Как измерить сопротивление изоляции и найти межвитковое замыкание

Сопротивление изоляции характеризует способность изоляционной системы противодействовать прохождению тока между проводником и другими электрически отделёнными частями. В двигателе проверяют изоляцию обмотка — корпус, фаза — фаза, обмотка статора — обмотка ротора и другие электрические цепи.

Мегомметр подаёт постоянное испытательное напряжение и измеряет очень малый ток утечки, который складывается из ёмкостного тока, тока абсорбции, поверхностного тока утечки и тока через дефектные участки. В начале испытания показания могут быть ниже, а затем постепенно расти из-за заряда ёмкости обмотки и поляризационных процессов в изоляции.

Мегомметр не позволяет надёжно определить замыкание между соседними витками, неправильное количество витков, короткозамкнутую часть катушки, слабую межвитковую изоляцию, которая пробивается только импульсным напряжением, или асимметрию параллельных ветвей.

При межвитковом замыкании оба замкнутых витка остаются изолированными от корпуса — путь утечки на корпус не появляется, поэтому показания мегомметра могут оставаться высокими, несмотря на имеющийся дефект.

Межвитковое замыкание — это электрический контакт между витками одной катушки или обмотки, которые по нормальной схеме должны быть разделены изоляцией. Даже замыкание небольшого количества витков создаёт замкнутый контур с очень малым сопротивлением, в котором индуцируется значительный циркуляционный ток — это вызывает локальный перегрев, разрушение изоляции соседних витков и прогрессирование дефекта.

Основные причины — старение изоляции, перегрев обмотки, перегрузка, частые или затяжные пуски, работа при пониженном напряжении, перекос фаз, питание от частотного преобразователя, импульсные перенапряжения, загрязнение, влага, механическая вибрация, ослабление пазовых клиньев или дефекты после ремонта.

Возможные симптомы — двигатель быстро нагревается, одна фаза потребляет больший ток, двигатель гудит, растёт вибрация, снижается мощность и падает пусковой момент. При замыкании одного-двух витков изменение активного сопротивления фазы может быть очень малым, поэтому обычный мультиметр нередко не выявляет дефект.

Двигатель нужно полностью отключить, применить блокировку повторного включения и проверить отсутствие напряжения. Перед подключением мегомметра необходимо отсоединить силовой кабель, частотный преобразователь, устройство плавного пуска, конденсаторы и электронные датчики — мегомметр нельзя подключать к выходу преобразователя или другой силовой электроники.

Нужно осмотреть и очистить клеммную коробку — загрязнённая или влажная коробка может значительно занизить результат, даже если обмотка внутри исправна. Если выведено шесть концов трёхфазной обмотки, желательно снять перемычки и проверить каждую фазу отдельно на корпус и между фазами.

Испытательное напряжение выбирают с учётом номинального напряжения двигателя, класса изоляции, состояния и возраста машины, инструкции производителя и внутренних регламентов предприятия. На практике для низковольтных электродвигателей часто применяют мегомметры на 500 В постоянного тока, а для более высоких классов напряжения — 1000, 2500 В или другие значения, но выбор нельзя делать только по общему правилу.

Для датчиков, энкодеров, терморезисторов и других низковольтных вспомогательных цепей нужны значительно более низкие испытательные напряжения — чрезмерное напряжение может повредить ослабленную изоляцию.

1. 01Зафиксировать температуру обмотки и воздуха — сопротивление изоляции существенно зависит от температуры, поэтому сравнивать результаты без коррекции некорректно.
2. 02Провести короткую предварительную проверку — убедиться, что цепь не имеет прямого короткого замыкания, электроника отсоединена, а корпус надёжно заземлён.
3. 03Подать испытательное напряжение и наблюдать показания в течение установленного времени — часто фиксируют значение через 60 секунд.
4. 04Записать стабильное значение, а не только первую цифру после подачи напряжения — крупные обмотки имеют значительную ёмкость, поэтому показания могут меняться длительное время.
5. 05Снять испытательное напряжение согласно инструкции прибора.
6. 06Разрядить обмотку — она может сохранять опасный заряд, поэтому необходимо надёжно заземлить её и выдержать достаточное время, особенно для крупных и высоковольтных машин.

Коэффициент абсорбции показывает, как меняется сопротивление изоляции в течение первой минуты испытания — сравнивают значения через 60 и 15 секунд или через 60 и 30 секунд. Если изоляция сухая и имеет выраженные поляризационные свойства, сопротивление обычно растёт со временем; низкий коэффициент может быть связан с влагой, загрязнением или старением, хотя интерпретировать показатель нужно осторожно.

Индекс поляризации определяют как отношение сопротивления через 10 минут к сопротивлению через 1 минуту. Его чаще используют для крупных, высоковольтных и ответственных машин — он помогает оценивать влажность, загрязнение и общее состояние объёмной изоляции, но не является универсальным критерием для всех современных изоляционных систем.

Низкий результат может быть вызван влагой, загрязнением, угольной или металлической пылью, маслом, повреждением выводов, загрязнением клеммной коробки, пробоем пазовой изоляции или термическим старением. Прежде чем делать вывод о перемотке, нужно локализовать источник утечки.

1. 01Отсоединить питающий кабель от двигателя и проверить кабель отдельно.
2. 02Отдельно проверить двигатель без кабеля.
3. 03Снять фазные перемычки и проверить каждую фазу.
4. 04Очистить и высушить клеммную коробку.
5. 05Отсоединить датчики, нагреватели и вспомогательные цепи.
6. 06Повторить измерение; при необходимости разобрать двигатель и проверить обмотку непосредственно.

Если низкое сопротивление вызвано влагой, сушка может значительно улучшить результат — методы включают сушильную печь, ток пониженного напряжения, индукционный метод или горячий воздух с контролем температуры и сопротивления изоляции. Если после сушки сопротивление не восстанавливается, вероятен дефект самой изоляции, а не только влага.

Поскольку мегомметр малоэффективен для этой задачи, применяют комплекс других методов.

• прямой пробой обмотки на корпус;
• низкое и нестабильное сопротивление изоляции;
• следы углеродного пробоя или значительная асимметрия фаз;
• подтверждённое межвитковое замыкание;
• быстрый локальный перегрев, дым или запах горелой изоляции;
• деформация лобовых частей или ослабленные катушки;
• повторное срабатывание защиты или резкий рост тока одной фазы.

• измерение без отсоединения силового кабеля или подключение мегомметра к частотному преобразователю;
• неправильный выбор испытательного напряжения и отсутствие контроля температуры;
• фиксация только мгновенного показания без разряжения обмотки;
• измерение фаз без снятия перемычек и без учёта загрязнённой клеммной коробки;
• поиск межвиткового замыкания только мегомметром;
• использование мультиметра для обмотки с очень малым сопротивлением;
• игнорирование положения ротора при измерении индуктивности;
• отсутствие сравнения с архивными данными и продолжение работы после выявления локального перегрева.

• Как проверить статор?
• Как проверить ротор?
• Почему возникает межвитковое замыкание?
• Почему горят обмотки электродвигателя?
• Почему греется статор?
• Почему электродвигатель теряет мощность?
• Как проверить электродвигатель после перемотки?

ТОВ ВКФ «Электропромремонт» выполняет комплексную диагностику, ремонт и испытания изоляционных систем промышленных электрических машин.

В перечень работ входят:

• измерение сопротивления изоляции, коэффициента абсорбции и индекса поляризации;
• измерение активных сопротивлений фаз четырёхпроводным методом;
• измерение индуктивности и импульсное испытание обмоток;
• поиск межвиткового замыкания и локализацию пробоя на корпус;
• проверку отдельных катушек, фазных роторов, якорей и обмоток возбуждения;
• тепловизионную диагностику и сушку обмоток;
• локальный ремонт изоляции, замену катушек и полную перемотку;
• испытания электрической прочности и оформление протоколов.