Weerstand en temperatuur

Er zijn veel apparaten waarbij de weerstand bij toenemende temperatuur niet verandert.

Bijvoorbeeld heaters; hier worden verwarmingsdraden gebruikt waarvan de weerstand slechts in geringe mate afhankelijk is van de temperatuur. Zo’n materiaal zou bijvoorbeeld materiaal Constantaan kunnen zijn

Er zijn echter ook producten zoals bijvoorbeeld elektromotoren waarin vaak koperdraad wordt toegepast.  De weerstand van koperdraad is afhankelijk van de temperatuur. Koperdraad heeft een positieve temperatuurcoëfficiënt, dit betekent dat hoe hoger de temperatuur, hoe hoger de ohmse weerstand.

De temperatuurafhankelijkheid van de koperdraden mag bij een weerstandmeting in geen geval verwaarloosd worden, anders ontstaat er een meetfout.

Om een temperatuuronafhankelijke vergelijkbare meting mogelijk te maken, zijn de ohmse gegevens gerelateerd aan temperatuur. Dit is standaard bepaald op 20°C in veel landen. In zeer warme streken kan het soms ook 25°C zijn.

Als je de temperatuur van de te meten weerstand weet kan de gemeten weerstandwaarde worden omgezet naar de weerstand die bij de referentie (20°C) zou bestaan.

Wij hanteren zowel een omgevingstemperatuur compensatie als object temperatuurcompensatie.

Er zijn conversieformules voor de verschillende weerstandstypen. Deze conversies worden opgeslagen in onze testsystemen o.a. de MotorAnalyzer 1 en 2, MTC2, MTC3, GLP2-ce/Basic en de GLP3.

Koperdraad toont een temperatuurgedrag ten opzichte van de weerstand dat in onderstaande grafiek te zien is.

Wij willen benadrukken dat onderstaande informatie behulpzaam kan zijn om intern te bepalen welke (maximale) surgetest spanning wenselijk is .

Het verhogen van de temperatuur van 20°C naar 30°C veroorzaakt een verhoging van de weerstand van bijna 5%.
Indien in de zomer de temperatuur in een productiehal oploopt naar 35°C, dan heeft dit direct invloed op het eindresultaat.

Bij een testplan met +5% tolerantie op de ohmse waarde zal de tester direct een afkeur (NIO) geven.
Het testobject is in dit geval geen afkeur, maar de invloed van de temperatuur is aanwezig indien men weerstandsmetingen zal uitvoeren zonder omgevingstemperatuurcompensatie.

De relatie tussen de warme en koude koperweerstand is afhankelijk van de verschiltemperatuur en is als volgt:

RTemp = R20 * (1 + α20 * ΔTemp)

De afzonderlijke elementen van deze vergelijking betekenen het volgende:
RTemp = waarde van de weerstand bij de temperatuur (Temp)
R20 = waarde van de weerstand bij 20°C
α20 = temperatuurcoëfficiënt van het materiaal van de weerstand
ΔTemp = temperatuurverschil tussen de temperatuur van de stroomweerstand en 20°C

Deze formule kan worden omgezet om zo de referentie R20 te berekenen:

R20 = RTemp / (1 + α20 * ΔTemp).

Maximale testspanning Surgetest

De bepaling van de testspanning bij de surgetest is van groot belang. Bij training en gebruik van de surgetester komt vaak de vraag naar voren wat de juiste testspanning is voor laagspanningsmotoren.

Voor de laagspanningsmotoren is de gewenste (maximale) surgetest spanning niet opgenomen in de  Europese normeringen. Om een richtlijn te geven, zie onderstaand een opzet van ervaringswaarden.

Wij willen benadrukken dat onderstaande informatie behulpzaam kan zijn om intern te bepalen welke (maximale) surgetest spanning wenselijk is .

In het algemeen moet een onderscheid gemaakt worden tussen een nieuwe wikkeling en een wikkeling welke in gebruik is geweest.

De nominale spanning van de elektromotor dient als basis voor de bepaling van de maximaal toelaatbare testspanning.

Hiervoor kan men een vergelijking maken met de basis vuistregels, die gebruikt wordt voor de bepaling van de maximale testspanning, bij de AC hoogspanningstest (Hipot AC).

De vergelijking voor een AC-hoogspanningstest is als volgt:

Utest HVAC = 2x Unom+1000 V

Utest HVAC = maximale testspanning bij een AC-test
Unom = nominale spanning van de elektromotor

Om de maximale surgespanning te bepalen kan de berekende testspanning voor de hoogspanning AC-test met een factor tussen één en twee vermenigvuldigd worden. Hierbij wordt onderscheid gemaakt of de wikkeling recentelijk geproduceerd is of dat het een verouderde motor betreft. De testspanning bij een recent geproduceerde wikkeling  kan hoger zijn dan bij een verouderde wikkeling.

MTC2 Surgetest

Rekenvoorbeeld

Op basis hiervan zijn de volgende richtlijnen voor de maximale surge testspanning:

Recent gefabriceerde motor:
Utest Surge max= Utest HVAC*2

Verouderde motor:Utest Surge max= Utest HVAC*1

Onderstaand een voorbeeld om de maximale testspanning te bepalen van de surgetest bij een motor met een nominale spanning van 400 V.

Gebruikmakend van de vergelijking voor de hoogspanningstest, testspanning van 2 x Unom + 1000V  = 2 x 400 V + 1000 V = 1800 V.

Nieuwe wikkeling  Utest Surge max = 1800 V x 2 = 3600 V

Oude wikkeling  Utest Surge max = 1800 V x 1 = 1800 V

Bij verouderde motoren is het zinvol om de spanning langzaam te verhogen naar de gewenste testspanning. Te beginnen met een beginwaarde (bijv. 500 V) tot de maximale testspanning. In geen geval mag het spanningsniveau meer verhoogd worden wanneer er onstabiele surge grafieken optreden.

Aanpassing hoogspanningstester 40.000 Volt

Onze regelbare hoogspanningstransformator van 40.000 Volt is aangepast met een externe regelunit op basis van de GLP1-g.
Met deze tester kunnen we spanning nóg nauwkeuriger inregelen en met grote nauwkeurigheid de lekstromen meten.

Met behulp van de GLP1-g kunnen we ook eenvoudiger spanningsprofielen inregelen en eventueel via een PC aansturen. De meetwaarden (en naderhand de complete  testrapportage) zal direct op een externe PC worden opgeslagen.

Dit resulteert in extra mogelijkheden om te beproeven:

  • Controle van producten op doorslagvastheid.
  • Hoogspanningstesten op basis van diverse normeringen tot 40.000 Volt AC.
  • Kalibratie van hoogspanning meetstokken.
  • Kalibratie hoogspanning meetprobes.
  • Kalibratie hoogspanning spanningstesters.

De hoogspanningstrafo heeft een maximaal leverbare stroom van 15 mA bij 40.000 Volt.

Op aanvraag is de hoogspanningstester in te zetten op locatie in de BeNeLux.