IEEE Recommended Practice for Testing Insulation Resistance of Rotating Machinery

کلاس های سیستم عایقی

عایق های الکتریکی  سیم پیچ های ژنراتور برای کارد مناسب ژنراتور در ولتاژ و دمای مشخص و پایدار ماندن مشخصات مکانیکی و ابعادی در طی سال های کارکرد آن میباشد.

  استاندار ANSI بر پایه  ماکزیمم دمای کارکرد غیر گذرا کلاس های مختلف سیستم عایقی و همچنین آزمایش های اعمال ولتاژ برای  تعیین قابلیت تحمل ولتاژ سیستم عایقی را تشرح و تعریف کرده است.

آزمایش های غیر مخرب دیگری برای ارزیابی و شرایط سیستم عایقی پیش بینی شده است.

از چندین کلاس عایقی موجود، پر کاربردترین آنها در ماشین های دوار کلاس های A,B,F وh میباشند.این کلاس ها گاهی کلاس 105و130و155و180 نیز گفته میشوند که این اعداد تعیین کننده طراحی دمای hot spot بر حسب درجه سلسیوس میباشند.کلاس 105 و 130 غالبا برای آلترناتورها به کار گرفته میشوندبیشتر مباحث در این مقاله به این دو کلاس اشاره دارد.

سیستم عایقی کلاس از  Aاز مواد آلی همچون کتان ،ابریشم, کاغذ و یک نوار از موادمصنوعی ساخته میشود.

وارنیش ها و رزین های مصنوعی به عنوان چسب به کار گرفته میشوند. سیستم عایقی با کلاس B از موادغیر آلی همچون میکا,فیبر شیشه,آزبست و نوارهای با جنس مصنوعی و چسب مناسب میباشد.سیستم های با کلاس عایقی  بصورت کلی از مواد مشابه کلاس 130با چسب هایی مناسب دمای بالاتر به ایجاد میشود.کلاس عایقی H شامل الاستومرهای سیلیکونی همچون ،میکا, فایبر گلاس,آزبست و غیره و چسب های پایدار در دمای بالا میباشد.

 در هر یک از این سیستم ها ممکن است مواد یا ترکیبات دیگری به کار گرفته شوند که طبق تجارب و یا آزمایش ها کارایی آنها از لحاظ طول عمر حرارتی در دمای مشخص شده به اثبات رسیده باشد.

رشد سریع حوزه صنایع شیمی باعث ورود مداوم ترکیبات جدید مناسب برای عایق های الکتریکی باشد.IEEE  برای آزمایش  ارزیابی حرارتی و عایقی الکتریکی این مواد راهنماهایی ارائه کرده است.

نقطه داغ مجاز(hot-spot allowance)

بطور طبیعی اندازه گیری ماکزیمم دمای نقطه داغ در سیم پیچ های ژنراتور ها عیر عملی میباشد لذا ظرفیت ماشین الکتریکی بر پایه وضعیت دما مشهود ، اختلاف دما مورد انتظار بین دمای مشهود و ماکزیمم دمای غیر مشهود و کلاس عایقی تعیین میشود. این اختلاف دما  نقطه داغ مجاز نامیده میشود.

 

اندازه گیری دمای سیم پیچ ها

.چندین روش برای مشاهده دمای سیم پیچ ها  در استانداردهای ANSI  تعریف شده است.

روش ترمومتر به این صورت است که با استفاده از ترمومتر جیوه ای یا دیگر وسایل مناسب اندازه گیری دما در داغ ترین قسمت های معمول  قابل دسترس کار گذاشته میشود.این روش معمولا برای سیم پیچ های زنراتورهای کوچک تر به کار گرفته میشود. این روش داری بیشترین اختلاف دما بین دمای نقطه داغ و دمای نقاط معمولی سیم پیچ ها میباشد. در روش مقامتی  دما توسط مقایسه مقاومت در دمای کارکرد با مقاومت در یک دمای مشخص صورت میگیرد. در روش ردیاب درون قرار گرفته (EMBEDDED-DECTOR METHOD), ردیاب حرارتی یا ترموکوپلی در موقعیت هایی نصب میشوند که توسط ترمومترهای جیوهای نمی توان به آنها دسترسی داشت. در رایج ترین روش ,آنها بین دو سطح کویل های دو لایه در یک شیار در وسط هسته یا گرمترین ناحیه هسته قرار داده میشوند.

 

سیستم عایقی سیم پیچ های آرمیچر

رنج استاندارد ولتاژ آرمیچر از 220 تا 20000 ولت میباشد.برای استقامت عایق در مقابل شرایط ماندگار و شرایط گذرا مقدار مناسبی از حجم عایق برای عایق حلقه و عایق زمین در نظر گرفته میشود.در ولتاژ های کم عایق بین حلقه ای میتواند بصورت یک لایه بر روی هادی در نظر گرفته شود.در ولتاژهای بالاتر (معمولا  بیشتر از 5000 ولت)سیستم عایقی بایستی بصورت یک ساختار خاص برای جلوگیری از کرونا باشد.کرونا تخلیه الکترواستاتیکی است که به دلیل اختلاف ولتاژ  بیشتر از استقامت عایقی هوا در درون یا در سطح کویل ها اتفاق میافتد.در صورت وجود رطوبت این تخلیه باعث تولید اسید های نیتروژنی شده که باعث تجزیه مواد آلی در سیستم عایقی میگردد.سیتم عایقی برای کویل های ولتاژ با این صورت ایجاد میگردد که حباب های داخل آن به کمترین مقدار خود برسد.سطح خارجی درون شیار کویل ها توسط مواد نیم هادی پوشش داده میشود تا شیب ولتاژ بین کویل و هسته کاهش داده شود . فاصله بین کویل ها در ابتدای سیم پیچ ها بصورت مناسبی ایجاد میگردد تا تخلیه ها محدود شده و از آسیب وارد شدن به رشته هادی ها و بلاک های نگهدارنده آنها جلوگیری شود.

سیستم عایقی سیم پیچی میدان:

سیستم عایقی سیم پیچی میدان به دلیل ولتاژ پایین آن در طراحی با مشکلا ت کمتری نسبت به سیم پیچی آرمیچر مواجه میشود.ولتاژ کار سیم پیچی میدان از 125 تا 600 ولت میباشد.در شرایط گذرا بعنوان مثال در قطع ناگهانی جریان بار کامل جریان تحریک ,ممکن است ولتاژی تا چندین برابر ولتاز نامی بر روی این سیم پیچ القا شود. کلاس عایقی سیم پیچ میدان همانند سیم پیچ تحریک میباشد.دما در این سیم پیچ ها بصورت مقاومتی اندازه گیری میشود.

سیم پیچی میدان در معرض نیروهای سانتریفیوژ چرخشی قرار میگیرد و بایستی از نظر ابعادی دارای استقامت و پایداری مناسبی بوده به گونه ای که سبب از هم پاشیدن ویا شل شدن آن نشود.

 

آزمایش های سیستم های عایقی

آزمایش ولتاژ فشار قوی عایق و آزمایش مقاومت عایقی روش های اساسی برای ارزیابی قابلیت و کیفیت سیستم عایقی میباشد.آزمایش ولتاژ فشار قوی که در استاندارد ANSI تعریف شده است با ولتاژ دو برابر ولتاژ خط به خط بعلاوه 1000 ولت برای سیم پیچی آرمیچر و ده برابر ولتاژ نامی و نه کمتر از 1500 ولت برای سیم پیچ میدان در نظر گرفته میشود.برای سیم پیچ های میدان  با ولتاژ500 ولت و بالاتر ولتاژ تست ,دو برابر ولتاژ نامی بعلاوه 4000 ولت میباشد.این آزمایش با ولتاژ AC  صورت گرفته و به مدت حداکثر یک دقیق به آن اعمال میشود.این آزمایش شرایط سخت ولتاژی را برای سیستم عایقی ایجاد میکند  و تنها برای سیم پیچی های نو بعد از این که مشخص شد که کاملا خشک و یا در شرایط کیفی خوب قرار دارند اعمال میکردند.ولتاژ شکست طراحی ممکن است چندین برابر ولتاژ تست باشد تا شرایط ایمنی در طی فرآیند کنترل کیفی ایجاد نماید.

آزمایش ولتاژ DC گاهی جایگزین ولتاژ AC میگردد . مقدار این ولتاژ بایستی 1.7 ولتاژ موثر AC  تعیین شده برای آزمایش باشد.

آزمایش مقاومت عایقی برای اندازه گیری مقدار مقاومت عایقی سیستم میباشد.مقاومت عایقی عبارتست از نسبت ولتاژ اعمالی به جریان جریان پس از گذشت مقدار زمان مشخصی پس از اعمال ولتاژ. ولتاژ اعمالی از نوع DC می باشد. نویسنده:مهدی رمضانی مشاور عیب یابی و آزمایش های ماشین های الکتریکی فشار قوی