel condensatore. Questi elettroni immagazzinati creano un campo elettrostatico tra le piastre.<\/p>\n
L’inserimento di un materiale dielettrico tra le piastre di un condensatore ne aumenta la capacit\u00e0 rispetto alla distanza tra le piastre nel vuoto.<\/p>\n
Quando un materiale dielettrico viene posto in un campo elettrostatico, i dipoli appena formati si polarizzano e l’estremit\u00e0 negativa del dipolo si allinea con la piastra positiva e l’estremit\u00e0 positiva del dipolo si allinea verso la piastra negativa. Questo fenomeno viene definito polarizzazione.<\/p>\n
Pi\u00f9 alta \u00e8 la costante dielettrica di un materiale dielettrico, maggiore \u00e8 il numero di elettroni necessari, aumentando cos\u00ec la capacit\u00e0 del circuito.<\/p>\n
La piccola quantit\u00e0 di corrente che attraversa il materiale dielettrico mantenendo le sue propriet\u00e0 isolanti viene definita resistenza effettiva. Si tratta di una differenza rispetto alla rigidit\u00e0 dielettrica, definita come la tensione massima che un materiale pu\u00f2 sopportare senza cedere.<\/p>\n
Quando un materiale isolante si degrada, diventa pi\u00f9 resistivo e meno capacitivo, aumentando la corrente di dispersione e diminuendo la costante dielettrica. La corrente di dispersione produce calore ed \u00e8 considerata una perdita dielettrica.<\/p>\n
\u00c8 una tecnica di test alternativa che utilizza un segnale CA per esercitare il sistema di isolamento delle pareti di terra (GWI). Come spiegato in precedenza, utilizzando un segnale DC per testare il GWI si incontrano 3 diverse correnti, tuttavia lo strumento non \u00e8 in grado di distinguere le correnti se non per il tempo. Tuttavia, applicando un segnale CA per testare il GWI \u00e8 possibile separare le correnti immagazzinate (corrente di carica, corrente di polarizzazione) dalla corrente resistiva (corrente di dispersione).<\/p>\n
Poich\u00e9 sia la corrente di carica che quella di polarizzazione sono correnti immagazzinate e vengono restituite al ciclo \u00bd opposto, la corrente precede la tensione di 90\u00b0, mentre la corrente di dispersione, che \u00e8 una corrente resistiva che dissipa calore, \u00e8 in fase con la tensione applicata. Il fattore di dissipazione (DF) \u00e8 semplicemente il rapporto tra la corrente capacitiva (IC) e la corrente resistiva (IR).<\/p>\n
DF = IC \/ IR<\/p>\n
Su un isolamento nuovo e pulito, in genere l’IR \u00e8 < 5% dell’IC; se il materiale isolante si contamina o si degrada termicamente, l’IC diminuisce o l’IR aumenta. In entrambi i casi il DF aumenter\u00e0.<\/p>\n
L’analisi del circuito del motore (MCA\u2122), detta anche valutazione del circuito del motore (MCE), \u00e8 un metodo di test non distruttivo e privo di tensione utilizzato per valutare lo stato di salute di un motore. Avviato dal Centro Controllo Motori (MCC) o direttamente dal motore stesso, questo processo valuta l’intera parte elettrica del sistema del motore, compresi i collegamenti e i cavi tra il punto di prova e il motore.<\/p>\n
Mentre il motore \u00e8 spento e non alimentato, strumenti come l’AT7 e l’AT34 di ALL-TEST Pro utilizzano l’MCA per valutare:<\/p>\n
Il test del motore con gli strumenti MCA\u2122 \u00e8 molto semplice da implementare e richiede meno di tre minuti, rispetto al test dell’indice di polarizzazione che in genere richiede pi\u00f9 di 10 minuti per essere completato.<\/p>\n
La parte elettrica del sistema motore trifase \u00e8 composta da circuiti resistivi, capacitivi e induttivi. Quando viene applicata una bassa tensione, i circuiti sani devono rispondere in un modo specifico.<\/span><\/p>\n Gli strumenti ALL-TEST Pro per l’analisi del circuito del motore applicano una serie di segnali CA sinusoidali a bassa tensione, non distruttivi, attraverso il motore per misurarne la risposta. Questo test a vuoto richiede solo pochi minuti e pu\u00f2 essere eseguito anche da un tecnico di livello base.<\/p>\n Misure MCA:<\/p>\n E applicabile su:<\/p>\n Nel corso del 1800, il test dell’indice di polarizzazione era un metodo efficace per determinare le condizioni generali di un motore. Tuttavia, con i moderni sistemi di isolamento \u00e8 diventato meno efficace.<\/p>\n Mentre il test PI richiede molto tempo (oltre 15 minuti) e non \u00e8 in grado di determinare se il guasto si trova nell’avvolgimento o nell’isolamento della parete di terra, le moderne tecnologie, come la MOTOR CIRCUIT ANALYSIS (MCATM), identificano i problemi di connessione, i guasti dell’avvolgimento che si sviluppano da giro a giro, da bobina a bobina e da fase a fase nelle fasi iniziali con test completati in meno di 3 minuti.<\/p>\n Altre tecnologie, come DF, CTG e IRG, forniscono una condizione del sistema di isolamento della parete di terra in test completati in tempi minimi.<\/p>\n Grazie alla combinazione di nuove tecnologie, come MCA, DF, CTG e IRG, i moderni metodi di test dei motori elettrici forniscono una valutazione molto pi\u00f9 completa e approfondita del sistema di isolamento di un intero motore in modo pi\u00f9 rapido e semplice che mai.<\/li>\n<\/ul>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Per quanto riguarda i test sui motori elettrici, l’indice di polarizzazione (PI) \u00e8 una misura di quanto la resistenza del sistema di isolamento migliora (o si degrada) nel tempo. Sebbene il PI Test sia stato considerato il test principale per valutare le condizioni dell’isolamento di un motore, il suo processo \u00e8 diventato obsoleto rispetto ai […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[28],"tags":[],"table_tags":[],"class_list":["post-42785","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-non-categorizzato"],"yoast_head":"\n\n
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