Tests de résistance d'isolement et de circuits électriques pour moteurs de compresseur HVAC

04-24-2012 | HVAC
À une tension appliquée de 500 V, ce TRI affiche une valeur de > 550 MW, ce qui indique que la résistance est en dehors de la plage. Un second test RI a été effectué à 1 000 V et indiquait 1,1 GW (1 100 MW). Si aucun courant de fuite n'a été détecté, la valeur aurait été > 2,2 GW. Le multimètre d'isolement Fluke 1587 associe les fonctionnalités d'un multimètre numérique (volts, ohms, millivolts, milliampères, fréquence, capacitance, température) à celles d'un MégOhmMètre pour un entretien complet du moteur.

Les mécaniciens HVACR font rarement confiance à un seul test pour déterminer la réussite ou l'échec d'une fonction ou d'un processus. Lorsqu'ils s'approchent d'une unité de condensation, ils écoutent, passent la main sur l'air de décharge du condensateur, puis attrapent la conduite d'aspiration, la conduite de fluide et la conduite de décharge (et le regrettent ensuite). Tout cela avant même d'ouvrir la boîte à outils.

Ils mettent ensuite en place des manomètres et sortent les thermomètres pour des diagnostics plus précis. Plus ils vérifient et revérifient, mieux ils se portent et plus ils se rapprochent de la vérité. En ce qui concerne les compresseurs, les tests de résistance d'isolement (TRI) et les tests de réfrigérant, d'acide et d'humidité de l'huile constituent une méthode éprouvée qui est en train de devenir un plan d'action standard. Un testeur de résistance d'isolement fournit des tensions DC « non destructives » aux enroulements et aux points d'isolement d'un moteur, pour mesurer le taux de fuite de courant. L'isolant parfait n'existe pas, ils fuient tous. Mais la question est la suivante : quelle est l'ampleur de la fuite, et est-ce que le taux de fuite d'isolation change au fil du temps à cause d'une défaillance ou d'une contamination d'isolement ? Ce dernier point est la clé de la maintenance prédictive.

Le TRI peut vérifier la continuité, la résistance de contact ou d'enroulement, la résistance d'un élément de chauffage, les valeurs de résistance de thermistance, etc. Toutes ces mesures se font à travers les circuits des isolants, sauf lors du contrôle d'un court-circuit à la masse.

Lorsqu'un court-circuit à la masse est détecté, une panne catastrophique se produit et il est trop tard pour la maintenance préventive ou les remèdes proactifs. Une panne de moteur catastrophique dans un compresseur (semi-)hermétique contenant de l'huile et du réfrigérant implique dans le meilleur cas un nettoyage important ; et dans le pire des cas le remplacement des équipements, plutôt que des éléments, ainsi qu'une perte de temps de production et de revenus. Il vaut mieux procéder à des vérifications régulières des valeurs d'isolement et les enregistrer en vue d'une comparaison lors de la prochaine vérification, pour qu'un changement soit facilement détectable.

Que rechercher ?

Il n'existe pas de règle absolue pour déterminer si des valeurs de résistance d'isolement sont bonnes ou mauvaises, mais les fabricants et agences semblent être d'accord sur le fait que les tendances de TRI peuvent constituer un indicateur fiable de la santé d'un moteur.

La norme IEEE 43 concernant les tests de résistance d'isolement de moteurs électriques fixe une valeur minimum acceptable de 1 mégohm + 1 mégohm par kilovolt de tension de fonctionnement du moteur. Pour un moteur de 460 volts, la valeur de la limite entre la réussite et l'échec serait de 1,46 mégohm, ou d'un taux de fuite de courant de 500 V DC / 1 460 000 ohms 342 microampères.

Mais cette norme s'applique aux moteurs qui ne sont pas scellés hermétiquement avec de l'huile ou du réfrigérant. Il est possible qu'un moteur immergé dans du liquide nécessite des valeurs inférieures à celles recommandées par le fabricant. Il est possible qu'un moteur immergé dans du liquide soit acceptable à 600 000 ohms avec une tension DC appliquée de 500 V ou à un taux de fuite de courant de 500 volts / 600 000 ohms 833 microampères.

Certaines isolations modernes utilisées depuis 1975 ont amélioré les valeurs d'isolation qui peuvent empêcher les fuites de courant et ont des valeurs de TRI avoisinant les 20 000 mégohms (20 gigohms) et ne sont pas acceptées pour une utilisation si les valeurs de TRI sont inférieures à 100 mégohms, indépendamment de la présence ou absence de contaminants de surface sur les bobinages.

Environnement et conséquences d'un moteur hermétique

Pour appliquer le TRI aux compresseurs hermétiques, il faut suivre une procédure à deux étapes, à cause de la nature de l'environnement de fonctionnement du moteur de compresseur.

1. Tester la résistance d'isolement pour vérifier la dégradation de l'isolement des enroulements du moteur ;

2. Vérifiez la présence de contaminants affectant les résultats des tests RI.

Le premier test RI nécessite la désactivation du compresseur, le deuxième est effectué lorsque le compresseur a été en fonctionnement pendant 5 à 10 minutes. Le premier test est plus susceptible d'exposer les contaminants dans l'huile ou le réfrigérant.

Le deuxième test, bien que tout de même affecté par les contaminants, est plus axé vers le vrai test RI du moteur, après avoir éliminé la majeure partie du réfrigérant, de l'huile et de l'humidité des enroulements.

Comme les HCFC sont supprimés progressivement et les HFC, qui nécessitent l'utilisation de lubrifiants POE (ester de polyol), deviennent plus répandus, l'importance du TRI pour les compresseurs augmente à cause de la nature hygroscopique des lubrifiants POE. En plus de l'utilisation d'indicateurs visuels d'humidité, des fluides ou réactifs d'échantillonnage d'huile et d'humidité, avec le TRI, nous avons une autre méthode d'estimation de l'humidité dans l'huile. C'est une bonne chose.

Procédure TRI

Ne procédez jamais à un test de résistance de l'isolement et n'utilisez pas un compresseur lorsque le système est sous vide.

  1. Retirez tout le câblage des terminaux du compresseur pour isoler le compresseur.
  2. Retirez les barres des terminaux du compresseur s'ils en sont équipés.
  3. Nettoyez les terminaux à l'aide d'un chiffon propre et sec.
  4. Connectez les terminaux du compresseur à l'aide d'un shunt si possible.*
  5. Nettoyez l'oxydation de la mise à la terre du compresseur et essuyez-le à l'aide du chiffon propre et sec.
  6. Mesurez la température des terminaux du compresseur. Puisque la température des enroulements ne peut pas être mesurée directement, grâce à leur conduction, mesurer la température des terminaux du compresseur est la meilleure solution. Les terminaux du compresseur doivent être supérieurs au point de rosée de l'air ambiant, si ce n'est pas le cas, la présence d'humidité sur les terminaux peut affecter la visibilité des valeurs.
  7. Connecter le cordon de terre à la mise à la terre du compresseur à l'aide des accessoires à pinces crocodile fournis.
  8. Sélectionnez la position test d'isolement sur l'instrument et sélectionnez une tension de test de 500 V DC.
  9. Mettez la sonde de test en contact avec les bornes shuntées du compresseur.
  10. Appuyez sur le bouton de test de la sonde de test (ou sur l'instrument) pendant toute la durée du test (60 secondes).
  11. Enregistrez la valeur de résistance et la température à la borne.
  12. Retirez le shunt des bornes du compresseur et rétablissez les connexions électriques correctes.
  13. Faites fonctionner le compresseur pendant 5 ou 10 minutes.
  14. Répétez les étapes 1 à 11.

    * La plupart des enroulements du moteur de compresseur sont pourvus d'une connexion interne commune au compresseur, les enroulements ne peuvent donc pas être isolés. Si les enroulements du moteur peuvent être isolés, il est préférable de mettre deux jeux à la terre pendant que l'on teste le troisième. Cette étape doit être répétée 3 fois, pour chacun des jeux d'enroulements. Cela permettra de vérifier la résistance à la mise à la terre, mais également la résistance entre l'enroulement testé et les deux autres enroulements pour rechercher la présence possible d'un court-circuit entre les enroulements.

Les valeurs doivent être enregistrées et compensées selon la température de référence sélectionnée. Pour chaque écart de température de 10 °C au-dessus de la température de référence, la valeur de résistance est doublée. Pour chaque écart de température de 10 °C au-dessous de la température de référence, la valeur de résistance est divisée par deux. Si nous choisissons 40 °C comme valeur de référence, alors toutes les mesures de tendance passées, présentes et à venir devront être compensées selon cette valeur.
Pour compenser une température, utilisez l'équation suivante :

KT = (0,5)(TR-TA/10)

Où KT est le facteur de correction de température de TA
TR est la température de référence (°C) par rapport à laquelle toutes les mesures sont corrigées
TA est la température réelle du test (°C)
TR = 40 °C

Si la valeur est hors de la plage sélectionnée de l'instrument de mesure TRI, un symbole « > » s'affichera pour indiquer que, même si elle est enregistrée pour détecter tout changement à venir, la mesure n'a aucune valeur pour mesurer une tendance. Avec certaines isolations modernes, il n'est pas déraisonnable de penser que dans la majeure partie de la vie d'un moteur, les valeurs seront en dehors de la plage (> 2 000 MW) et il ne sera possible de mesurer une tendance que vers la fin de la vie du moteur. Dans ce cas, lorsque des valeurs efficaces en mégohm sont observées, un nettoyage devra être envisagé.

L'exemple suivant montre les valeurs de résistance test non compensées et les valeurs de résistances compensées selon les températures d'enroulement à une température de référence de 40 °C. Les deux graphiques ci-dessous montrent la tendance des données non compensées comparées aux données compensées.

DateRésistance de l'isolement mesuré (MΩ)Température (°C)Résistance de l'isolement ajustée à la température (MΩ)Facteur KT de la compensation de la température
05/02/19901584,3421821,91,15
08/07/19901025,3481784,01,74
14/02/19911867,2391736,50,93
02/07/19911388,4431707,71,23
10/02/19922035,3371648,60,81
03/07/19921156,4451630,51,41
04/02/19931503,2411608,41,07
08/07/19931224,3431505,91,23
12/02/19941604,9391492,60,93
01/07/19941 123,6 >431382,01,23
14/02/1995821471330,01,62
10/07/19951245,7401245,71,00

Conclusion

Même si les mécaniciens HVACR apprécient les règles « À faire »/« À ne pas faire » à appliquer dans leur routine de diagnostic, les principes de la technologie (entropie) nécessitent qu'une machine commence l'étape finale de sa défaillance au moment de sa mise en production.

À mesure que l'entretien et l'attention portée aux détails augmentent, nous pouvons nous attendre à ce que la durée de vie d'un produit augmente. À mesure que les coûts des défaillances augmentent, les avantages des tests et suivis réguliers de ces mesures au fil du temps augmentent. Qu'en est-il de l'affichage de « Infini » ?

Infini n'est pas une valeur. Infini signifie que les résultats du test sont au-delà des plages possibles de l'instrument. En utilisant un multimètre avec une sortie de moins de 9 V DC, une valeur située entre le compresseur standard et la mise à la terre peut indiquer « Infini ». En utilisant un testeur de résistance d'isolement avec une sortie de 500 V DC, la valeur entre le compresseur standard et la mise à la terre peut être de 20 mégohms. Pensez à l'un des meilleurs isolants naturels... l'atmosphère. Si un potentiel suffisamment élevé avec une différence de polarité existe, l'électricité formera un arc dans cet espace. Pensez aux bougies d'allumage. Pensez aux éclairs.