Che cos’è il fattore di dissipazione?

Che cos’è il fattore di dissipazione?

Il fattore di dissipazione è un test elettrico che aiuta a definire le condizioni generali di un materiale isolante.

Un materiale dielettrico è un materiale che è uno scarso conduttore di elettricità ma un efficiente sostenitore di un campo elettrostatico. Quando un materiale isolante è sottoposto a un campo elettrostatico, le cariche elettriche opposte nel materiale dielettrico formano dei di-poli.

Un condensatore è un dispositivo elettrico che immagazzina una carica elettrica collocando un materiale dielettrico tra due piastre conduttrici. Il sistema GWI (Ground Wall Insulation) tra gli avvolgimenti e il telaio del motore crea un condensatore naturale. Il metodo tradizionale di verifica del GWI consiste nel misurare il valore della resistenza a terra.

Si tratta di una misura molto valida per identificare i punti deboli dell’isolamento, ma non riesce a definire le condizioni generali dell’intero sistema GWI.

Il fattore di dissipazione fornisce ulteriori informazioni sulle condizioni generali del GWI.

Nella forma più semplice, quando un materiale dielettrico è sottoposto a corrente continua, i dipoli del dielettrico si spostano e si allineano in modo tale che l’estremità negativa del dipolo sia attratta verso la piastra positiva e l’estremità positiva del dipolo sia attratta verso la piastra negativa.

Una parte della corrente che passa dalla sorgente alle piastre conduttrici allineerà i dipoli e creerà perdite sotto forma di calore, mentre una parte della corrente si disperderà attraverso il dielettrico. Queste correnti sono resistive e consumano energia; si tratta di corrente resistiva IR. Il resto del
La corrente viene immagazzinata sulle piastre e sarà scaricata di nuovo nel sistema; questa corrente è una corrente capacitiva IC.

Se sottoposti a un campo di corrente alternata, questi dipoli si spostano periodicamente quando la polarità del campo elettrostatico passa da positiva a negativa. Questo spostamento dei dipoli crea calore e consuma energia.

In parole povere, le correnti che spostano i dipoli e le perdite attraverso il dielettrico sono IR resistive, la corrente che viene immagazzinata per mantenere i dipoli allineati è IC capacitiva.

Il fattore di dissipazione è il rapporto tra la corrente resistiva IR e la corrente capacitiva IC. Questo test è ampiamente utilizzato su apparecchiature elettriche come motori elettrici, trasformatori, interruttori, generatori e cablaggi per determinare le proprietà capacitive del materiale isolante degli avvolgimenti e dei conduttori. Quando il GWI si degrada nel tempo, diventa più resistivo e la quantità di IR aumenta. La contaminazione dell’isolamento modifica nuovamente la costante dielettrica del GWI, facendo sì che la corrente alternata diventi più resistiva e meno capacitiva; ciò provoca anche un aumento del fattore di dissipazione. Il fattore di dissipazione di un isolamento nuovo e pulito è solitamente compreso tra il 3 e il 5%; un DF superiore al 6% indica un cambiamento nelle condizioni dell’isolamento dell’apparecchiatura.

La presenza di umidità o contaminanti nel GWI o addirittura nell’isolamento che circonda gli avvolgimenti provoca un’alterazione della composizione chimica del materiale dielettrico utilizzato come isolante dell’apparecchiatura. Queste modifiche comportano una variazione del DF e della capacità verso terra.

Un aumento del Fattore di Dissipazione indica un cambiamento nelle condizioni generali dell’isolamento; il confronto tra DF e capacità a terra aiuta a determinare le condizioni dei sistemi di isolamento nel tempo. La misurazione del fattore di dissipazione a temperature troppo alte o troppo basse può dare luogo a risultati sbilanciati e introdurre errori di calcolo.

Lo standard IEEE 286-2000 raccomanda di eseguire i test a una temperatura ambiente di 77 gradi Fahrenheit o 25 gradi Celsius.