Medidas em Isolamentos de Máquinas Elétricas

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1 Medidas em Isolamentos de Máquinas Elétricas

2 Introdução Aproximadamente 80% dos testes feitos em equipamentos elétricos estão relacionados a verificação da qualidade da isolação. A compreensão dos fenômenos relacionados e da forma de realização dos testes se mostra importante para a execução de um bom serviço de manutenção corretiva e preventiva.

3 Objetivos Compreender os fenômenos relacionados a isolação elétrica.
Conhecer os procedimentos para a realização de testes. Analisar criticamente os resultados obtidos.

4 Revisão Os elementos químicos são constituídos basicamente de três partículas atômicas: elétrons, prótons e nêutrons. A corrente elétrica é o resultado do fluxo de elétrons que abandonam os seus átomos.

5 Revisão Resistor Dispositivo que apresenta determinada resistência ao fluxo de corrente elétrica. Tem seu valor medido em Ohms e é representado pelo símbolo R

6 Revisão Capacitor Dispositivo elétrico formado por duas placas condutoras metálicas separadas por uma camada de material isolante, chamado dielétrico. O capacitor possui a capacidade de armazenar cargas elétricas no dielétrico.

7 Revisão Materiais Condutores Possuem grande número de elétrons livres.
Esses elétrons podem ser arrancados facilmente de seus átomos. São geralmente metais. O cobre é um bom condutor, sua resistividade é de 0,00017 Ohms/m

8 Revisão Materiais Isolantes Possuem pequeno número de elétrons livres.
São constituídos de materiais como cerâmica, borracha e resinas. São geralmente metais. Sua resistividade é da faixa de Ohms/m.

9 Revisão Condução Elétrica
Nos isolantes, como não existem elétrons livres, a condução de corrente pode ocorrer de duas formas: Condução Bipolar Condução Iônica

10 Revisão Condução Bipolar
Nos materiais isolantes existem moléculas polarizadas positivamente e negativamente. Com a aplicação de um campo elétrico essas moléculas giram e se orientam na direção do campo

11 Revisão Condução Bipolar

12 Revisão Condução Iônica
Os isolantes são constituídos de materiais que contém impurezas, que podem ser ionizáveis. A penetração de água no isolante resulta na dissociação de suas impurezas, gerando íons, que criam uma condição favorável a condução de corrente elétrica.

13 Revisão Condução Iônica

14 Revisão Condução Iônica

15 Isolação A isolação de um equipamento pode ser modelada por um par de capacitores em paralelo com um resistor

16 Isolação Quando a chave S1 é fechada, a fonte de corrente contínua é conectada ao isolante, estabelecendo assim um fluxo de corrente.

17 Corrente no Isolante Esta corrente pode ser dividida em três:
Corrente capacitiva Corrente de absorção dielétrica Corrente resistiva ou de fuga

18 Corrente Capacitiva É a corrente que carrega o capacitor formado pelo cobre do enrolamento , a carcaça, o ar e o isolamento como dielétrico. Desaparece depois de alguns segundos após o início da aplicação da tensão contínua de teste

19 Corrente Capacitiva

20 Corrente de Absorção Dielétrica
As moléculas bipolares existentes no isolante começam a se orientar na direção do campo elétrico gerado pela tensão aplicada. Como a corrente capacitiva, esta corrente desaparece rapidamente, com o término do alinhamento das moléculas bipolares.

21 Corrente de Absorção Dielétrica

22 Corrente Resistiva ou de Fuga
Esta é a corrente que passa através do isolante. Em um bom isolamento ela deve ter um valor baixo e constante. Em um isolamento ruim ela será elevada e aumentará com o tempo.

23 Corrente Resistiva ou de Fuga

24 Soma das correntes

25 Medidas de Isolamento A resistência de isolamento pode ser determinada através da Lei de Ohm, R=V/I, ou seja, se aplicarmos uma tensão conhecida no equipamento a ser testado e medirmos a corrente circulante teremos a resistência do isolamento.

26 Medidas de Isolamento O aparelho apropriado para utilizar tais medidas é o Megôhmetro ou Megger, que nada mais é do que um ohmímetro que trabalha com um tensão de teste que pode ser selecionada. Ex: 250V, 500V, 1000V, 2500V, ... .

27 Medidas de Isolamento Para iniciarmos uma medida de resistência de isolação, algumas medidas iniciais devem ser tomadas: Desenergizar e bloquear o equipamento. Aterrar o equipamento durante alguns segundos. Desconectar dispositivos como capacitores de correção de fator de potência e cabos de conexão.

28 Medidas de Isolamento Em seguida devemos conectar o borne positivo do Megôhmetro no enrolamento do equipamento e o borne negativo em um ponto de bom contato na carcaça do mesmo. Selecionamos o valor de tensão de teste através da tabela a seguir. Então, faremos as leituras nos tempos respectivos conforme o procedimento de cada teste.

29 Medidas de Isolamento Tabela para seleção de tensão

30 Medidas de Isolamento Ao término da medição, devemos desconectar o Megôhmetro e aterrar o equipamento que estava em medição, por um tempo 4 vezes superior ao tempo em que o mesmo esteve em medição, para que haja a descarga do dielétrico.

31 Testes de Qualidade de Isolação
Existem dois principais testes para avaliar a isolação de um equipamento elétrico: Spot Check Índice de Polarização

32 Spot Check Uma vez que Ic e Iad decaem com o tempo, o valor de resistência chamado Spot Check pode ser obtido, resultado direto da corrente Ir no isolante

33 Spot Check Para que o valor do Spot Check possa ser usado, é necessário referenciá-lo a uma mesma temperatura, que segundo a NBR é de 70º. Para efetuarmos a conversão do valor obtido, devemos também obter a temperatura da máquina elétrica em questão

34 Spot Check Ex: Valor de 100 kohms medido com o equipamento a 70º
R40º = Rmedido * K R40º = 100 kohms * 8 R40º = 800 kohms

35 Índice de Polarização O I.P. é capaz de fornecer informações sobre o isolante independente da temperatura do equipamento

36 Análise dos Resultados
Existem alguns fatores que podem influenciar a resistêcia de isolamento de forma acentuada, que devem ser levados em conta para a correta interpretação dos testes: Influência do estado da superfície Influência da umidade Influência da temperatura Influência da tensão de teste

37 Análise dos Resultados
Estado da Superfície Materiais condutores estranhos como pó de carbono depositados sobre a superfície dos isolantes reduzem a resistência de isolamento. Materiais não condutores podem se fazer condutores quando mesclados com óleos e graxas.

38 Análise dos Resultados
Umidade superficial Independente da limpeza, equipamentos em baixa temperatura sofrem condensação, que é absorvida pelos isolantes. Esta absorção por condensação ou mesmo por contato direto com umidade libera íons que reduzem a resistência de isolamento.

39 Análise dos Resultados
Temperatura A resistência de isolamento varia extraordinariamente com a temperatura. Em máquinas rotativas podemos considerar que a cada elevação de 10º a resistência de isolamento se reduz a metade. Ex: Um motor a 40º possui resistência de isolamento de 100Mohms, a 50º sua resistência será de 50Mohms.

40 Análise dos Resultados
Temperatura Resistêcnia (Ohms) Temperatura (ºC)

41 Análise dos Resultados
Teste Spot Check Devemos comparar o valor obtido no teste com os valores da tabela acima, valores inferiores representam possível dano ou contaminação do isolante. Valores obtidos da tabela de referência da NETA

42 Onde Rmín está em Mega Ohms e V em Kvolts.
Análise dos Resultados Spot Check Outra forma de se avaliar a isolação é compará-la com o valor obtido pela seguinte fórmula empírica: Rmín = 1 + V Onde Rmín está em Mega Ohms e V em Kvolts. Valores inferiores indicam possível problema ou contaminação da isolação.

43 Análise dos Resultados
Teste de Índice de Polarização A avaliação das condições da isolação pelo índice de polarização recai nas faixas de valores indicados na tabela

44 Conclusões O valor do Índice de Polarização representa o estado do isolamento, demonstrando o quão úmido, sujo ou velho esteja o isolante

45 Fim