Aparelhos de ensaio de descargas parciais com tensão de pico

Os aparelhos de teste de descargas parciais da SCHLEICH o teste de tensão de choque com a análise de descargas parciais num conceito de teste de alto desempenho, que permite avaliar a qualidade do isolamento de bobinagens elétricas – em particular em motores, geradores, transformadores e bobinas.

O ensaio de tensão de choque simula cargas elétricas, como as que ocorrem, por exemplo, durante o funcionamento de conversores, em operações de comutação ou em picos de tensão. Para tal, um condensador de choque carregado, com um tempo de subida de tensão muito curto, é ligado ao objeto em ensaio (DUT). O objetivo consiste em detetar atempadamente falhas de isolamento, curto-circuitos nas espiras ou defeitos de fabrico.

Paralelamente, a descarga parcial (PD – Partial Discharge) é detetada e analisada. As descargas parciais são falhas locais no isolamento que não provocam imediatamente um curto-circuito total, mas que danificam o isolamento a longo prazo. A medição é realizada em conformidade com as normas, com elevada sensibilidade e de forma seletiva em termos de frequência.

O ensaio de descargas parciais, também designado por «ensaio TE» ou, em inglês, «ensaio PD», é, juntamente com o ensaio de tensão de choque, um dos métodos de ensaio mais importantes e reveladores atualmente para detetar de forma fiável problemas nos enrolamentos. Este ensaio revela impiedosamente uma grande variedade de falhas de isolamento, de materiais e de produção.

Por que razão o teste de descargas parciais é tão importante.

Motores elétricos, geradores, rotores, estatores, transformadores, bobinas de válvulas, bobinados de todo o tipo e muito mais só podem funcionar de forma segura e duradoura se apresentarem uma elevada resistência de isolamento elétrico, materiais de boa qualidade e um fabrico isento de defeitos. Um mau isolamento pode conduzir rapidamente a uma avaria total.

Através do ensaio de descargas parciais, em combinação com o ensaio de tensão de choque, é possível determinar a qualidade do enrolamento e do sistema de isolamento, tanto no interior do enrolamento como em relação ao pacote de chapas.

Para abranger praticamente todas as áreas da inspeção de produtos enrolados, SCHLEICH desenvolveu SCHLEICH vasto portfólio de equipamentos de inspeção com tensões entre 1.000 e 15.000 V.

No entanto, o ensaio de descargas parciais não pode substituir todos os métodos de ensaio conhecidos. Por isso, na maioria dos casos, um aparelho de ensaio ou um sistema automático de ensaio consiste numa combinação de vários métodos de ensaio. O ponto de partida é sempre o ensaio de tensão de choque, de preferência em combinação com o ensaio de descargas parciais.

Onde é realizada a verificação no objeto de teste.

O ensaio de tensão de choque é uma«análise aprofundada do enrolamento»:

• dentro do enrolamento, de espira a espira
• de espira a espira
• de fase em fase
• do enrolamento ao pacote de chapas

Isso não funciona com um teste de alta tensão.

Com o ensaio de alta tensão, não é possível atingir uma profundidade de ensaio tão elevada. O melhor de todos é a combinação do ensaio de tensão de impulso com o ensaio de descargas parciais.

Este ensaio de descargas parciais deteta esses defeitos, complementando o ensaio de tensão de choque.

• Compatibilidade insuficiente com variadores de frequência
• Distâncias de isolamento insuficientes
• separadores de fase mal posicionados
• Falhas no isolamento
• Defeitos no fio de cobre revestido
• Problemas de espaçamento entre espiras com grande diferença de potencial
• Problemas de fase
• Problemas de distância em relação ao conjunto de chapas
• Problemas de espaçamento entre camadas
• …

Como funciona tecnicamente o ensaio de descargas parciais?

O aparelho de ensaio de tensão de choque gera, por princípio, um impulso de alta tensão com uma inclinação de flanco muito acentuada.

Para tal, o condensador de impulso integrado no aparelho é carregado até à tensão desejada. Assim que a tensão de teste é atingida, o aparelho de teste liga o condensador carregado ao enrolamento a testar através de um interruptor semicondutor de resposta muito rápida. Deste modo, forma-se um circuito oscilante composto pela indutância do equipamento em teste e pelo condensador carregado. A resposta ao impulso no circuito oscilante é, inicialmente, um aumento de tensão muito acentuado, seguido da curva de tensão típica na forma de uma oscilação amortecida.

Caso existam defeitos do tipo acima descrito, a aplicação de tensões de ensaio mais elevadas não conduz necessariamente a uma descarga elétrica de alta energia. No entanto, quando a tensão de início da descarga parcial é ultrapassada, podem ocorrer descargas parciais de baixa energia no ponto danificado. Estas não são visíveis nem audíveis. Contudo, conduzem frequentemente à falha total do isolamento num curto espaço de tempo.

A descarga parcial é também designada por «pré-descarga», uma vez que ocorre já a baixas tensões de ensaio. Constitui, portanto, uma espécie de «sinal de alerta» para danos iminentes.
É precisamente isso que torna o ensaio de descargas parciais tão interessante e importante.

É assim que se realiza o ensaio de descargas parciais.

A descarga parcial é um fenómeno associado ao ensaio de alta tensão com corrente alternada (CA) e/ou ao ensaio de tensão de choque.

Uma vez que cada descarga elétrica emite uma onda eletromagnética, a descarga parcial pode ser facilmente captada por uma antena. Isto é possível de forma ideal em bobinas abertas. Ou seja, sempre que a bobina não estiver envolvida por metal, como acontece num motor ou gerador completamente montado.

Uma vez que a descarga parcial se propaga também pelos cabos de ligação do objeto em teste, no caso de bobinas totalmente blindadas com metal, a descarga parcial pode ser medida, em alternativa, através de um módulo de acoplamento.

Os requisitos para um aparelho de ensaio de descargas parciais para sistemas de enrolamento.

SCHLEICH apresentam as seguintes características:

• teste em conformidade com as normas
• Impulsos de tensão de choque com elevada inclinação de tensão
• Técnica de medição muito rápida com alta resolução
• Determinação da
  • Tensão de funcionamento
  • tensão de arranque repetitiva
  • tensão de interrupção recorrente
  • Tensão de corte
• análise totalmente automática
• Comutação totalmente automática entre as diferentes ligações do enrolamento do objeto em teste
• Desenvolvimento, produção e assistência – Fabricado na Alemanha

SCHLEICH baseiam-se na experiência e no trabalho pioneiro de mais de 30 anos. Desde o início, a tecnologia de medição não foi concebida de forma analógica, mas sempre digital. Em princípio, são sempre utilizadas as tecnologias mais modernas.

Como encontrar o aparelho de teste de descarga parcial adequado.

Se pretender realizar exclusivamente ensaios de descargas parciais na sua amostra, um aparelho de ensaio individual é a escolha certa. Este inclui o ensaio de tensão de choque como ponto de partida para a determinação das descargas parciais.

Caso o objeto de teste requeira ainda outros ensaios, recomendamos os nossos aparelhos de teste combinados/testadores multifuncionais. Nestes, é possível integrar métodos de teste complementares, tais como descarga parcial, ensaio de alta tensão CA (se necessário, juntamente com descarga parcial), ensaio de resistência óhmica, ensaio de campo rotativo, etc. A comutação totalmente automática dos métodos de teste garante que, durante o teste, não seja necessário reconectar manualmente os cabos de medição no objeto de teste.

Graças ao manuseamento intuitivo e prático dos nossos aparelhos de medição de tensão de pico, cada teste é realizado de forma rápida, precisa e económica.