Por que a Resistência de Enrolamento Testada é Sempre Imprecisa? Você Pode Ter Ignorado Estes 6 Pontos-Chave

Compreender os fatores que influenciam a resistividade dos materiais é crucial em aplicações como transformadores e enrolamentos de motores, onde o controle preciso da resistência é essencial para a eficiência e o desempenho. Este artigo explora como a temperatura, a composição do material e as condições ambientais, como a umidade, afetam a resistividade. Para transformadores e enrolamentos de motores, a resistividade do material do enrolamento impacta significativamente o desempenho e a eficiência do dispositivo. Fatores como o tipo de metal utilizado (comumente cobre ou alumínio), flutuações de temperatura e níveis de umidade são críticos para determinar a resistividade geral e, consequentemente, o desempenho elétrico desses dispositivos.

A resistividade é uma grandeza física usada para representar as características de resistência de várias substâncias. A resistência de um condutor com 1m de comprimento e área de seção transversal de 1m², feito de um determinado material, é numericamente igual à resistividade desse material. A uma determinada temperatura, a resistência do material é:

ρ = R A / L

onde ρ é a resistividade, L é o comprimento do material e A é a área da seção transversal do material. Pode-se observar que a resistência do material é proporcional ao seu comprimento, ou seja, quando o material e a área da seção transversal são constantes, quanto maior o comprimento, maior a resistência do material; e é inversamente proporcional à área da seção transversal do material, ou seja, quando o material e o comprimento não mudam, quanto maior a área da seção transversal, menor a resistência.

A resistividade é uma grandeza física que reflete a condutividade elétrica de um condutor. Pequena resistividade, boa condutividade elétrica; grande resistividade, má condutividade elétrica. O tamanho da resistividade é determinado pelas propriedades do próprio material. Além disso, a resistividade também é afetada pelos seguintes fatores:

a. Temperatura e umidade

A resistência da maioria dos materiais diminui com o aumento da temperatura e da umidade. Em contraste, a resistência superficial (taxa) é sensível à umidade ambiente, enquanto a resistência volumétrica (taxa) é mais sensível à temperatura. À medida que a umidade aumenta, o vazamento superficial aumenta e a corrente de condução do corpo aumenta. Quando a temperatura aumenta, a velocidade de movimento dos portadores de carga aumenta, e a corrente de absorção e a corrente de condução do meio aumentarão correspondentemente. Relata-se que a resistência do meio geral a 70°C é apenas 10% daquela a 20°C. Portanto, para medir a resistência de um material, é necessário especificar que a amostra esteja em equilíbrio com a temperatura e umidade ambiente.

Ao medir a resistência do enrolamento, é essencial usar instrumentos com funções de conversão de temperatura. Esses instrumentos podem converter os valores de resistência para temperaturas padrão (20°C, 75°C, 120°C), garantindo leituras mais precisas.

Relação entre a resistividade elétrica (ρ) e a temperatura para os termistores NTC de (a) MnNiCoO4, (b) MnNiCo0,95Al0,05O4, (c) MnNiCo0,90Al0,10O4, (d) MnNiCo0,85Al0,15O4 e (e) MnNiCo0,80Al0,20O4.

b. Tensão de teste (intensidade do campo elétrico)

Os valores de resistência (taxa) dielétrica geralmente não permanecem constantes em uma ampla faixa de tensão, o que não aplica a lei de Ohm. À temperatura ambiente, na faixa de tensão mais baixa, a corrente de condução aumenta linearmente com a tensão aplicada, e o valor da resistência permanece inalterado. Após exceder uma certa tensão, o movimento dos íons aumenta, a corrente de condução cresce mais rapidamente do que a tensão de teste, e a resistência do material diminui rapidamente. Portanto, quanto maior a tensão de teste aplicada, menor a resistência do material, resultando em possíveis grandes diferenças no teste de resistência de materiais com diferentes tensões.

Resistividade versus tensão para CFRC com teor de fibra de 0,05% vol. sob condição de baixa tensão.

Vale notar que o determinante da mudança de resistência do material é a intensidade do campo elétrico de teste, não a tensão de teste. Sob a mesma tensão de teste, os resultados da resistividade serão diferentes se a distância entre os eletrodos testados for diferente. Quanto menor a distância entre os eletrodos positivo e negativo, menor será o valor medido.

c. Tempo de teste
A tensão contínua exerce uma certa pressão sobre o material em teste, e o valor da corrente do material não se estabiliza instantaneamente, mas passa por um processo de decaimento. Durante a pressurização, quanto maior a corrente de carga que flui, mais tempo leva para a corrente ser absorvida e mais estável é a condutância final. Quanto maior o valor da resistência medida, mais tempo levará para atingir o equilíbrio. Portanto, para ler corretamente o valor medido da resistência de teste, a leitura da pressão deve ser feita após um valor estável ou após 1 minuto.

Além disso, o alto valor da resistência de isolamento também está relacionado ao seu histórico de carga. Para avaliar com precisão as propriedades eletrostáticas do material, durante o teste de resistência (taxa), o consumo de energia do material deve ser tratado primeiro, e ele deve ser deixado em repouso por um período, preferencialmente 5 minutos, antes de realizar o teste de procedimento de medição. Geralmente, para o teste de um material, pelo menos 3 a 5 amostras são selecionadas aleatoriamente para teste, e a média é tomada como resultado.

d. Equipamento de teste de vazamento
Durante o teste, a resistência de isolamento da conexão do circuito não é alta, e o objeto medido é frequentemente amostrado de forma inadequada, como a resistência de amostragem em paralelo, o que pode ter um grande impacto nos resultados da medição. Para isso:
Para reduzir o erro de medição, a tecnologia de proteção deve ser usada na corrente de fuga do condutor de proteção do circuito instalado para eliminar basicamente a influência da corrente parasita nos resultados do teste;
Devido à ionização superficial da linha de alta tensão, há uma certa fuga para a terra, portanto, o cabo de saída de alta tensão deve ser feito de linhas de alta tensão de alto isolamento e grande diâmetro sempre que possível, e a conexão deve ser a mais curta possível para reduzir a ponta e evitar descarga corona;
Bancadas de teste e suportes devem ser feitos de materiais isolantes, como polietileno e teflon, para evitar que os resultados do teste sejam reduzidos por essas razões.

e. Interferência externa

O material isolante utiliza alta tensão contínua, e a corrente que passa pela amostra é muito pequena, o que a torna facilmente afetada por interferências externas, resultando em um grande erro de teste. O potencial termoelétrico e o potencial de contato são geralmente pequenos e podem ser ignorados; o potencial eletrolítico é gerado principalmente por amostras úmidas em contato com metais diferentes, cerca de 20mV, e o teste estático realmente requer uma umidade relativamente baixa. Ao testar em um ambiente seco, o potencial eletrolítico pode ser eliminado. Portanto, a interferência externa é principalmente o acoplamento de corrente parasita ou potencial gerado por indução eletrostática.

Resistividade ρ(Ω·m) de condutores metálicos comumente usados:
(1) Prata 1,65 × 10^-8
(2) Cobre 1,75 × 10^-8
(3) Ouro 2,40×10^-8
(4) Alumínio 2,83 × 10^-8
(5) Tungstênio 5,48 × 10^-8
(6) Ferro 9,78 × 10^-8
(7) Platina 2,22 × 10^-7
(8) Bronze de Manganês 4,4 × 10^-7
(9) Mercúrio 9,6 × 10^-7
(10) Constantan 5,0 × 10^-7
(11) Liga de Níquel-Cromo 1,0 × 10^-6
(12) Liga de Ferro-Cromo-Alumínio 1,4 × 10^-6
(13) Liga de Al-Ni-Fe 1,6 × 10^-6

Pode-se ver que a resistividade dos metais puros nos condutores é pequena, e a resistividade das ligas é grande. A resistividade da prata é a menor, mas o preço da prata é caro. Normalmente, a prata raramente é usada como fio, sendo reservada para necessidades especiais. Os fios geralmente são feitos de cobre ou alumínio, que têm uma resistividade menor. O alumínio é mais barato que o cobre, por isso é muito usado em fios. Os fios de resistência de fornos elétricos e resistores geralmente são feitos de ligas com maior resistividade.

A resistividade de vários materiais muda com a temperatura, e a resistividade dos metais aumenta com a temperatura, portanto a resistência dos condutores metálicos também aumenta com a temperatura. Esta propriedade da resistência pode ser usada para fabricar termômetros de resistência; se a variação da resistência do condutor com a temperatura for conhecida, então a resistência do condutor pode ser medida e, por sua vez, a temperatura do condutor pode ser determinada.

Portanto, ao medir a resistência do enrolamento, deve-se tentar ao máximo escolher um instrumento com função de conversão de material. Por exemplo, o instrumento pode selecionar o item de teste cobre/alumínio e cooperar com a seleção da temperatura, para que o valor de resistência medido seja mais preciso.

Outros Artigos Relacionados:

A Coleção Mais Completa de Grupos Vetoriais de Transformadores com Diagramas de Conexão de Enrolamentos
Qual a Importância da Resistência DC do Enrolamento do Transformador?
Top 6 Testadores de Resistência de Enrolamento de Transformadores no Mundo (Incluindo Preços)
Como a Resistência do Enrolamento Deve Ser Testada de Forma Diferente em TC e TP?
Qual é a Diferença entre Resistência DC e Resistência de Isolamento e Como Testá-las?
8 Dicas para Melhorar a Precisão da Medição de Resistência DC
Por que a Resistência do Enrolamento Testada Está Sempre Imprecisa? Você Pode Ter Ignorado Estes 6 Pontos-Chave

Kingrun Transformer Instrument Co.,Ltd.

Mais Testadores de Transformadores da Kingrun