Résistance d’isolement des paliers isolés de moteurs et de génératrices

De quoi il s’agit

Un essai de résistance d’isolement d’un palier isolé vérifie l’isolation électrique intégrée à une extrémité d’un moteur ou d’une génératrice. Sur bien des machines de grande taille, et sur les machines alimentées par des variateurs de fréquence, un palier ou son logement est isolé de la carcasse, et l’on isole parfois aussi, à cette extrémité, les canalisations d’huile, les joints et les fils d’instruments. L’isolation sert à couper un chemin de courant indésirable le long de l’arbre. L’essai utilise un appareil d’essai d’isolement à tension continue raccordé entre le composant isolé, comme le logement du palier, le piédestal ou le coussinet, et la carcasse de la machine ou l’arbre. Une lecture élevée montre que l’isolation est saine, alors qu’une lecture basse montre que quelque chose l’a shuntée ou que l’isolation est endommagée. L’essai s’exécute sur les machines neuves à la réception, après des travaux sur les paliers ou un remontage, et dans l’entretien des machines sujettes aux courants d’arbre. Il est rapide, mais il doit être organisé avec soin, car plusieurs parties de la machine peuvent court-circuiter l’isolation sans que l’isolation elle-même soit en cause.

Pourquoi on le fait

Une machine tournante peut engendrer une tension le long de son arbre à cause d’une asymétrie magnétique, des champs produits par un variateur ou de charges statiques. Si l’arbre est mis à la terre aux deux extrémités par les paliers, cette tension peut faire circuler un courant dans les paliers et la carcasse. Le courant traverse le mince film d’huile du palier, y forme des arcs et érode le métal en petites piqûres, qui peuvent évoluer en un motif de rainures appelé cannelure. Le lubrifiant se dégrade aussi sous l’effet des arcs. Il en résulte du bruit, des vibrations, une surchauffe et, finalement, une défaillance du palier qui peut survenir brusquement et coûter un arrêt imprévu. Isoler une extrémité de la machine interrompt le chemin circulant. L’isolation ne fonctionne que tant qu’elle reste intacte et non shuntée; l’essai vérifie donc qu’elle est efficace après l’installation et après tout travail susceptible de la compromettre, et il confirme qu’aucun pont n’a été créé par un fil oublié, un joint mal placé, un fil de capteur mis à la terre ou une couche conductrice de saleté.

Le principe

L’essai est une application de la mesure de résistance d’isolement à un chemin isolant volontairement limité. Une tension continue est appliquée aux bornes de la couche isolante et l’instrument mesure le petit courant qui circule, qu’il indique sous forme de résistance. Une isolation saine laisse passer un courant négligeable et affiche une valeur très élevée. S’il existe un pont, parce qu’un boulon n’est pas isolé, qu’une canalisation d’huile touche la carcasse ou qu’un fil de capteur est à la terre, le courant trouve un chemin qui contourne l’isolation et la lecture baisse. Si l’isolation elle-même est fissurée, humide, carbonisée ou contaminée par de l’huile et de la poussière, la lecture baisse aussi. La mesure peut être influencée par le film d’huile du palier, qui agit comme isolant lorsque l’arbre est à l’arrêt et que le film est en place, ou qui peut être rompu à basse vitesse. Comme l’isolation d’un palier est une couche mince conçue pour une tension modeste, la tension d’essai doit être choisie de façon à rester sans risque dans sa tenue, et une tension trop élevée peut endommager la couche même que l’on met à l’essai.

Comment on le réalise

La machine est mise hors tension, isolée de toute source, mise à la terre et cadenassée. Tous les raccordements qui pourraient court-circuiter l’isolation sont repérés et ouverts pour l’essai : conduites d’huile reliées à la carcasse, détecteurs de température de palier et sondes de vibration dont les fils sont à la terre, balais ou dispositifs de mise à la terre de l’arbre à cette extrémité, et tout boulon ou goupille qui shunte les manchons isolants. Le composant isolé est nettoyé et séché, puisque l’huile et la poussière de carbone offrent un chemin de fuite sur les surfaces isolantes. Un appareil d’essai d’isolement à tension continue, étalonné et réglé à une tension adaptée à la tenue de l’isolation du palier, est raccordé entre le composant isolé et la carcasse ou l’arbre selon la construction. La tension est appliquée pendant un intervalle chronométré et la lecture est observée. Lorsque la conception de la machine fait une différence, la position de l’arbre et la présence du film d’huile sont notées, et l’essai est répété avec le film d’huile en place ou après avoir tourné l’arbre si la procédure l’exige. Après l’essai, l’instrument est déchargé, tous les fils et raccordements ouverts sont rétablis, et une vérification finale confirme que l’isolation est la seule chose qui sépare le palier de la carcasse.

Ce qui est consigné

Le rapport indique l’identification de la machine, l’extrémité et le composant mis à l’essai, l’instrument et son étalonnage, la tension continue utilisée et sa durée de maintien, ainsi que la résistance observée. Il note quels raccordements ont été ouverts pour isoler le palier et confirme qu’ils ont été rétablis, comme les canalisations d’huile, les capteurs, les dispositifs de mise à la terre et les boulons. L’état des surfaces et la présence ou l’absence de film d’huile sont consignés, de même que la température et l’humidité. Si les lectures ont été répétées après un changement de position de l’arbre ou un nettoyage, chacune est notée. Ces détails permettent à un réviseur ultérieur de distinguer une véritable perte d’isolation d’un pont créé par un raccordement laissé en place ou par la contamination d’une surface.

Comment les résultats sont jugés

Une lecture se juge selon l’allure du résultat, et cette page ne donne aucune valeur. Le critère principal est que la couche isolante affiche une résistance élevée, telle que la définit la norme applicable ou le fabricant de la machine, la tension d’essai étant limitée à la tenue de l’isolation. La lecture est comparée aux données du fabricant pour le système d’isolation et aux résultats antérieurs de la même machine, où une baisse, même au-dessus d’un minimum publié, laisse croire à une contamination ou à une dégradation. Une lecture basse n’est pas aussitôt une isolation défaillante. La première étape est de chercher un pont, en vérifiant les raccordements ouverts, en inspectant les conduites d’huile, les joints, les fils de capteurs et les boulons, puis en nettoyant et en refaisant l’essai. Ce n’est que si la lecture basse persiste que l’on soupçonne l’isolation. ANSI/NETA ATS-2025 couvre les essais de réception des machines tournantes et ANSI/NETA MTS-2023 couvre les essais d’entretien; reportez-vous à votre propre exemplaire sous licence pour les critères et au fabricant de la machine pour les données propres au palier.

Variantes

À la réception, l’essai confirme que l’isolation telle qu’installée est efficace et établit une valeur de référence pour les comparaisons ultérieures, et il s’exécute avant l’accouplement et la mise en marche de la machine. À l’entretien, il se fait après le remplacement d’un palier, après le remontage d’un logement isolé et sur les machines qui ont montré des signes de dommages par courants d’arbre, comme des cannelures ou du bruit de palier. Le type de machine modifie les détails. Les gros moteurs à induction et génératrices isolent habituellement l’extrémité opposée à l’entraînement afin de laisser l’arbre à la terre du côté de l’entraînement. Les machines sur variateurs de fréquence peuvent avoir une isolation à une extrémité ou aux deux, ou des paliers isolés ou en céramique spéciaux, avec un dispositif de mise à la terre de l’arbre dont il faut tenir compte dans la planification de l’essai. Les grosses machines synchrones peuvent avoir un piédestal de palier isolé, des canalisations d’huile isolées et des joints isolés à la même extrémité. Dans chaque cas, la norme applicable et les instructions du fabricant définissent les parties à mettre à l’essai.