विद्युत इन्सुलेशन विफलता

विद्युत इन्सुलेशन का उपयोग विद्युत धारा को वांछित पथ से निर्देशित करने और उसे जहां वांछित नहीं है वहां प्रवाहित होने से रोकने के लिए किया जाता है। इलेक्ट्रिक मोटर के प्रदर्शन और दीर्घायु के लिए उचित विद्युत इन्सुलेशन महत्वपूर्ण है। इन्सुलेशन टूटना इलेक्ट्रिक मोटर विफलता के सबसे लगातार कारणों में से एक है। उदाहरण के लिए, विद्युत जनरेटर में, 56% विफलताएँ विद्युत इन्सुलेशन क्षति से उत्पन्न होती हैं।

इन्सुलेशन सिस्टम

मोटरों में, 2 इन्सुलेशन सिस्टम होते हैं। एक प्रणाली ग्राउंडवॉल इन्सुलेशन है जो कॉइल्स को मोटर के फ्रेम या आवरण से अलग करती है। दूसरा इंसुलेशन सिस्टम वाइंडिंग इंसुलेशन सिस्टम है जो मोटर वाइंडिंग बनाने के लिए कुंडलित कंडक्टरों को अलग करता है। अध्ययनों से पता चला है कि ≈ 80% स्टेटर विद्युत दोष वाइंडिंग इन्सुलेशन में होते हैं, जबकि केवल ≈ 20% कॉइल और मोटर फ्रेम के बीच या सीधे जमीन से सटे होते हैं।

इन्सुलेशन विफलता क्या है?

विद्युत इन्सुलेशन विफलता तब होती है जब मोटर में इन्सुलेशन समय के साथ या अन्य कारणों से ख़राब होने लगता है। उम्र बढ़ने या अधिक गर्म होने से इन्सुलेशन में रासायनिक परिवर्तन होते हैं जिससे इन्सुलेशन अधिक प्रवाहकीय हो जाता है और कंडक्टरों के बीच या मोटर के फ्रेम में अवांछनीय पथों का पालन करने से वर्तमान को रोकने में कम प्रभावी हो जाता है। कुछ इन्सुलेशन विफलताएं, विशेष रूप से जमीन की दीवार इन्सुलेशन प्रणाली में, नमी के प्रवेश, संदूषण, या अन्य असामान्य अनोखी घटनाओं के कारण तात्कालिक होती हैं। ये घटनाएं इन्सुलेशन में खाली जगहों या अन्य कमजोरियों पर हमला करती हैं और समय से पहले विफलता का कारण बनती हैं। वाइंडिंग इंसुलेशन सिस्टम में दोष धीरे-धीरे उत्पन्न होते हैं और समय के साथ खराब हो जाते हैं।

इन्सुलेशन विफलता के सामान्य कारणों में शामिल हैं:

• overheating
• घुमावदार संदूषण
• अत्यधिक विद्युत प्रवाह
• खराब बिजली की गुणवत्ता
• हार्मोनिक विरूपण.

यह मार्गदर्शिका आपको विद्युत इन्सुलेशन गिरावट के प्रत्येक चरण के माध्यम से निर्देशित करेगी ताकि आप सक्रिय हो सकें और अपने मोटर उपकरण में इन इन्सुलेशन परिवर्तनों को ट्रैक कर सकें।

विद्युत इन्सुलेशन विफलता के 3 चरण

अधिकांश इन्सुलेशन विफलता धीरे-धीरे और लगातार होती है, तीन अलग-अलग चरणों से होकर गुजरती है।

चरण 1 – प्रारंभिक जांच के लिए आदर्श

विद्युत इन्सुलेशन की विफलता के पहले चरण के दौरान, कंडक्टरों के बीच इन्सुलेशन तनावग्रस्त हो जाता है और रासायनिक रूप से बदलना शुरू हो जाता है। इन्सुलेशन रासायनिक रूप से एक इन्सुलेटर से बदल जाता है और एक कंडक्टर बनना शुरू कर देता है। इन्सुलेशन शक्ति और धारिता कम होने लगती है। इन्सुलेशन कार्बोनाइज होना शुरू हो सकता है जिसके कारण करंट अधिक प्रतिरोधी और कम कैपेसिटिव हो जाता है। यदि ग्राउंडवॉल इन्सुलेशन में परिवर्तन होता है तो इससे इन्सुलेशन प्रतिरोध कम हो जाएगा और अपव्यय कारक बढ़ जाएगा। यदि घुमावदार इन्सुलेशन रासायनिक परिवर्तन से गुजरता है तो चरण कोण (Fi) और/या वर्तमान आवृत्ति प्रतिक्रिया बदल जाएगी।

किसी संयंत्र की विद्युत प्रणाली के विश्वसनीय “विश्व स्तरीय” संचालन के लिए इन्सुलेशन विफलता के इस चरण में दोषों की पहचान करना बेहद महत्वपूर्ण है। इस चरण में, कंडक्टरों के बीच अवांछनीय धारा प्रवाह अभी तक नहीं होता है, हालांकि ऐसा होने का जोखिम अधिक है। सौभाग्य से, वाइंडिंग की जाँच और उचित मोटर परीक्षण में संलग्न होकर शीघ्र पता लगाना बेहद फायदेमंद है। इलेक्ट्रिक मोटरों में इन्सुलेशन विफलता का शीघ्र पता लगाने से कंपनी को गिरावट का समाधान करने की अनुमति मिलती है, जबकि यह अपेक्षाकृत मामूली रहती है, जिससे समय और धन की बचत होती है और भयावह विफलता को रोका जा सकता है।

ऑल-टेस्ट प्रो उपकरण दुनिया में एकमात्र ऐसे उपकरण हैं जो इलेक्ट्रिक मोटरों में इन्सुलेशन विफलता का लगातार और शुरुआती चरणों में ही पता लगा सकते हैं।

नीचे इन्सुलेशन विफलताओं का पता लगाने में चरण कोण की व्याख्या देखें।

चरण 2 – संभावित आंतरायिक मोटर विफलता

विद्युत इन्सुलेशन विफलता के दूसरे चरण के दौरान, वाइंडिंग की गिरावट अधिक स्पष्ट हो जाती है। नीचे कुछ विफलता विशेषताएँ दी गई हैं जो वे प्रदर्शित कर सकते हैं:

• इन्सुलेशन सामग्री का क्षरण बढ़ जाता है।
• धारा अधिक प्रतिरोधी होती जा रही है।
• इन्सुलेशन विफलता के प्राथमिक बिंदु पर गर्मी बढ़ जाती है।
• मोटर रुक-रुक कर ड्राइव या सर्किट ब्रेकर को ट्रिप करना शुरू कर देती है, हालांकि इन्सुलेशन ठंडा होने के बाद भी यह चलता रह सकता है।

समस्या का कारण निर्धारित करने के लिए समस्या निवारण करना आवश्यक है। ऑल-टेस्ट प्रो उपकरण मोटर और उसके घटकों के स्वास्थ्य की वास्तविक स्थिति निर्धारित करते हैं।

नीचे इन्सुलेशन विफलताओं का पता लगाने में चरण कोण, टीवीएस और वर्तमान आवृत्ति प्रतिक्रिया देखें।

चरण 3 – विनाशकारी विफलता

यदि इन्सुलेशन विफलता के पिछले संकेतों का पता नहीं चला है या ध्यान नहीं दिया गया है, तो मोटर पूरी तरह से खराब हो जाएगी। नीचे कुछ विशेषताएं दी गई हैं जो वाइंडिंग अक्सर इस स्तर पर प्रदर्शित होती हैं:

• इन्सुलेशन पूरी तरह से टूट जाता है, जिससे वाइंडिंग के बीच एक शॉर्टकट बन जाता है या वाइंडिंग से जमीन या मोटर फ्रेम तक करंट के लिए सीधा रास्ता बन जाता है।
• दोष बिंदु पर एक विस्फोटक टूटना विकसित होता है।
• प्रेरकत्व और प्रतिरोध परिवर्तन होते हैं।
• अत्यधिक गर्मी की प्रतिक्रिया में तांबे की कुंडलियाँ पिघलने लगती हैं।
• स्टार्ट-अप पर मोटर लगातार ड्राइव या सर्किट ब्रेकर को ट्रिप करती रहती है।
• कंडक्टरों के बीच वर्तमान प्रवाह मौजूद है।

मोटर विफलता के इस चरण में (या जब जमीन पर पूरी तरह से कमी हो तो गंभीर सुरक्षा समस्या का संकेत होने पर) कई विद्युत मीटरों और उपकरणों में खराबी आनी चाहिए। यदि आप मोटरों को खराब स्थिति में चलाते हैं, तो आपको यह जानने की आवश्यकता नहीं होगी कि आपकी मोटर के साथ क्या हो रहा है या आपकी मोटर की स्वास्थ्य स्थिति जानने की आवश्यकता नहीं है।

इन्सुलेशन विफलता के कारण

तापमान, प्रदूषक और विद्युत तनाव जैसे निरंतर ओवरवॉल्टेज जैसे तनाव आसानी से विद्युत इन्सुलेशन पर कर लगा सकते हैं और टूटने का कारण बन सकते हैं। इन्सुलेशन विफलता का जोखिम भी समय के साथ बढ़ता है क्योंकि ये विभिन्न कारक एक-दूसरे के साथ बातचीत करके खराब होने का कारण बनते हैं। उदाहरण के लिए, रोजमर्रा की टूट-फूट के कारण इन्सुलेशन में छोटे-छोटे छेद या दरारें दिखाई दे सकती हैं। वे दरारें इन्सुलेशन को कमजोर करती हैं, और वे नमी और रासायनिक संदूषकों के प्रवेश के लिए रास्ते भी बनाती हैं, जिससे इन्सुलेशन और भी खराब हो जाता है।

मोटर में विद्युत इन्सुलेशन विफलता के कुछ सबसे सामान्य कारण नीचे दिए गए हैं:

• संदूषक: मशीन उपकरण शीतलक, तेल और अन्य रसायनों जैसे संदूषकों के संपर्क के कारण घुमावदार इन्सुलेशन कमजोर हो जाता है। ये संदूषक अक्सर संक्षारक प्रभाव डालते हैं, समय के साथ इन्सुलेशन को तोड़ देते हैं। नम संदूषक आमतौर पर प्रवाहकीय होते हैं क्योंकि उनमें अशुद्धियाँ होती हैं, इसलिए जब वे छोटी दरारों और छिद्रों के माध्यम से इन्सुलेशन में रिसते हैं तो उनका प्रतिरोध कम हो जाता है।
• खराब बिजली की गुणवत्ता: असंतुलित वोल्टेज और वर्तमान स्तर सहित बिजली की गुणवत्ता के मुद्दों के कारण वाइंडिंग ज़्यादा गरम हो सकती है। यहां तक ​​कि इन मुद्दों से तापमान में मामूली वृद्धि भी एक थर्मल हॉटस्पॉट बना सकती है जिससे इन्सुलेशन प्रतिरोध में काफी कमी आती है।
• ओवरलोडिंग: अत्यधिक भार के कारण होने वाले उच्च करंट के कारण वाइंडिंग ज़्यादा गरम हो सकती है। ओवरलोडिंग से वोल्टेज वृद्धि भी हो सकती है जो इन्सुलेशन को तोड़ देती है।
• उच्च परिवेश तापमान: ऑपरेटिंग वातावरण में उच्च गर्मी के कारण वाइंडिंग भी ज़्यादा गरम हो सकती है। विशेष रूप से सीमित वेंटिलेशन वाले क्षेत्र में, उपकरण द्वारा उत्पन्न गर्मी मोटर में वाइंडिंग इन्सुलेशन पर अत्यधिक तनाव डाल सकती है।
• क्षणिक वोल्टेज: क्षणिक वोल्टेज आंतरिक या बाहरी स्रोतों से विकसित हो सकते हैं और अक्सर मोटर स्टार्ट अप के दौरान होते हैं। क्षणिक धारा की आवृत्ति वाइंडिंग में सामान्य धारा से कई गुना अधिक हो सकती है, जिससे इन्सुलेशन पर अत्यधिक तनाव पड़ता है।

क्योंकि समय के साथ मोटर में इन्सुलेशन विफलता का जोखिम अपेक्षाकृत अधिक होता है, कर्मचारियों के पास इन्सुलेशन विफलता के संकेतों का पता लगाने और उन्हें तेजी से संबोधित करने के लिए आवश्यक उपकरण और प्रशिक्षण होना चाहिए।

एमसीए के साथ इन्सुलेशन विफलताओं का पता लगाना

घुमावदार इन्सुलेशन

मोटर सर्किट एनालिसिस (एमसीए™) वाइंडिंग इंसुलेशन सिस्टम का उपयोग करने के लिए लो-वोल्टेज एसी और डीसी वोल्टेज इंजेक्ट करता है, जबकि मोटर डी-एनर्जेटिक होता है। जब इन्सुलेशन सिस्टम में रासायनिक परिवर्तन होने लगते हैं, तो यह कॉइल सिस्टम की कैपेसिटेंस (सी), और इंडक्शन (एल) को प्रभावित करता है। सी या एल में कोई भी परिवर्तन लागू वोल्टेज और परिणामी धारा के बीच समय विलंब और विद्युत चार्ज या चुंबकीय क्षेत्र को संग्रहीत करने के लिए कॉइल सिस्टम की क्षमता को बदल देता है। इसलिए, जैसे-जैसे वाइंडिंग का इन्सुलेशन रासायनिक रूप से बदलना शुरू होता है या तो Fi या I/F या संभवतः दोनों बदल जाएंगे। यदि इनमें से कोई भी चर बदलता है, तो यह परीक्षण मूल्य आँकड़ा (टीवीएस) बदल देगा। टीवीएस स्टैटिक में इसके बेसलाइन मान से एक बदलाव जो पहले से रेफरेंस वैल्यू स्टैटिक (आरवीएस) के रूप में संग्रहीत है> 3% इन्सुलेशन या रोटर विफलता की शुरुआत को इंगित करता है।

• परीक्षण मूल्य आँकड़ा: टीवीएस एक संख्या है जो परीक्षण किए जाने के समय मोटर की स्थिति को परिभाषित करती है। टीवीएस मोटर वाइंडिंग सिस्टम के सभी तीन चरणों पर किए गए लो-वोल्टेज परीक्षणों की श्रृंखला के परिणामों को मिलाकर बनाए गए एक मालिकाना पेटेंट एल्गोरिदम का उपयोग करता है। इन्सुलेशन प्रणाली को पूरी तरह से उत्तेजित करने के लिए मुख्य चर को 5 अलग-अलग आवृत्तियों पर लिया जाता है। वाइंडिंग के इन्सुलेशन की रासायनिक संरचना में भी छोटे बदलाव बेसलाइन की तुलना में वर्तमान टीवीएस में बदलाव का कारण बनेंगे। एटीपी अनुशंसा करता है कि नई मोटर पर और इसे सिस्टम में स्थापित करने से पहले एक रेफरेंस वैल्यू स्टेटिक (आरवीएस) परीक्षण प्राप्त किया जाए। फिर जब मोटर के जीवन के दौरान उसके टीवीएस की निगरानी की जाती है, तो परिवर्तन होता है> दो मानों के बीच 3% (नया बनाम वर्तमान टीवीएस रीडिंग) आमतौर पर रोटर या स्टेटर की खराबी को इंगित करता है।
• चरण कोण: मोटर पर लागू वोल्टेज और परिणामी विद्युत प्रवाह के बीच समय विलंब का एक माप है। यह एक अत्यधिक संवेदनशील माप है और जब इन्सुलेशन प्रणाली खराब होने लगती है तो बदलने वाले पहले चर में से एक है। Fi माप का उपयोग विकासशील कॉइल-टू-कॉइल, टर्न-टू-टर्न या चरण-दर-चरण वाइंडिंग दोषों की पहचान करने के लिए किया जाता है। कोई अन्य उपकरण इस स्तर पर कॉइल-टू-कॉइल वाइंडिंग दोष विकसित करने का निर्धारण नहीं कर सकता है।
• वर्तमान आवृत्ति प्रतिक्रिया: I/F प्रतिक्रिया परीक्षण एक पूर्व निर्धारित आवृत्ति पर मोटर वाइंडिंग के माध्यम से वर्तमान को मापता है। एक बाद का परीक्षण प्रारंभिक आवृत्ति से दोगुनी पर वर्तमान प्रतिक्रिया को फिर से मापता है। I/F प्रतिक्रिया इनपुट वोल्टेज की आवृत्ति को दोगुना करने के कारण वर्तमान में प्रतिशत परिवर्तन को मापती है। एक ही स्थिति में तीन चरण की वाइंडिंग आवृत्ति में परिवर्तन पर समान प्रतिक्रिया देगी। यदि एक या अधिक कंडक्टरों पर घुमावदार इन्सुलेशन खराब होना शुरू हो जाता है तो यह चुंबकीय क्षेत्र या विद्युत चार्ज को संग्रहीत करने के लिए कॉइल की क्षमता को बदल देता है। I/F वह परीक्षण है जो चुंबकीय क्षेत्र या विद्युत आवेश को संग्रहीत करने के लिए वाइंडिंग सिस्टम की क्षमता को मापता है और आम तौर पर वाइंडिंग सिस्टम के क्षरण के पहले संकेतकों में से एक है।
• गतिशील परीक्षण: गतिशील परीक्षण का उपयोग स्टेटर या रोटर में विकसित या मौजूदा दोषों की पहचान करने के लिए किया जाता है। गतिशील परीक्षण के दौरान, परीक्षण उपकरण लगातार विभिन्न रोटर स्थितियों पर प्रतिबाधा को मापता है और संग्रहीत करता है जबकि मोटर शाफ्ट को मैन्युअल रूप से सुचारू रूप से और धीरे-धीरे घुमाया जाता है। इन परीक्षणों के परिणामों का विश्लेषण किया जाता है और दो विद्युत हस्ताक्षर, गतिशील स्टेटर हस्ताक्षर और गतिशील रोटर हस्ताक्षर के रूप में प्रदर्शित किया जाता है। उपकरण तब स्वचालित रूप से इन हस्ताक्षरों का विश्लेषण करता है और स्टेटर या रोटर की स्थिति को इंगित करने के लिए “अच्छा,” “चेतावनी” या “खराब” स्थिति उत्पन्न करता है।
• अपव्यय कारक (डीएफ): ग्राउंडवॉल इन्सुलेशन सिस्टम मोटर कॉइल्स और मोटर फ्रेम में कंडक्टरों के बीच एक प्राकृतिक संधारित्र बनाता है। एक संधारित्र एक विद्युत आवेश को संग्रहीत करता है, जब एक एसी वोल्टेज को संधारित्र पर लागू किया जाता है, तो ढांकता हुआ सामग्री में धारा प्रवाहित होती है और यह प्रतिरोधक धारा (I _r ) होती है और धारा का शेष भाग वह धारा होती है जो संग्रहीत होती है। संग्रहित धारा को कैपेसिटिव धारा (I _c ) कहा जाता है। नए इन्सुलेशन सिस्टम पर, I _r है< I का 5% _सी. डीएफ I _r /I _c का अनुपात है। जब इन्सुलेशन सामग्री पुरानी हो जाती है तो यह कम कैपेसिटिव और अधिक प्रतिरोधी हो जाती है जिसके कारण डीएफ बढ़ जाता है।
• ग्राउंड कैपेसिटेंस (सीटीजी): चूंकि ग्राउंडवॉल इन्सुलेशन सिस्टम फ्रेम के साथ एक प्राकृतिक कैपेसिटेंस बनाता है, इसलिए एक मापने योग्य मूल्य होगा जो मोटर के पूरे जीवन में समान रहना चाहिए। नमी के प्रवेश या अन्य संदूषक प्रभावी रूप से ढांकता हुआ स्थिरांक को बदलने का कारण बनते हैं। इससे आम तौर पर सीटीजी मान बढ़ जाता है। हालाँकि, यदि ग्राउंडवॉल इन्सुलेशन थर्मल रूप से ग्रेड करना शुरू कर देता है तो इससे सीटीजी कम हो जाएगा।

सारांश: डीएफ और सीटीजी मापों का संयोजन अकेले आईआरजी मापों की तुलना में ग्राउंडवॉल इन्सुलेशन की समग्र स्थिति का बेहतर संकेत प्रदान करता है। एक मानक आईआरजी परीक्षण केवल वाइंडिंग के इन्सुलेशन के सबसे कमजोर हिस्से में जमीनी विफलता का पता लगाएगा। डीएफ और सीटीसी परीक्षण एसी लो-वोल्टेज परीक्षण विधियों का उपयोग करके संपूर्ण इन्सुलेशन प्रणाली का संपूर्ण मूल्यांकन प्रदान करेंगे। इन दोनों परीक्षणों को आईआरजी परीक्षण के साथ संयोजित करने से आपको जमीन पर अपनी मोटर की इन्सुलेशन प्रणाली की सबसे सटीक स्थिति मिल जाएगी।

पारंपरिक परीक्षण विधियाँ

ग्राउंड में इन्सुलेशन प्रतिरोध (आईआरजी) – यह एक सुरक्षा परीक्षण है और इसका उपयोग विद्युत मोटर की वास्तविक स्थिति निर्धारित करने के लिए नहीं किया जाता है।

ग्राउंड परीक्षणों के लिए इन्सुलेशन प्रतिरोध विद्युत क्षेत्र में किए जाने वाले सबसे आम विद्युत परीक्षण हैं। इन मापों का मुख्य उद्देश्य “सुरक्षा” है। जब ऊर्जावान वाइंडिंग से मशीन या पृथ्वी के आवरण तक करंट प्रवाहित होने का मार्ग होता है, तो यह संभव है कि मोटर का एक खुला हिस्सा वाइंडिंग पर लागू पूर्ण वोल्टेज के लिए सक्रिय हो सकता है। इसके अतिरिक्त, यदि जमीन में पर्याप्त धारा प्रवाहित होती है तो इससे स्थानीय ताप पैदा होगा जिसके परिणामस्वरूप संयंत्र के साथ-साथ कर्मियों को भी नुकसान हो सकता है। नव स्थापित विद्युत प्रणालियों को ऊर्जावान बनाने से पहले यह सुनिश्चित करने के लिए एक आईआरजी परीक्षण किया जाना चाहिए कि मोटर ऊर्जावान करने के लिए “सुरक्षित” है। आईआरजी परीक्षण मोटर लीड पर डीसी वोल्टेज लागू करता है और जमीन पर वर्तमान प्रवाह को मापता है। चूंकि करंट कम से कम प्रतिरोध का रास्ता अपनाता है, इसलिए यह परीक्षण ग्राउंडवॉल इन्सुलेशन के सबसे कमजोर बिंदुओं की पहचान करता है, लेकिन ग्राउंडवॉल इन्सुलेशन की समग्र स्थिति का कोई संकेत नहीं देता है।

ऑल-टेस्ट प्रो के उपकरण के साथ इन्सुलेशन विफलता से बचाव करें

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मोटरों का परीक्षण क्यों करें ? एक अच्छी तरह से बनाए रखा, उच्च प्रदर्शन करने वाली मोटर आपके व्यवसाय को प्रभावी ढंग से चलाने, डाउनटाइम को कम करने और उत्पादकता और मुनाफे को बढ़ाने की कुंजी है। ऑल-टेस्ट प्रो आपके व्यवसाय को बस यही प्रदान कर सकता है। हमारे परीक्षण, समस्या निवारण और पूर्वानुमानित रखरखाव कार्यक्रम आपके मोटरों को मजबूत बनाए रखते हैं और आपकी कंपनी के लिए उच्च मूल्य प्रदान करते हैं।

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