Izolatia electrica

DESPRE CARTE

In cartea „IZOLATIA ELECTRICA” autorul prezinta, din punct de vedere al fabricantului, utilizatorului si depanatorului, principalele probleme ale izolatiei electrice a echipamentelor electrice care opereaza la tensiuni joase si medii. Prezentarea teoretica este insotita de o descriere cuprinzatoare a metodelor de masurare si interpretare a informatiilor masuratorilor.

Cartea se adreseaza, in primul rand, celor ce lucreaza sau se pregatesc sa lucreze in domeniul productiei sau exploatarii de masini electrice, fiind un material de informare specific practicienilor. Referintele bibliografice cuprind si cele mai importante norme si standarde care reglementeaza conditiile electrice de calitate ale izolatiei masinilor electrice.

CUPRINS

Prefata 7
Introducere 11

1. GENERALITATI 15

2. MARIMI ELECTRICE CARACTERISTICE MATERIALELOR IZOLANTE 20
2.1. Rezistivitatea electrica 20
2.2. Rezistenta electrica 22
2.3. Rezistenta de izolatie 24

3. MATERIALE ELECTROIZOLANTE 37
3.1. Imbatranirea 38
3.2. Caracteristicile fizico-chimice 42
3.3. Materiale electroizolatoare 53

4. MASURAREA REZISTENTEI DE IZOLATIE 67
4.1. Conexiuni de masurare 69
4.2. Efectul temperaturii asupra rezistentei de izolatie 73
4.3. Efectul umiditatii asupra rezistentei de izolatie 76
4.4. Efectul tensiunii de masurare asupra rezistentei de izolatie 83
4.5. Limitarile masurarii rezistentei de izolatie 86

5. INDICELE DE POLARIZARE SI RAPORTUL DE ABSORBTIE DIELECTRICA (PI) 87

6. TESTAREA CALITATII STARII IZOLATIEI 92
6.1. Masurarea rezistentei de izolatie (Spot test) 94
6.2.Testul la tensiuni crescatoare (Step Voltage Test) 99
6.3. Test absorptiei dielectrice (Test time-resistance) 101
6.4. Testul de descarcare dielectrica (Dielectric Discharge Test - DD) 104
6.5. Testul rezistentei la tensiune (HiPot test) 109
6.6. Testul impuls (Surge Test) 112
6.7. Testul descarcarilor partiale (Partial Discharge - PD) 118

7. TESTE APLICATE IZOLATIEI MOTOARELOR ELECTRICE 122

8. MENTENANTA IZOLATIEI ELECTRICE 124
8.1. Intretinerea izolatiei electrice 127
8.2. Reparatiile izolatiei electrice 128
8.3. Curatirea 129
8.4. Uscarea (dezumidificarea) 131
8.5. Uscarea bobinelor 136
8.6. Cuptoare pentru uscare 168

9. ERORI LA MASURAREA CU MEGOHMETRU 145

ANEXE 148

REFERINTE 157

PREFATA

Traim in epoca energiei electrice. Mai toate aparatele folosite in activitati obisnuite, fie ele casnice, fie ele medicale, fie ele industriale sau de alt tip folosesc energie electrica. Intreruperea furnizarii energiei electrice, intreruperea curentului electric ne produce o stare de disconfort. Nu mai putem urmari emisiunea preferata la televizor sau nu mai putem continua calatoria cu trenul. Daca este noapte si suntem intr-un oras, intreruperea furnizarii energiei electrice, intreruperea curentului electric poate sa perturbe serios circulatia autovehiculelor. Rareori, in acele momente de disconfort, ne punem intrebarea cum s-a descoperit curentul electric si cate alte inventii sunt legate de transportul energiei electrice prin cabluri, de utilizarea energiei electrice in activitatile de zi cu zi.

Si mai rar ne intrebam ce oameni au facut aceste descoperiri, aceste inventii care, azi, fac parte din viata noastra.

La inceput a fost Luigi Galvani. S-a nascut in data de 9 septembrie 1737 la Bologna, Italia. El a facut cercetari in domeniul medicinei si al fenomenelor electrice. In laboratorul sau se gasea tot timpul o masina electrostatica pentru producerea de electricitate. Aceasta era formata dintr-un disc de sticla, pus in miscare de rotatie manual, si de care se frecau niste pernite. Prin frecare, discul de sticla se incarca electrostatic iar la apropierea unei baghete metalice legata la pamant se produce un arc electric. Istoria spune ca intr-o zi din anul 1790 Luigi Galvani a pregatit mai multe picioare amputate de broaste. A taiat picioarele cu partea din spate a corpului broastei, a indepartat pielea pana la nervii maduvei spinarii. Unul dintre asistenti a atins cu varful scalpelului nervul crural intern al broastei, iar piciorul broastei a inceput sa se smuceasca. Un alt asistent a afirmat ca a vazut tasnind un arc electric din masina electrostatica aflata in apropiere. Luigi Galvani a intuit importanta intamplarii si a reluat experimentul pentru a deslusi, pentru as explica ce se intamplase. A oprit masina electrostatica si a atins cu scalpelul nervii broastei. Muschii piciorului nu au reactionat. A repetat experimentul cu masina electrostatica in functiune. Muschiul broastei a raspuns prin convulsii, desi era desprins de corp. El observase ca arcul produs de masina electrostatica seamana cu fulgerul produs pe vreme de furtuna, asa ca a organizat o serie de experimentari in afara laboratorului. A legat capatul unei sarme de fier de acoperisul casei, iar pe celalalt l-a izolat. A atarnat pe sarma mai multe picioare de broasca pe care le-a fixat cu carlige de cupru la capetele dinspre nervi. De fiecare picior a legat o alta sarma pe care a introdus-o in apa unei fantani. In timpul unei furtuni a observat ca fiecare fulgerare facea ca picioarele de broasca sa aiba niste convulsii. In timpul experientelor a mai observat insa ca picioarele de broasca se contractau si daca sarma cu care legase picioarele atingea un grilaj de fier care inconjura fantana. A pus piciorul broastei pe o placa de fier si a atins placa cu carligul de cupru legat de nervii maduvei. Contractia muschilor s-a produs si de aceasta data. Luigi Galvani a utilizat si alte metale pentru confectionarea carligului. A obtinut acelasi rezultat. A utilizat si materiale izolante. Fenomenul de contractie nu a mai aparut. A tras concluzia ca smuciturile apar daca picioarele sunt atinse cu metale diferite. Un an mai tarziu, in 1791, a publicat eseul Comentariu despre efectul electricitatii asupra miscarii muschilor in care a descris experientele efectuate sustinand ca animalele au un „fluid electric animal” care circula prin muschi si nerv.

Istoria spune ca Alessandro Volta (1745 - 1827), la vremea aceea profesor la Universitatea din Pavia a combatut ideea lui Galvani, dar aceasta critica l-a ajutat sa inventeze pila voltaica. In 1792 a inceput cercetarile in domeniul electricitatii. Repetand experientele facute de Luigi Galvani, Volta a avansat ipoteza ca originea curentului electric aparut cand muschiul este in contact cu doua metale diferite nu este tesutul organic, ci contactul intre metale - si a demonstrat aceasta ipoteza inlocuind tesutul broastei cu bucatele de hartie inmuiate in solutie salina, buna conductoare de electricitate, obtinand astfel curent electric. In acest fel a obtinut, in 1800, prima sursa de energie de curent continuu, in care energia chimica este transformata in energie electrica.

In 1789 s-a nascut in Erlagen, Germania, Georg Simon Ohm. A fost profesor la Colegiul de Razboi din Berlin (1826) si la Scoala Politehnica din Nurnberg (1833), apoi profesor de fizica la Universitatea din Munchen (1849). In 1827 a formulat legea fundamentala a curentilor electrici stabilind relatia dintre tensiune si curent, cunoscuta sub numele de Legea lui Ohm, in care apare o constanta numita rezistenta electrica. Unitatea de masura a rezistentei electrice a primit numele Ohm.

Rezistenta este o proprietate a materialelor, fiecare material avand o rezistivitate specifica. Notiunea de rezistivitate a fost introdusa, in 1848, de fizicianul german Rudolf Hermann Arndt Kohlrausch.

Percepem lumina. Inversul luminii il numim intuneric.

Percepem zgomotul. Inversul zgomotului il numim liniste.

„Percepem” rezistenta electrica. Inversa rezistentei electrice este numita ”conductanta”. Unitatea de masura adoptata pentru conductanta este Siemens-ul, altfel spus, este numele lui Ernst Werner von Siemens care, in 1847 a folosit, ca material izolant, gutaperca la fabricarea primelor cabluri submarine de telegrafie. Intre 1848 si 1849 a instalat prima mare linie telegrafica europeana intre Berlin si Frankfurt. In 1842 a obtinut primul brevet pentru metoda de aurire si argintare prin galvanoplastie. Produsele marca Siemens de azi sunt legate de numele lui Ernst Werner von Siemens (1816-1892).

Cand un domeniu se dezvolta, este nevoie ca toata lumea „sa vorbeasca aceiasi limba”, limba „standard”. La noi, in Romania, primul standard referitor la materialele electroizolante utilizate in constructia masinilor si aparatelor electrice, a fost elaborat in 1960, STAS 6247-60.

Apoi vine vremea cand cunostintele, informatiile din domeniu trebuie reunite intr-o carte.

Asa a venit vremea pentru cartea ”Izolatia electrica” in care autorul, Radu Zlatian, a sistematizat intr-o maniera clara, completa informatii despre rezistivitatea electrica, rezistenta electrica, rezistenta de izolatie, despre masurarea acestor marimi. Va recomand sa cititi capitolul in care este explicata imbatranirea materialelor electroizolante si caracteristicile fizico-chimice ale acestora. Este util sa cititi capitolul despre metodele de testare a calitatii izolatiei: testul la tensiuni crescatoare, testul absorbtiei dielectrice, testul de descarcare dielectrica, testul rezistentei la tensiune, testul la impuls, testul descarcarilor partiale. Aplicabilitatea cartii este data de capitolul Mentenanta izolatiei electrice.

Va recomand sa studiati cartea „Izolatia electrica”.

Prof.dr.ing.Gheorghe Manolea
Cavaler al Ordinului National „Pentru Merit” in activitatea de cercetare
Doctor Honoris Causa

DESPRE AUTOR

Radu Zlatian (n. 1948) este absolvent (1971) al Facultatii de Electrotehnica, sectia Automatica si Calculatoare a Universitatii din Craiova. Mai mult de 40 de ani a lucrat ca cercetator stiintific la Institutul National de Metrologie, Institutul de Proiectari Automatizari si cateva firme cu capital privat, dintre care cea mai reprezentativa este Softronic, fabricant de locomotive si trenuri electrice multiunit. A lucrat in domeniul cercetarii aplicative abordand masurarea marimilor electrice si neelectrice, conditionarea si achizitia semnalelor provenite din procese chimice sau energetice, automatizari de procese, standuri pentru incercarea unor produse de complexitate ridicata si microproductiei.