1.3. Вимірювання опору ізоляції обмоток електродвигунів

Ізоляційні матеріали, які застосовуються в електричних машинах не є ідеальними діелектриками. Залежно від своїх фізико-хімічних властивостей вони можуть проводити по поверхні або через внутрішні шари незначний електричний струм.

Значення електричного опору ізоляції – один з найважливіших показників надійності роботи електродвигунів. Про опір ізоляції роблять висновок за значенням постійного струму, що проходить через неї. Використання постійної напруги пов’язане з тим, що при прикладанні змінної напруги ємність, яка виникає між різними металами частин електродвигуна, викликає спотворення показів приладів.

Для вимірювання опору ізоляції використовуються мегомметри. Перед вимірюваннями на місці потрібно перевірити справність мегомметра. Для цього прилад встановлюють в горизонтальне положення, затискачі замикають між собою, обертають ручку привода генератора з частотою 120 об./хв. і перевіряють суміщення стрілки з нульовою відміткою. Після цього затискачі розмикають і обертають ручку приладу з такою ж частотою. При цьому стрілка повинна встановитись на відмітку . Необхідно знати, що стрілка справного мегомметра, поки він не приєднаний до об’єкта вимірювань і поки ручку не обертають, може займати будь-яке положення, оскільки в логометра відсутні пружини, які повертають стрілку на нуль.

Перед початком робіт по вимірюванню опору ізоляції необхідно відключити дослідне обладнання від мережі і вжити заходів щодо запобігання подачі напруги на об’єкт; вивісити попереджувальні плакати; розрядити електрообладнання від ємнісного струму на землю; зняти захисне заземлення на час вимірювань.

С хеми приєднання мегомметра відображені на рисунку 1.2.

В деяких випадках опір ізоляції необхідно вимірювати двічі. Перед повторним вимірюванням або після закінчення випробувань ізоляції обмотка повинна бути розряджена, а потенціал високої напруги знятий, оскільки в протилежному випадку ці заряди, зберігаючись тривалий час, можуть стати причиною ураження експлуатаційного персоналу електричним струмом при доторку до виводів обмоток. Крім того, якщо розрядка не буде проведена, то обов’язково з’явиться значна похибка в показах мегомметра в бік завищення.

Отже, після закінчення вимірювань опору ізоляції кожного незалежного електричного кола необхідно розряджати його на заземлений корпус машини. При цьому для обмоток номінальною напругою 3 кВ і вище тривалість розряду повинна бути не меншою 15 сек. (для машин потужністю до 1 МВт) і не меншою 1 хв. (для машин потужністю більше 1 МВт). В більшості випадків час розряду приймається рівним 2...3 хвилинам. Після закінчення вимірювання опору ізоляції всіх обмоток слід повторно перевірити справність мегомметра.

Опір ізоляції залежить від температури обмотки - при збільшенні температури він різко зменшується.

Приблизно можна прийняти, що опір ізоляції змінюється в 2 рази на кожні 20 ºС зміни температури.

З досвіду налагодження нових електричних машин, які вводяться в експлуатацію, випливає, що опір ізоляції, виміряний при температурі біля 20 ºС, знаходиться в межах 5...100 МОм.

Допустимі значення опору ізоляції обмоток при робочій температурі машини біля 70 ºС приймаються не нижче значення

, (1.1)

де - опір ізоляції, визначений через 60 сек. після початку вимірювань, МОм; - номінальна напруга обмотки електродвигуна, В; - номінальна потужність машини, кВА (для машин постійного струму – кВт).

В більшості випадків виміряти опір ізоляції при робочій температурі машини неможливо навіть після закінчення її випробування, оскільки за час, який проходить від моменту закінчення випробування до моменту вимірювання, температура встигає помітно знизитися. Через це остання формула не може застосовуватися при вимірюванні опору ізоляції в холодному стані. Тому необхідно подвоювати значення опору, визначенне по цій формулі на кожні 20 ºС (повні або неповні) різниці між робочою температурою обмотки і тією, при якій проводиться вимірювання. Для цього потрібно визначати температуру обмотки при вимірюванні опору її ізоляції. Наприклад, при вимірюванні опору ізоляції в холодному стані, якщо машина тривалий час знаходилась в приміщенні з незмінною температурою, в якості температури обмотки може бути прийнята температура довкілля. В якості робочої температури приймають 75 ºС. Якщо опір ізоляції був виміряний при іншій температурі, але не нижче 10 ºС, то слід провести перерахунок на температуру 75 ºС за таблицею 1.7.

Таблиця 1.7. – Опір ізоляції електродвигунів при різних температурах обмотки

Температура обмотки, ºС	Опір ізоляції електродвигунів , МОм, при різних напругах обмотки, кВ
	0,22	0,4	3...3,15	6...6,3	10...10,5
10	2,7	5,3	30	60	100
20	1,85	3,7	20	40	70
30	1,3	2,6	15	30	50
40	0,85	1,75	10	20	35
50	0,6	1,2	7	15	25
60	0,4	0,8	5	10	17
70	0,22	0,45	3	6	10

Для електродвигунів, які з находяться в експлуатації, основним критерієм оцінки стану ізоляції є результати вимірювання її опору і метод порівняння отриманих даних з попередніми вимірюваннями. Порівнюють опори ізоляції різних фаз кожної обмотки за результатами вимірювань з даними попередніх вимірювань. Відмінності опорів ізоляції різних фаз свідчать про дефект ізоляції. Одночасне зниження опору ізоляції в усіх трьох фазах, як правило є наслідком зміни загального стану її поверхні: забруднення, покриття обмотки свіжим лаком і т.п.

Отже, про якість стану ізоляції машин судять не тільки за абсолютним опором ізоляції, але й за характером зміни ізоляції з плином часу, тобто за кривими абсорбції. Ці криві є залежністю опору ізоляції від часу прикладання випрямленої напруги в процесі вимірювань, що зумовлено зміною струму абсорбції.

Фізичний зміст струму абсорбції полягає в поступовій внутрішній поляризації шаруватих діелектриків, які застосовуються для виконання ізоляції електричних машин, при тривалому прикладанні до них випрямленої напруги. Із збільшенням заряду струм абсорбції в шаруватому діелектрику знижується, а опір ізоляції збільшується.

Абсолютне значення і швидкість спадання струму абсорбції визначаються вологістю шаруватого діелектрика. Чим вологіша ізоляція, тим менша її ємність, тим більше значення струму абсорбції та тим швидше він спадає до деякого усталеного значення. Опір ізоляції вологого або дефектного діелектрика швидко досягає усталеного значення і його абсолютна величина є порівняно незначною.

Повний струм витоку складається зі струму абсорбції та, незмінного в процесі вимірювання, активного струму наскрізної провідності. Чим вища якість ізоляції, тим повільніше спадає струм абсорбції і повільніше зростає опір ізоляції до свого усталеного значення, котре є завжди вищим, ніж у вологої ізоляції.

Таким чином, оцінка рівня зволоження ізоляції електричних машин з достатньою точністю виконується вимірюванням коефіцієнта абсорбції

, (1.2)

де - опір ізоляції, що виміряний через 60 сек. після початку обертання ручки мегомметра, МОм; - опір ізоляції, що виміряний через 15 сек. після початку обертання ручки мегомметра, МОм.

Ізоляція вважається достатньо сухою, якщо . Зазвичай приймають при температурі обмоток 10...30 ºС, але не нижче 1,2. При сухій ізоляції може досягати 2...3 і більше.

Коефіцієнт абсорбції дає оцінку стану ізоляції і практично не залежить від розмірів і потужності машини. Опір ізоляції та коефіцієнт абсорбції для статорних обмоток електродвигунів не нормуються, але повинні порівнюватися з паспортними даними або з даними, які були отримані в результаті попередніх вимірювань.

Якщо при вимірюваннях опору ізоляції встановлено, що причиною її низького рівня є зволоженість, то для підвищення опору застосовують сушіння, а якщо низький опір ізоляції є наслідком її запилення струмопровідним пилом, то виконують продування стисненим повітрям.

Якщо після очищення машини опір ізоляції не підвищиться, необхідно виконати поверхневе сушіння обмоток та їх виводів за допомогою повітродувки або іншими способами, а потім провести контрольні вимірювання ізоляції. При наявності нальоту масла струмопровідний пил не здувається повітрям, тому потрібно виконувати протирання або навіть промивання внутрішніх поверхонь машини розчинниками. Після цього іноді виникає необхідність відновлення лакового покриття обмоток.