Wyjaśnienie testu wskaźnika polaryzacji (PI) dla izolacji silnika

Wskaźnik polaryzacji (PI) to test izolacji silnika, który porównuje rezystancję izolacji po 10 minutach przyłożonego napięcia stałego z rezystancją po 1 minucie, zgodnie z normą IEEE Std 43. Pojedynczy odczyt rezystancji mówi, czy izolacja teraz przekracza ustalony próg; PI mówi, czy nadal pochłania ładunek tak, jak powinna zdrowa izolacja, co często rozdziela uzwojenie, które przetrwa następne gorące lato, od tego, które uziemi się przy następnym rozruchu.

Co mierzy test

Prąd stały przepływający przez uzwojenie składa się z prądu pojemnościowego ładowania, który zanika niemal natychmiast, prądu absorpcyjnego, który maleje powoli w ciągu minut w miarę polaryzacji izolacji, oraz stałego prądu upływu. Rezystancja izolacji (IR) to stosunek napięcia do prądu w danym momencie, więc IR nadal rośnie przez kilka minut w miarę zaniku prądu absorpcyjnego. PI to ten wzrost wyrażony jako stosunek.

• PI = IR po 10 minutach / IR po 1 minucie
• Oba odczyty pochodzą z jednego ciągłego testu: to samo napięcie, to samo uzwojenie, ta sama temperatura.
• Jako stosunek dwóch odczytów dokonanych kilka minut po sobie na tym samym uzwojeniu, PI jest znacznie mniej wrażliwy na napięcie testowe, długość przewodów i temperaturę niż pojedynczy odczyt IR.

Jak przeprowadza się test

Megomierz przyłącza stałe napięcie testowe DC (pozostałe uzwojenia i rama uziemione) i utrzymuje je przez 10 minut: około 500 V DC dla uzwojeń poniżej 1000 V, 500, 1000 V DC dla uzwojeń 1000, 2500 V, a wyższe napięcia dla większych maszyn.

Technik zapisuje IR dokładnie po 1 minucie i ponownie po 10 minutach, a następnie dzieli wartości. Powiązany współczynnik absorpcji dielektrycznej (DAR) wykorzystuje odczyty 60-sekundowy nad 30-sekundowy z tego samego testu, będąc szybszym przesiewem, ale dłuższe okno PI daje czytelniejsze wskazania w maszynach o większej pojemności uzwojeń.

Co oznacza ta liczba

IEEE 43 wiąże minimalny akceptowalny PI z klasą izolacji termicznej uzwojenia, zamiast jednej liczby dla każdego silnika.

IEEE 43 ustala rekomendowane minimum PI na poziomie 1.5 dla starszych izolacji klasy A oraz 2.0 dla klas B, F i H, które obejmują większość silników eksploatowanych dziś. PI równy 1.0 oznacza, że oba odczyty są praktycznie równe i nie zachodzi znacząca absorpcja, co wskazuje na zanieczyszczenie, wilgoć lub zdegenerowaną izolację.

Jeden wyjątek działa w drugą stronę: w przypadku starszych uzwojeń lakierowo‑bibułowych (varnished-cambric), z mielonymi blaszkami z musztardy (shellac mica‑folium) lub asfaltowych, PI powyżej około 8 może oznaczać, że izolacja jest przestarzała i krucha, a nie że jest nadzwyczaj zdrowa.

Dlaczego PI uzupełnia pojedynczy test IR

Pojedynczy test rezystancji izolacji daje bezwzględną wartość w megaomach, którą porównuje się z minimum (powszechnie: napięcie znamionowe w kV plus 1 MΩ dla starszych lub polowych uzwojeń, 100 MΩ dla nowoczesnych cewek formowanych do pracy w AC, lub 5 MΩ dla uzwojeń nawiniętych losowo i stojanów niskonapięciowych, przy 40°C).

Ta liczba dobrze obrazuje trend, ale jest wrażliwa na temperaturę, wilgotność i długość przewodów, więc jeden niski odczyt w wilgotny dzień może wyglądać gorzej niż rzeczywisty stan izolacji. PI eliminuje większość tych wpływów, ponieważ oba odczyty pochodzą z tego samego testu w tych samych warunkach.

PI ma własne ograniczenie: gdy IR po 1 minucie przekracza około 5000 MΩ przy 40°C, oba odczyty są zdominowane przez szum i PI przestaje być miarodajny.

IEEE 43 zaleca zarówno minimalny pojedynczy odczyt IR, jak i, tam gdzie ma to zastosowanie, minimalny PI: pojedynczy IR określa stan bezwzględny i wykrywa mokre uzwojenia, podczas gdy PI określa trend i wykrywa stopniowe starzenie, którego pojedynczy odczyt by nie wychwycił.

Odczytywanie trendów PI i unikanie błędnych odczytów

Pojedynczy odczyt PI jest migawką; historia PI dla jednego silnika jest sygnałem konserwacyjnym. Uzwojenie, które przez lata utrzymuje PI na poziomie 3.5, a nagle spada do 1.8, straciło zdolność absorpcji, nawet jeśli pojedynczy odczyt IR nadal przekracza minimum, często na długo przed awarią.

To ta sama logika, która stoi za konserwacją zapobiegawczą opartą na trendach drgań i temperatury. Rejestruj PI przy każdym planowanym przeglądzie elektrycznym (PM) i porównuj go najpierw z historią maszyny, a dopiero potem z minimami z IEEE 43.

Typowe błędy dające mylący PI: przerywanie testu przedwcześnie i szacowanie wartości po 10 minutach, dopuszczenie do spadku napięcia testowego pod obciążeniem, testowanie nadal wilgotnego uzwojenia oraz porównywanie odczytów wykonanych przy znacznie różniących się temperaturach uzwojenia. Zawsze po teście całkowicie rozładuj uzwojenie do uziemienia przed dotknięciem przewodów.

Fabrico i szerszy obraz monitorowania stanu

PI i pojedynczy odczyt IR to okresowe, ręczne testy elektryczne, zwykle wykonywane podczas postojów lub przy odbiorze przewinień. Naturalnie łączą się z kontrolami mechanicznymi powszechnymi w urządzeniach obrotowych, takimi jak przesiew nasilenia drgań , aby zbudować pełny obraz stanu silnika.

Fabrico odczytuje stan maszyny i OEE bezpośrednio z linii, wykorzystując wizję komputerową do wykrywania usterek, które same drgania lub czujniki prądu mogą przeoczyć, i automatycznie kieruje zlecenie pracy w momencie wykrycia rzeczywistej straty; rozwiązanie jest zbudowane i hostowane w UE z przechowywaniem danych w UE i objęte certyfikatami ISO 27001, ISO 20000-1 i ISO 9001.

Zarezerwuj demo Fabrico , aby zobaczyć, jak pasuje do testów, które Twój zespół już wykonuje.

Najczęściej zadawane pytania

Jaka wartość PI jest dobra dla silnika?

Dla izolacji klas B, F lub H IEEE 43 zaleca minimalne PI na poziomie 2.0. PI w zakresie 2.0, 4.0 jest zwykle dobre, powyżej 4.0, doskonałe. Starsze systemy klasy A mają niższe minimum wynoszące 1.5.

Dlaczego PI nie wymaga korekty temperatury, a pojedynczy odczyt IR tak?

Pojedynczy odczyt IR to jedno wskazanie, więc jego wartość zmienia się wraz z temperaturą uzwojenia, dlatego IEEE 43 odnosi minimalne IR do 40°C. PI jest stosunkiem dwóch odczytów wykonanych kilka minut po sobie na tym samym uzwojeniu i przy prawie tej samej temperaturze, więc wpływ temperatury w większości się znosi.

Czy odczyt PI może być zbyt wysoki?

W przypadku starszych uzwojeń lakierowo‑bibułowych, z musztardowym lakierem na miki (shellac mica‑folium) lub asfaltowych, PI powyżej około 8 może oznaczać termiczne postarzenie i kruchość izolacji, a nie jej nadzwyczajną kondycję, więc bardzo wysokie odczyty w systemach historycznych wymagają ponownej weryfikacji.

Czy powinienem wykonywać PI zamiast pojedynczego testu rezystancji izolacji?

Nie. IEEE 43 zaleca wykonywanie obu, gdy ma to zastosowanie. Pojedynczy odczyt IR sprawdza stan bezwzględny względem minimalnego progu w megaomach i wykrywa zanieczyszczenie lub wilgoć, podczas gdy PI sprawdza zachowanie absorpcyjne i wykrywa stopniowe starzenie, które zostałoby pominięte przy jednym odczycie.