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A corrente de fugas superficial (IL) depende do depósito na bobinagem de materiais contami-

nadores como óleo ou pó de carvão, na parte de fora da ranhura.

Esta corrente é maior nas grandes máquinas particularmente no rotor com grandes superfícies expostas e sujeitas a estes depósitos de materiais.

Poeiras (ou sal) instaladas nas superfícies isolantes, que normalmente são maus condutores quando secos, podem contudo tornar-se parcialmente condutores quando expostos a humidade, óleo e assim baixar o valor da resistência de isolamento.

Se a resistência de isolamento ou índice de polarização são reduzidos por contaminação, po- dem ser de novo repostos a níveis aceitáveis por acção de limpeza e secagem.

3.1.4.2 Efeito de Humidade

Independentemente do grau de limpeza da superfície da bobinagem, se a temperatura da bo- binagem estiver mais baixa do que a temperatura de orvalho do ar ambiente, pode-se formar uma película de humidade na superfície do isolamento que podem baixar o valor da resistência de isolamento e índice de polarização. O efeito pode ser mais pronunciado se a superfície estiver contaminada ou o isolamento apresentar fissuras.

Note-se que o efeito da contaminação por humidade em bobinagens em bom estado não são impedimento da obtenção de leituras aceitáveis.

Alguns tipos de isolamentos de bobinas mais antigos são higroscópicos (absorvem água com facilidade) e a humidade pode então ser conduzida para o interior do isolamento. Isto verifica- se particularmente nos antigos isolamentos asfalto-mica e mica folium, assim como em algumas fitas utilizadas entre barras não isoladas nos rotores das grandes máquinas. A humidade absorvida aumenta a corrente de condução (IG) e reduz significativamente a resistência de isolamento.

Em máquinas em serviço é habitualmente a uma temperatura acima do ponto de orvalho. Quando se realizam os ensaios e medidas em máquinas que estiveram em serviço, as medi- das devem ser registadas antes que a temperatura do enrolamento da máquina baixe para valores inferiores ao ponto de orvalho.

Máquinas fora de serviço (sem aquecimento ambiente) são frequentemente ensaiadas com a temperatura da bobinagem abaixo do ponto de orvalho e portanto podem apresentar valores da resistência de isolamento e índice de polarização mais baixos do que os esperados, devido à contaminação por humidade. Pode ser necessário secar a bobinagem por forma serem obtidos valores aceitáveis antes de colocar novamente as máquinas em serviço ou realizar ensaios de alta tensão.

É recomendado que uma máquina com baixo índice de polarização e medidas de resistência de isolamento após 1 min também baixas, que não seja submetida a mais ensaios de alta tensão.

3.1.4.3 Efeito da Temperatura

Teoria geral - O valor da resistência de isolamento para um determinado sistema, em qualquer tempo, varia exponencialmente e inversamente com a temperatura da bobinagem. Existe um con- traste entre a dependência da temperatura na resistividade nos materiais metálicos e não metálicos particularmente em bons isolamentos. Nos metais, onde existem inúmeros electrões livres, tempe- raturas elevadas introduzem enorme agitação térmica, reduzindo o caminho livre para os electrões

e consequentemente a redução da mobilidade dos electrões e um aumento da resistividade. No en- tanto, nos isolamentos, um aumento de temperatura fornece energia térmica que liberta portadores de energia adicionais e assim reduzindo a resistividade.

Estas variações de temperatura afectam todas as componentes da corrente total (directa) iden- tificadas anteriormente excepto a corrente geométrica de capacitância (IC).

O valor da resistência de isolamento de uma bobinagem depende da temperatura da própria bobinagem e do tempo decorrido desde o inicio da aplicação de tensão. A inércia térmica da máquina que é ensaiada é tão grande que que o diferencial de temperatura entre as leituras da resistência de isolamento de 1 e 10 min é desprezável, excepto para medidas obtidas durante um processo de secagem à corrente nominal. Por forma a evitar o efeito da temperatura na análise de resultados, os testes subsequentes devem ser realizados quando a bobinagem estiver sensivelmente à mesma temperatura do ensaio anterior.

No entanto se a temperatura da bobinagem não puder ser controlada de um teste para outro, é recomendável que todos os valores medidos da resistência de isolamento sejam corrigidos para a mesma temperatura de 40oC pela equação:

RC= KTRT (3.2)

Onde:

RCé a resistência de isolamento (em MΩ) corrigida para 40oC

KT é o coeficiente de temperatura da resistência de isolamento a uma temperatura T emoC

RT é a resistência medida (em MΩ) a uma temperatura T emoC

Apesar do valor correcto ser uma aproximação, isto permite uma melhor comparação dos valores da resistência de isolamento obtidos a diferentes temperaturas.

Para temperaturas de enrolamentos abaixo do ponto de orvalho, é difícil prever o efeito da condensação de humidade na superfície, por esse motivo uma tentativa de correcção para 40oC para análise estatística iria introduzir erros inaceitáveis na medida. Nestes casos, é recomendado que o historial dos ensaios à máquina em condições semelhantes seja o factor determinante na decisão de voltar a colocar a máquina em serviço.

No entanto uma vez que a contaminação por humidade normalmente faz baixar o valor da medida da resistência de isolamento e/ou o índice de polarização é possível a correcção para 40

o_{C para comparar com os critérios de aceitação que indicaremos.}

Não existe uma forma eficaz de converter uma medida da resistência de isolamento sob con- dições específicas de humidade, para um valor de resistência de isolamento que ocorreria a outra

diferente condição de humidade.

Medidas para determinar KT - O método recomendado para obtenção de valores para traçar as curvas da resistência de isolamento vs. temperatura do enrolamento é o de efectuar medidas a várias temperaturas do enrolamento, todas acima da temperatura de orvalho, e depois apresentar os gráficos numa escala semi logarítmica. Quando é utilizada uma escala logarítmica para a re- sistência de isolamento uma escala linear para a temperatura, os pontos de ensaio aproximam-se a uma recta que pode ser extrapolada para obtenção do valor corrigido para 40oC.

Determinação de KT por aproximação - Se o efeito da temperatura no sistema de isolamento a ensaiar é desconhecido, pode ser obtido um valor aproximado para o coeficiente KT utilizando

a curva da Figura3.5para redução de 1₂ do valor da resistência por cada 10oC de incremento na temperatura.

Note-se que isto é apenas uma aproximação e não deverá ser utilizado para cálculo da resis- tência de isolamento para diferenciais de temperatura distantes de 40oC, pois dessa forma podem resultar erros significativos.

Nota – a redução da resistência para metade por cada aumento de 10 oC na temperatura, é baseada no teste de alguns sistemas de isolamento dos fins dos anos 50, o que pode não ser verdade para todos os sistemas de isolamento. Estudos mais recentes indicaram um factor de correcção para a redução da resistência para metade para temperaturas no intervalo de 5 a 20oC. Uma variação do factor KT pode levar a erros significativos em RC, amplificados pela diferença

de temperatura do enrolamento e os 40oC.

Figura 3.5: Determinação aproximada do valor do coeficiente da resistência de isolamento, KT,

KT pode ainda ser aproximado, para cada redução de 1₂ do valor da resistência por cada 10oC

de incremento na temperatura, pela aplicação da expressão seguinte:

KT = (0, 5)(40−T )/10 (3.3)

Ou por exemplo se a temperatura do enrolamento durante o ensaio foi de 35 oC, e o com- portamento do isolamento foi tal que a resistência veio reduzida em 1₂ do valor por cada 10 oC de incremento na temperatura, então o factor KT corrigido para 40oC pode ser determinado pela

expressão:

KT = (0, 5)(40−35)/10= (0, 5)(5)/10= (0, 5)1/2= 0, 707 (3.4)

Correcção do Índice de Polarização - Quando o índice de polarização é utilizado juntamente com a resistência de isolamento para determinar a condições do isolamento, não é necessário fazer uma correcção de temperatura ao I.P., já que a temperatura da máquina não se altera apreciavel- mente entre as leituras efectuadas entre 1 min e 10 min., o efeito da temperatura no índice de polarização é habitualmente pequeno.

No entanto, quando a temperatura inicial do enrolamento é elevada, uma redução da tempe- ratura no sistema de isolamento durante a realização dos ensaios pode resultar num substancial aumento da resistência de isolamento observada entre 1 min e 10 min devido ao efeito da tempera- tura. Neste caso o índice de polarização pode ter um valor invulgarmente alto, o que a verificar-se recomenda-se a repetição da medida a uma temperatura igual ou inferior a 40oC para verificação do I.P.

Conforme referido anteriormente, se qualquer uma das medidas 1 min ou 10 min são regis- tadas quando a temperatura do enrolamento é inferior à temperatura de orvalho, os efeitos de contaminação por humidade têm de ser considerados na análise dos resultados.