Indice di Polarizzazione o Test PI

Test dell'Indice di Polarizzazione (Test del Valore PI) insieme al Test della Resistenza all'Isolamento (Test del Valore IR) viene eseguito su macchine elettriche ad alta tensione per determinare la condizione di servizio dell'isolamento. Il test IP viene eseguito in particolare per determinare l'asciuttezza e la pulizia dell'isolamento.
Nel test della resistenza all'isolamento, viene applicata una tensione continua elevata attraverso l'isolante. Questa tensione applicata viene poi divisa dalla corrente che passa attraverso l'isolante elettrico per ottenere il valore resistivo dell'isolante. In conformità con la legge di Ohm,

Senza utilizzare una fonte separata per la tensione diretta, un voltmetro e un amperometro per misurare la corrispondente tensione e corrente, possiamo utilizzare un potenziometro indicatore diretto, comunemente noto come megger.

Il megger fornisce la tensione continua (DC) richiesta attraverso l'isolante e mostra direttamente il valore resistivo dell'isolamento in M – Ω e G – Ω. Generalmente utilizziamo un megger da 500 V, 2,5 kV o 5 kV a seconda della resistenza dielettrica dell'isolamento. Ad esempio, utilizziamo un megger da 500 V per misurare isolamenti fino a 1,1 kV. Per i trasformatori ad alta tensione, altre attrezzature e macchine ad alta tensione, utilizziamo un megger da 2,5 o 5 kV a seconda del livello di isolamento.
Poiché tutti gli isolanti elettrici sono di natura dielettrica, hanno sempre una proprietà capacitiva. A causa di ciò, durante l'applicazione della tensione all'isolante elettrico, inizialmente ci sarà una corrente di carica. Tuttavia, dopo pochi istanti, quando l'isolante è completamente caricato, la corrente di carica capacitiva diventa zero. Per questo motivo, si consiglia di misurare la resistenza all'isolamento almeno dopo 1 minuto (talvolta 15 secondi) dall'istante in cui viene applicata la tensione all'isolante.

Misurare solo la resistenza all'isolamento con un megger non dà sempre risultati affidabili. Infatti, il valore resistivo di un isolante elettrico può variare anche con la temperatura.
Questa difficoltà è parzialmente risolta introducendo il test dell'indice di polarizzazione o, in breve, il test del valore PI. Discuteremo la filosofia dietro il test PI, qui sotto.
Quando applichiamo una tensione all'isolante, vi sarà una corrente corrispondente attraverso di esso. Anche se questa corrente è piccola e si trova nell'ordine dei milliampere o talvolta microampere, ha principalmente quattro componenti.

1. Componente capacitiva.

2. Componente conduttiva.

3. Componente di perdita superficiale.

4. Componente di polarizzazione.

Discutiamone uno per uno.

Componente Capacitiva

Quando applichiamo una tensione continua all'isolante, a causa della sua natura dielettrica, vi sarà inizialmente una corrente di carica elevata. Questa corrente decade esponenzialmente e diventa zero dopo un certo tempo. Questa corrente esiste nei primi 10 secondi del test. Tuttavia, impiega circa 60 secondi per decadere completamente.

Componente Conduttiva

Questa corrente è puramente conduttiva e fluisce attraverso l'isolante come se fosse puramente resistivo. Questa corrente è un flusso diretto di elettroni. Ogni isolante ha questo componente di corrente elettrica. Poiché, nella pratica, ogni materiale in questo universo presenta una certa natura conduttiva, questa corrente conduttiva rimane costante durante tutto il test.

Componente di Perdita Superficiale

A causa della polvere, dell'umidità e di altri contaminanti sulla superficie dell'isolante solido, c'è un piccolo componente di corrente che fluisce attraverso la superficie esterna dell'isolante.

Componente di Polarizzazione

Ogni isolante è di natura igroscopica. Alcune molecole di contaminanti, principalmente come l'umidità nell'isolante, sono molto polari. Quando un campo elettrico è applicato all'isolante, le molecole polari si allineano lungo la direzione del campo elettrico. L'energia necessaria per questo allineamento delle molecole polari proviene dalla sorgente di tensione sotto forma di corrente elettrica. Questa corrente è chiamata corrente di polarizzazione. Continua fino a quando tutte le molecole polari non si allineano lungo la direzione del campo elettrico.
Ci vogliono circa 10 minuti per allineare le molecole polari lungo il campo elettrico, e per questo motivo, se prendiamo il risultato del megger dopo 10 minuti, non ci sarà effetto di polarizzazione nel risultato del megger.
Quindi, quando prendiamo il valore del megger di un isolante dopo 1 minuto, il risultato riflette il valore IR libero dall'effetto del componente capacitivo della corrente. Di nuovo, quando prendiamo il valore del megger dell'isolante dopo 10 minuti, il risultato del megger mostra il valore IR, libero dagli effetti di entrambi i componenti capacitivi e di polarizzazione della corrente.

L'indice di polarizzazione è il rapporto tra il valore del megger preso per 10 minuti e il valore del megger preso per 1 minuto.
L'importanza del test dell'indice di polarizzazione.
Sia I la corrente totale iniziale durante il test dell'indice di polarizzazione o test PI.
IC è la corrente capacitiva.
IR è la corrente resistiva o conduttiva.
IS è la corrente di perdita superficiale.
IP è la corrente di polarizzazione dell'isolante.

Il valore del test della resistenza all'isolamento o test del valore IR, cioè il valore della lettura del megger subito dopo 1 minuto del test, è-

Il valore del megger del test di 10 minuti, è

Quindi, il risultato del test dell'indice di polarizzazione, è

Dall'equazione sopra è chiaro che, se il valore di (IR + IS) >> IP, l'IP dell'isolante si avvicina a 1. E un grande IR o IS o entrambi indicano un isolamento non sano.
Il valore dell'IP diventa alto se (IR + IS) è molto piccolo rispetto a IP. Questa equazione indica che un alto indice di polarizzazione di un isolante implica un isolante sano. Per un buon isolante, la corrente di perdita resistiva IR è molto piccola.
Si desidera sempre avere un indice di polarizzazione di un isolante elettrico superiore a 2. È pericoloso avere un indice di polarizzazione inferiore a 1,5.

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