تاثیر رطوبت و دما در مقاومت عایقی

هنگام اندازه گیری مقاومت عایقی باید تاثیر رطوبت و دما در موضوع تحت تست را در نظر گرفت. گاهی اوقات تجهیز مورد تست به حدی مرطوب شده که نیاز به رطوبت زدایی دارد. رطوبت زدایی به ماهیت عایق بستگی داشته و در برخی از تجهیزات امکان پذیر است. رطوبت زدایی با توجه به نوع تجهیز می تواند با ماشین آلات مخصوص یا دمیدن هوای گرم انجام شود. در خلال رطوبت زدایی می توان از تست عایقی برای مشخص کردن میزان خشک شدن عایق استفاده کرد.

نکته ی دیگر استفاده از ضرایب اصلاح دما است. در بسیاری از تاسیسات توصیه می شود که تست های عایقی به صورت منظم انجام شود. اغلب اوقات انجام تست عایقی در یک دمای مشخص امکان پذیر نبوده و باید مقدار مقاومت نسبت به یک دمای مرجع اصلاح شود. مقاومت های عایقی اصلاح شده را می توان در یک نمودار ثبت کرده و وضعیت پیری عایق را از روی آن ها مشخص کرد. جهت بررسی بیشتر مقاله ی روش های تست مقاومت عایقی را مطالعه کنید. در ادامه مفهوم رطوبت زدایی شرح داده شده و تاثیر دما و رطوبت بر مقدار مقاومت عایقی توضیح داده شده است.

رطوب زدایی چیست؟

تجهیزات الکتریکی مرطوب یک خطر مشترک برای تمام مهندسین تعمیرات و نگهداری محسوب می شوند. اگر تجهیزات با آب شیرین مرطوب شده باشند بهترین روش، خشک کردن یا رطوبت زدایی آن ها است. درصورت مرطوب شدن تجهیزات با آب شور، ابتدا باید با آب شیرین نمک ها شسته شود. اگر رسوبات خورنده ی نمک روی قسمت های فلزی و سطوح عایق رها شود باعث از بین رفتن آن ها خواهد شد. این رسوب ها با قرار گرفتن در معرض رطوبت به یک هادی الکتریکی تبدیل می شوند.

در صورت وجود روغن یا گریس روی سطح عایق، باید از حلال های مناسب برای تمیز کردن آن ها استفاده شود. با توجه به اندازه و قابلیت جابجایی تجهیزات، روش های مختلفی برای خشک کردن یا رطوبت زدایی آن ها وجود دارد. شما می توانید از جریان هوای گرم، شعله، عبور جریان از هادی ها یا ترکیبی از روش ها استفاده کنید. شرایط محلی و امکانات موجود در کنار اطلاعات شرکت سازنده باید برای انتخاب بهترین روش برای رطوبت زدایی از تجهیزات خاص در نظر گرفته شود.

در برخی از موارد یا تجهیزات خاص ممکن است رطوبت زدایی نیاز نباشد. اگر سوابق تست های عایقی تجهیز مورد نظر در دسترس باشد، می توانید با انجام تست عایقی و مقایسه ی آن با موارد قبلی به تصمیم قطعی برای رطوبت زدایی دست پیدا کنید. اگر رطوبت زدایی مورد نیاز باشد، سوابق اندازه گیری های قبلی می تواند برای تعیین زمان خشک شدن کامل دستگاه استفاده شود.

اغلب تسترها دارای یک رنج اضافی جهت تست بر اساس کیلو اهم هستند. این رنج دارای ولتاژ کمی بوده و بهتر است هنگام رطوبت زدایی از تجهیزات غرق شده در آب استفاده شود. این اندازه گیری پائین تر از رنج مگا اهم بوده و دید مناسبی از پروسه را بدون صدمه به عایق ایجاد می کند. اگر تست با رنج کیلو اهم جواب داد، عایق به صورت کامل خیس شده است. با توجه به ماهیت تجهیز ممکن است بتوان آن را احیا کرد. اندازه گیری بر اساس کیلو اهم باید به صورت متناوب در پروسه ی رطوبت زدایی انجام شود تا هنگامی که مقاومت به رنج مگا اهم افزایش یابد. در این مرحله می توان با احتیاط از ولتاژ بالاتر استفاده کرد.

به عنوان مثال و برای روشن شدن اهمیت اندازه گیری های قبلی، بیائید به یک الکتروموتور 100 اسب بخار خیس شده، نگاهی داشته باشیم. پس از تمیز کردن و با یک اندازه گیری کوتاه مدت یا نقطه ای مقدار 1.5 مگا اهم قرائت شد. شاید با این نتیجه شما تست را مورد قبول بدانید. در صورتی که سوابق تست های قبلی بین 1 تا 2 مگا اهم بوده و شما درست تصمیم گرفته اید. اما اگر سوابق، نشان دهنده ی مقاومت نرمال بین 10 تا 20 مگا اهم باشد، حتما رطوبت در سیم پیچ های موتور باقی مانده است. برای دست یابی به بهترین نتیجه باید سوابق تست های عایقی را داشته باشید.

منحنی رطوبت زدایی نرمال برای آرمیچر موتور جریان مستقیم و نحوه ی تغییر مقاومت عایقی در تصویر زیر نمایش داده شده است. در بخش اول پروسه ی رطوبت زدایی بعلت افزایش دما، مقاومت کاهش پیدا می کند. پس از گذشت زمان و ثابت شدن دما، مقاومت مجدد افزایش پیدا خواهد کرد. طبق نمودار و با کامل شدن پروسه، مقاومت به مقدار نهایی خود در دمای محیط 20 درجه سانتی گراد خواهد رسید.

منحنی رطوبت زدایی نرمال هنگامی که در هر 4 ساعت مقاومت پس از 1 دقیقه اندازه گیری قرائت شده باشد.

اگر  در خلال پروسه ی رطوبت زدایی مقاومت عایقی را اندازه گیری کرده و با مقادیر قبلی مقایسه کنید، می توانید مشخص کنید که چه زمانی مقدار مقاومت به محدوده ی ایمن رسیده است. منظور از مقادیر قبلی مربوط به زمانی ست که همان تجهیزات خشک و نرمال بوده است.

ممکن است شما ترجیح بدهید بجای اندازه گیری مقاومت عایقی در پروسه ی رطوبت زدایی، از روش های زمان-مقاومت به صورت زمان بندی شده استفاده کرده و مشخصه های بدون نیاز به اصلاح دما مانند نرخ جذب دی الکتریک یا اندیس پلاریزاسیون را به دست آورید.

تاثیر دما بر مقاومت عایقی

مقاومت موارد عایق با افزایش دما به طور قابل توجهی کاهش پیدا می کند. همان طور که شرح داده شد، روش های زمان-مقاومت و ولتاژ پله ای مستقل از دما بوده و مقادیر نسبی را ارائه می کنند. اگر بخواهید مقایسه ی درستی بین اندازه گیری های انجام شده در زمان های مختلف و مربوط به یک تجهز داشته باشید، باید نتایج را بر اساس دمای پایه مانند 20 درجه ی سانتی گراد اصلاح کرده و یا تمام اندازه گیری ها را در دمای یکسانی انجام دهید. در ادامه برخی از موارد مهم در خصوص اصلاح دمای اندازه گیری آورده شده است.

هر ماده ی عایقی ضرایب خاصی در تغییرات دمایی دارد ولی روش هایی برای ساده کردن اعمال ضرایب دما ایجاد شده است. در جدول شماره 2 ضرایب اصلاح برای ماشین های دوار، ترانسفورماتور ها و کابل ها آورده شده است. کافی است مقدار اندازه گیری شده را در فاکتورهای اصلاح دما ضرب کنید. نتیجه این کار همان مقاومت عایقی اصلاح شده است.

به عنوان مثال تصور کنید که مقدار 2 مگا اهم را در یک موتور کلاس A با دمای سیم پیچ 104 درجه ی فارنهایت یا 40 دردجه ی سانتی گراد اندازه گیری کرده اید. برای اصلاح این عدد کافی است طبق جدول شماره 2، سطر دمای 104 درجه ی فارنهایت و ستون مربوط به عایق کلاس A، عدد  4.80 را در مقاومت ضرب کنید. در نظر داشته باشید که مقدار اصلاح شده در دمای 68 درجه ی فارنهایت یا 20 درجه ی سانتی گراد حدود 5 برابر اندازه گیری در دمای 104 درجه ی فارنهایت است.

جدول ضریب اصلاح دما

ضریب اصلاح دمای مرجع برای کابل ها و ترانسفورماتور و غیره نیز در این جدول ارائه شده است. نکته ی مهم اصلاح اندازه گیری ها بر اساس دما و نوع تجهیزات است.

تاثیر رطوبت

تا کنون در چند قسمت از این راهنما در خصوص تاثیر رطوبت بر مقاومت عایقی صحبت شده است. با توضیحات قبلی می دانیم که رطوبت نقش مهمی در عایق های تجهیزات الکتریکی دارد. ممکن است انتظار داشته باشید که افزایش رطوبت در هوای محیط روی میزان مقاومت عایقی تاثیر گذار باشد اما این تاثیر می تواند متفاوت باشد.

اگر تجهیزات بطور نرمال در دمای بالاتر از شینم کار کنند، اندازه گیری مقاومت عایقی بدون تاثیر رطوبت خواهد بود. حتی اگر موضوع تحت تست با دمای بالا در حالت توقف باشد، رطوبت بدون تاثیر خواهد بود. منظور از دمای شبنم میزان حرارتی است که در آن رطوبت موجود در هوا به مایع تبدیل می شود. پدیده ی شبنم در ماشین آلاتی شایع است که در محیط باز کار کرده و یا تغییرات دمای شدیدی بین حالت کاری و توقف دارند.

مطالب ذکر شده با این فرض است که هنگام تست، سطح عایق بدون هرگونه آلودگی های محیطی مانند غبار، نمک و اسید و غیره باشد. این آلودگی ها خاصیت جذب رطوبت را داشته و هیدروسکوپیک یا مواد وابسته به رطوبت نام دارند. وجود این آلودگی ها می تواند به شدت مقدار مقاومت قرائت شده را تحت تاثیر بگذارد. در این شرایط حتما باید قبل از تست تمام آلودگی ها حذف شود.

در تجهیزات الکتریکی ما بیشتر نگران قسمت هایی از تجهیزات هستیم که در معرض رطوبت قرار داشته و می توانند مقاومت کل سیستم را کاهش دهند. مطالعات نشان می دهد که رطوبت قبل از دیده شدن به صورت قطرات آب، از طریق شکاف ها و درز ها به داخل عایق نفوذ می کنند. اندازه گیری نقطه به نقطه می تواند مشخص کند که نتیجه ی نهایی تست تحت تاثیر نفوذ رطوبت به عایق قرار گرفته است یا خیر.

توصیه می شود که برای مشخص شدن وضعیت تست ها و ثبت آن ها در سوابق تجهیزات، در گزارش میزان رطوبت قید شود. روش بهتر ثبت میزان رطوبت به همراه دمای تجهیز است. حتما در گزارش اشاره کنید که آیا دمای تجهیز بالاتر و یا کمتر از دمای محیط بوده است یا خیر. هنگام تست تجهیزات بسیار مهم، دمای شبنم و خشک شدن آن را ثبت کنید. از این طریق می توان میزان رطوبت و درصد رطوبت نسبی را به دست آورد.