Indice de polarisation ou test PI

Test d'indice de polarisation (test de valeur PI) ainsi que test de résistance d'isolation (test de valeur IR) sont effectués sur les machines électriques haute tension pour déterminer l'état de service de l'isolation. Le test IP est particulièrement réalisé pour déterminer la sécheresse et la propreté de l'isolation.
Dans le test de résistance d'isolation, une tension continue élevée est appliquée à travers l'isolant. Cette tension appliquée est ensuite divisée par le courant à travers l'isolant électrique pour obtenir la valeur résistive de l'isolant. Conformément à la loi d'Ohm,

Sans utiliser une source séparée pour la tension directe, un voltmètre et un ampèremètre pour mesurer la tension et le courant correspondants, on peut utiliser un potentiomètre à indication directe, également appelé mégohmmètre.

Le mégohmmètre fournit la tension continue requise à travers l'isolant et indique directement la valeur résistive de l'isolation en MΩ et GΩ. On utilise généralement des mégohmmètres de 500 V, 2,5 kV et 5 kV en fonction de la force diélectrique de l'isolation. Par exemple, on utilise un mégohmmètre de 500 V pour mesurer jusqu'à une isolation de 1,1 kV. Pour les transformateurs haute tension, autres équipements et machines haute tension, on utilise des mégohmmètres de 2,5 ou 5 kV selon le niveau d'isolation.
Tous les isolants électriques étant diélectriques, ils possèdent toujours une propriété capacitive. À cause de cela, lors de l'application de la tension à travers l'isolant électrique, il y aura initialement un courant de charge. Mais après quelques instants, lorsque l'isolant est totalement chargé, le courant de charge capacitive devient nul. C'est pourquoi il est recommandé de mesurer la résistance d'isolation au moins 1 minute (parfois 15 secondes) après l'application de la tension à travers l'isolant.

Mesurer uniquement la résistance d'isolation avec un mégohmmètre ne donne pas toujours un résultat fiable. La valeur résistive d'un isolant électrique peut également varier avec la température.
Cette difficulté est partiellement résolue en introduisant le test d'indice de polarisation ou en abrégé test de valeur PI. Nous discuterons de la philosophie derrière le test PI, ci-dessous.
Lorsque nous appliquons une tension à travers un isolant, il y aura un courant correspondant qui passe à travers lui. Bien que ce courant soit minuscule, de l'ordre du milliampère ou parfois du microampère, il a principalement quatre composantes.

1. Composante capacitive.

2. Composante conductrice.

3. Composante de fuite superficielle.

4. Composante de polarisation.

Examinons-les une à une.

Composante Capacitive

Lorsque nous appliquons une tension continue à travers un isolant, en raison de sa nature diélectrique, il y aura un courant de charge initial élevé qui passe à travers lui. Ce courant décroît exponentiellement et devient nul après un certain temps. Ce courant existe pendant les 10 premières secondes du test. Mais il faut environ 60 secondes pour qu'il décroisse complètement.

Composante Conductrice

Ce courant est purement conducteur et circule à travers l'isolant comme s'il était purement résistif. Ce courant est un flux direct d'électrons. Tous les isolants ont cette composante de courant électrique. En pratique, tout matériau dans l'univers persiste avec une nature conductrice. Ce courant conducteur reste constant tout au long du test.

Composante de Fuite Superficielle

En raison de la poussière, de l'humidité et d'autres contaminants à la surface de l'isolant solide, il y a un petit composant de courant qui circule à travers la surface externe de l'isolant.

Composante de Polarisation

Tous les isolants sont hygroscopiques. Certaines molécules contaminantes, principalement l'humidité dans l'isolant, sont très polaires. Lorsqu'un champ électrique est appliqué à travers l'isolant, les molécules polaires se alignent dans la direction du champ électrique. L'énergie nécessaire pour cet alignement des molécules polaires provient de la source de tension sous forme de courant électrique. Ce courant est appelé courant de polarisation. Il continue jusqu'à ce que toutes les molécules polaires soient alignées dans la direction du champ électrique.
Il faut environ 10 minutes pour aligner les molécules polaires dans le champ électrique, c'est pourquoi si nous prenons la mesure du mégohmmètre après 10 minutes, il n'y aurait aucun effet de polarisation dans le résultat du mégohmmètre.
Ainsi, lorsque nous prenons la valeur du mégohmmètre d'un isolant après 1 minute, le résultat reflète la valeur IR qui est exempte de l'effet de la composante capacitive du courant. De nouveau, lorsque nous prenons la valeur du mégohmmètre de l'isolant après 10 minutes, le résultat du mégohmmètre montre la valeur IR, exempte des effets de la composante capacitive et de la composante de polarisation du courant.

L'indice de polarisation est le rapport de la valeur du mégohmmètre prise après 10 minutes à la valeur du mégohmmètre prise après 1 minute.
L'importance du test d'indice de polarisation.
Soit I le courant total initial pendant le test d'indice de polarisation ou test PI.
IC est le courant capacitif.
IR est le courant résistif ou conducteur.
IS est le courant de fuite superficielle.
IP est le courant de polarisation de l'isolant.

La valeur du test de résistance d'isolation ou du test de valeur IR, c'est-à-dire la valeur de lecture du mégohmmètre juste après 1 minute du test, est-

La valeur du mégohmmètre du test de 10 minutes, est

Par conséquent, le résultat du test d'indice de polarisation, est

D'après l'équation ci-dessus, il est clair que, si la valeur de (IR + IS) >> IP, l'IP de l'isolant tend vers 1. Et un grand IR ou IS ou les deux indiquent un état de santé défectueux de l'isolation.
La valeur de l'IP devient élevée si (IR + IS) est très faible comparée à IP. Cette équation indique qu'un indice de polarisation élevé d'un isolant implique la bonne santé de l'isolant. Pour un bon isolant, le courant de fuite résistif IR est très faible.
Il est toujours souhaitable d'avoir un indice de polarisation d'un isolant électrique supérieur à 2. Il est dangereux d'avoir un indice de polarisation inférieur à 1,5.

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