Vibračná diagnostika nestačí – izolačný odpor a odpor vinutí

Vibračná diagnostika nestačí – izolačný odpor a odpor vinutí

Medzizávitová izolácia je najslabšou izoláciou v elektromotore

Napätie a prieraz izolácie

Pri každom nábehu elektromotora môže byť motor vystavený napäťovým špičkám. Pre motor s napätím 415 V sa môže jednať o napäťové rázy až 2000V. Tieto napäťové rázy generujú potenciálový rozdiel nad 325 V postačujúci na zapálenie oblúka medzi závitmi a ak je lokálne znížený izolačný stav  medzi závitmi, môže dochádzať ku preskoku elektrického oblúku podľa obrázku.

Medzizávitová izolácia je najslabšou izoláciou v motore. Chemické depozity zhoršujú izolačné vlastnosti a mechanické trenie medzi závitmi pri nábehových pohyboch spôsobujú postupné opotrebenie izolácie. Frekvenčné meniče spôsobujú špičky a zahrievanie.

Medzizávitové znížené izolačné stavy

80 % izolačných problémov začína ako znížený izolačný stav medzi závitmi. Väčšina týchto problémov vo finálnom štádiu skončí ako prieraz drážkovej izolácie voči zemi, ale prvotnou príčinou je degradácia medzizávitovej izolácie. To znamená, že ak chceme identifikovať izolačné problémy v ranom štádiu, potrebujeme metódu, ktorá je schopná detekovať medzizávitové znížené izolačné stavy.

Naľavo nová medzizávitová izolácia. Napravo degradácia izolácie.

Príčiny degradácia izolácie

Medzi degradáciu izolácie sa zaraďuje termické starnutie (

na každých 10oC nad štítkovú hodnotu motora sa životnosť izolácie skracuje na polovicu

), ďalej sú to prepäťové špičky, výboje, vysokonapäťové rázy, kontaminácia, vlhkosť a mechanické namáhanie pohybmi vinutia pri nábehoch, vypnutí, ...

Spoliehame sa na meranie odporu medzi fázami a meranie izolačného odporu

Je to postačujúce na zisťovanie integrity a spoľahlivosti izolácie?

            Najvyšší podiel porúch na elektromotore okrem ložísk býva na statore. Vinutie statora sa kontroluje staticky a to tak, že sa motor odpojí od napájania a vykonajú sa merania odporu medzi fázami a merania izolačného odporu na prívodných kábloch tam, kde je to možné. Meranie indukčnosti umožňuje odhaliť medzizávitové skraty a nerovnováhu vo vinutí.

Je vhodné sledovať trend zmeny týchto parametrov napríklad v Leaklogu. Cieľom je identifikovať zhoršujúci sa stav izolácie predtým, ako motor nekontrolovane havaruje.

Meranie odporu vinutia až do 1 M mega ohmu. Nerovnováha hodnôt odporu vinutia by mala byť typicky do 3 %. Meranie umožňuje zistiť spoje so zvýšeným prechodovým odporom, medzizávitové skraty, prerušený obvod. Neumožňuje zistiť znížený izolačný stav medzi závitmi v štádiu preskokovej poruchy, nakoľko nevytvára potenciálový rozdiel medzi závitmi.

Prečo sa testuje napätiami vyššími ako je menovité napätie

Výdržné a rázové testy sa vykonávajú len na motoroch veľkých výkonov

Simulujú sa tým napäťové špičky, ktorým je každý motor vystavený pri nábehu a pri vypínaní hoci inak motor funguje normálne. Testuje sa, či izolačný stav zvláda krátkodobé prepätia. Pri motoroch s menovitým napätím 415 V sa rázová skúška vykonáva pri 2000 V.

Naľavo preskok oblúka medzi závitmi počas rázovej skúšky, napravo zobrazený graficky. Pri meraní sa musí zaistiť rotor napríklad ventilátora  voči pohybu, aby sa neovplyvňovala indukčnosť statora. Statická skúška meraním odporu medzi fázami a meraním izolačného odporu neodhalí, že pri nábehu motora dochádza k preskokom iskry (oblúka) medzi cievkami. Takýto kritický stav dokáže odhaliť len rázová skúška.

Súhrn

Každý z testov má svoje obmedzenia, ktoré treba poznať. Len kombináciou všetkých statických testov sa získa ucelený obraz o stave izolácie motora, Je vhodné sledovať trend zmeny meraných hodnôt. Izolačný odpor (50 až 100 megaohmov) sa prepočítava korekciou na teplotu 40 oC z dôvodu porovnateľnosti najmä pri trendovaní.

Viac informácií nájdete v časopise Správy 6/2020