ARTIGO TÉCNICO
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Fluke
equipamentos de ensaio a isolamentos
INTRODUÇÃO Os equipamentos de ensaio a isolamentos podem ser utilizados para determinar a integridade de enrolamentos ou cabos em motores, transformadores, aparelhos de comutação e instalações eléctricas. O método de teste é determinado pelo tipo de equipamento a ser testado e o motivo do teste. Por exemplo, quando se testa cablagem eléctrica ou aparelhos de comutação (equipamento de baixa capacidade), a fuga capacitiva dependente do tempo e correntes de fuga de absorção tornam-se insignificantes e diminuem para zero quase instantaneamente. Um fluxo de corrente de fuga condutor estável é atingido quase instantaneamente (um minuto ou menos), proporcionando as condições perfeitas para o teste rápido/ com leitura no terreno. (Para informação mais detalhada sobre correntes de fuga e ensaios de resistência ver as seguintes secções: O que é resistência de isolamento e correntes de fuga e Ensaios de manutenção preditiva). Por outro lado, quando o equipamento a ser testado é uma grande extensão de cabo, um grande motor ou gerador (equipamento de alta capacidade) as correntes dependentes do tempo durarão horas. Estas correntes provocarão uma alteração constante nas leituras do
contador, tornando impossível obter uma leitura estável precisa. Esta situação pode ser ultrapassada pela utilização de um teste que estabeleça uma tendência entre leituras, como o teste de tensão de escala ou de absorção dieléctrica. Estes testes não dependem de uma única leitura, mas de um conjunto de leituras relativas. Seria uma perda de tempo realizar estes testes em equipamentos de baixa capacidade visto que as correntes dependentes do tempo diminuem rapidamente, fazendo com que todas as leituras sejam iguais.
ENSAIO A INSTALAÇÕES A razão mais importante para testar os isolamentos é assegurar a segurança pública e pessoal. Ao realizar um teste de alta tensão em CC entre condutores inactivos de corrente (quentes) ligados à terra, e condutores com ligação à terra, poderá eliminar a possibilidade de sofrer um curto-circuito ou um curto à terra potencialmente letais. Este teste é habitualmente realizado após a instalação inicial do equipamento. O processo protegerá o sistema contra equipamento mal instalado e defeituoso, e assegurará uma instalação de alta qualidade, satisfação do cliente e protecção contra incêndios ou choques.
ENSAIOS DE MANUTENÇÃO A segunda razão mais importante para o ensaio a isolamentos é proteger e prolongar a vida de sistemas e motores eléctricos. Ao longo dos anos, os sistemas eléctricos ficam expostos a factores ambientais como sujidade, gorduras, temperatura, tensão e vibração. Estas condições podem levar a uma falha de isolamento, resultando em perdas de produção ou mesmo incêndios. Ensaios de manutenção periódicos podem proporcionar informações valiosas acerca do estado de deterioração e ajudarão a prever uma possível falha do sistema. A correcção de problemas resultará não só num sistema sem problemas, mas também prolongará o tempo de vida útil para uma variedade de equipamento.
ANTES DA MEDIÇÃO Para se obter medições significativas da resistência do isolamento, o electricista deverá examinar cuidadosamente o sistema a ser testado. Atinge-se os melhores resultados quando: 1› O sistema ou equipamento é retirado de serviço e desligado de outros circuitos, interruptores, condensadores, escovas, pára-raios e disjuntores. Assegure-se que as medições não são afectadas por correntes de fuga através
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Teste a geradores e motores Quando testar a resistência das bobinas do estator certifique-se que o enrolamento do estator e as fases estão desligadas. Meça a resistência do isolamento entre os enrolamentos e enrolamentos ligados à terra. Também quando os geradores ou motores de CC estiverem a ser testados, as escovas deverão ser elevadas de forma a que as bobinas possam ser testadas separadamente da armadura. A tabela seguinte apresenta leituras de resistência mínima recomendadas para várias categorias de tensão.
Tabela 9 . Valores C constantes a 20 ºC (68 ºF)
Ensaio a cablagem e instalação de cabos Quando testar fios ou cabos, estes deverão ser desligados dos painéis e maquinaria para os manter isolados. Os fios e cabos deverão ser testados em relação uns aos outros e em relação à terra (ver Fig. 4). A Insulated Power Cable Engineers Association (IPCEA) proporciona a seguinte fórmula que sugere valores mínimos de resistência do isolamento. Tabela 10 . Resistência do isolamento da cablagem
R = K x Log 10 (D/d) Tabela 7 . Resistência mínima recomendada a 40 ºC (104 ºF)
R - M: por cada 305 m (1000 pés) de cabo. Baseado num potencial de teste em CC, de 500 V, aplicado durante 1 minuto a uma temperatura de 15,6 ºC (60 ºF) K - Constante de material isolador. (Por exemplo: papel impregnado-2640, cambraia envernizada-2460, polietileno termoplástico-50000, polietileno composto-30000) D - Diâmetro externo do isolamento do condutor para fio condutor simples e diâmetro D = d + 2c + 2b de cabo condutor simples d - Diâmetro do condutor c - Espessura do isolamento do condutor b - Espessura da camisa de isolamento
Ensaio a Transformadores No ensaio a transformadores monofásicos, teste os enrolamentos em relação a enrolamentos, enrolamentos em relação à terra, ou teste um enrolamento de cada vez com todos os outros ligados à terra. Para transformadores trifásicos, substitua E por Ep-p (para transformadores delta) ou Ep-n (para transformadores em Y) e a categoria k VA por k VA3Ø do enrolamento em teste. Para determinar a resistência mínima do isolamento utilize a seguinte fórmula:
Por exemplo, 1000 pés de condutor cablado com o tipo de isolamento número 6 A.W.G. em Borracha Natural Resistente ao Calor com espessura de isolamento de 0,125 terá K = 10.560 e Log10 (D/d) = 0,373 polegadas. De acordo com a fórmula (R = K x Log10 (D/d), R = 10.560 x 0,373 = 3.939 M: por cada 1000 pés), a resistência de isolamento mínima esperada para condutor simples, por cada 1000 pés, a uma temperatura de 15,6ºC será de 3.939 M:.
Tabela 8 . Equações para cálculo da resistência do isolamento de transformadores
R - Resistência mínima, M:, do isolamento em CC de 500 V durante um minuto C - Constante para medições a 20 ºC (68 ºF) (ver abaixo) E - Tensão nominal de enrolamento. kVA - Capacidade atribuída do enrolamento em teste. Para unidades trifásicas kVA3Ø = 3 x kVA1Ø
Figura 11 . Ensaio à resistência de isolamento de um motor