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Descargas Parciales

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by

Constanza Villarreal

on 28 April 2014

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Transcript of Descargas Parciales

Ensayos de Aislamiento
GUADALAJARA
TEMARIO

Tipo de Ensayos
Balance Resistivo
Megohm
Balance Resistivo (kelvin)
Indice de Polarizacion
Tension Aplicada (HiPot)
Surge (Impulso)
Sonda Inductiva
Descargas Parciales

Balance Resistivo
(Puente Kelvin)

Resistencia de Contacto
Caimán en un cable

R= 0.010 a
0.025


Se llama resistencia de Contacto


La Resistencia de Contacto interfiere con la precisión de la medición debajo de 1 ohm


Las buenas medidas requieren la utilización de la Técnica de 4 cables


=
Resistencia de Contacto
Bobina
Motor



Midiendo la resistencia de la bobina de un motor



Transitorio
V = V term (1-e**(-Lt/R)
Se debe esperar a que
baje el transitorio



Inyecte corriente I en la bobina.
Mida el voltaje “V term” a través de la bobina. Calcule la resistencia.


R=Vterm / I




I



Resistencia de Contacto
R cont




Circuito equivalente



R=V term/I = Rcont + Rbob + Rcont


L




R bobina





I




Esto solo es bueno si Rcont << Rbob !!

Resistencia de Contacto
R=0.010 ohms





R = Vterm / I =

20mv+100mv+40mv




Se DEBEN usar técnicas de medidas de 4 cables !!



L




I = 2 Amps






I




R=0.020 ohms






R=0.050 ohms






2




0.080 0hms= muy errado!


Resistencia de Contacto
No hay errores de resistencia de contacto



=
Megohm
Medición de resistencia de aislamiento cuantitativa
IEEE 43, EASA, NEMA, ANSI
Voltaje de prueba cerca del voltaje de operación


Megohm
Ruptura del dieléctrico
Típico: 11 KV to 12.5 KV
Nema Min: 5.7 KV



La corriente I tiene muchos componentes
Corriente de fuga a través del material
Corriente de absorción
Corriente de fuga superficial (debe ser reducida)
Corriente de carga capacitiva


Efectos de la temperatura
R / 2 por cada 10ºc  en temp.
Corrija los valores IR a 40ºc
Rc = Rt . 2 **((t-40)/10)



Resist. Aislam. = V/I a los 60 seg

Medición de I se toma 60 seg después de alcanzar el valor de prueba

Alambre Redondo

Recubrimiento
de ranura

Ranura individual
en motor 3 
alambre redondo

Recubrimiento típico 20KV VDC
Nomex - Mylar - Nomex
Típico 1500 VPM / 10 - 15 mil recubr

Aislamiento combinado a masa es
11,000 VDC + 20,000 VDC = 31,000 VDC

Aislamiento incluye:
Película del alambre de cobre
Recubrimiento de ranura
Resina
Tope

Megohm
Megohm
Medición = 300 Mohm (Límite IEEE 43 = 100 Mohms)

IP
(Índice de Polarización)

IP/AD
Sistemas de aislamiento viejos polarizan
IP inventado para probar aislamiento de mica-asfalto
Sistemas de aislamiento nuevo no polarizan mucho


IP = Resist Aislam a 10 min / Resist Aislam a 1 min.

IP/AD
Debido a que los nuevos sistemas de aislamiento no polarizan mucho se inventó la prueba de
Absorción Dieléctrica.



AD = IR3 min / IR 30seg


IEEE 43-2000
“ Si IR a 1 min. es mas grande que 5000 Mgms, el indice de polar.
puede no ser significativo. En estos casos el IP debe ser
descartado como medida de la condicion del aislamiento.”

IP/AD Precauciones
Las pruebas de IP/AD son muy difíciles de usar correctamente. Antes de condenar un motor debido a IP/AD pregúntese lo siguiente:

Se debería polarizar el aislamiento?
Está el motor contaminado?
...Mojado?
...Sucio
...Químicamente alterado?
La corriente superficial de fuga esta reducida a algo insignificante?


ANSI / IEEE 43-2000
Probando la Resistencia de Aislamiento de Maquinaria Rotativa

Caminos:
• Carga del Capacitor –
Corto Tiempo
• Corriente de Absorción
• Pérdidas Superficiales

HiPot
Principio de “Prueba de HiPot”
Alto Potencial eleva todo el potencial respecto de Masa (Carcasa del Motor)


Hipot: Voltaje a Aplicar
Se recomienda 2 veces Voltaje + 1000
Para motores en Servicio

1920VCC

Ejemplo: Máquina de 460 Volts

ANSI / IEEE 95-1977
Prueba CC de Alto Potencial

ANSI / IEEE Std 95-1977
Impulso
Precauciones
Pruebas de Impulso
Principio de “Prueba de Impulso”

La prueba de Impulso eleva el potencial entre vueltas,
lo que identifica la integridad del aislamiento entre espiras.

Pruebas de Impulso

Ejemplo de distribución de voltaje en una bobina

Impulso

Ley de Paschen:
Debe sobrepasar o la prueba no sirve.
Indicación de una falla:
Salto a la izquierda de la forma de onda
Demo

Impulso

Impulso

EAR = Error Área Ratio

Una medida cuantitativa de la diferencia entre 2 formas de onda.

En otras palabras:

Impulso

Acoplamiento Rotórico
Las fases de un motor no se acoplan en forma idéntica al estator en ninguna posición.
NO use el EAR para comparar fases de motores armados !!!



Prueba de escalón de tensión

Divida el máximo voltaje en varios pasos.
Voltaje se mantendrá en cada paso por un intervalo determinado.
Corriente será medida al final de cada paso.
Corrientes al final de cada paso serán ploteadas - Puntos deben estar en línea recta. Si no, existe un problema.




Detalles de
"Escalón de Tensión"
Empieza al final de prueba de Megohms
Aumenta voltaje hasta primer “peldaño.”
Sostiene voltaje por el plazo de tiempo requerido.
Mientras sostiene el voltaje, ajuste la escala de corriente hasta que la lectura de corriente sea precisa.
Al final del tiempo requerido, grabe la corriente.
Cambie la escala de corriente a menos sensible en preparación para aumentar el voltaje para el próximo paso.
Aumente el voltaje al segundo peldaño.
Sostenga el voltaje y ajuste la escala de corriente a lo mas exacta posible.
Repita todos los “peldaños” hasta que el voltaje de la prueba Hipot haya sido alcanzado.
Plotee todos los finales de los peldaños de corriente
Pruebas pueden ser realizadas con probadores manuales


Aislamiento puede fallar gradualmente
Aislación puede soportar aumento de voltaje hasta cierto punto.
Corriente aumentará rápidamente en la inflexión de la curva.
La meta de la prueba de “Escalón” es subir despacio la inflexión del gráfico.

¿Por qué hacer la prueba de Escalón?
Sistemas de aislación muchas veces fallan gradualmente mientras se aplica el voltaje.
La prueba de Hipot comúnmente aumenta hasta el voltaje de prueba rápidamente, y en la escala mas gruesa. Cualquier aumento no lineal en corriente que indique una falla no puede ser visto con tal método.
Contando con que la escala de corriente esta puesta en el rango más sensible durante cada paso de la prueba de Escalón, los cambios, aún pequeños, pueden ser vistos.


Prueba de Voltaje de Escalón
IEEE 95 Recomienda 30 pasos, 60 segundos cada uno, desde el voltaje de Meghom hasta el voltaje de la prueba Hipot.
Mucho mas tiempo del necesario
Otros hacen 2 minutos, 1000V pasos.



Ejemplos
Azul = Voltaje

Rojo = Corriente en tiempo real

Verde = Conecta Corr. de prueba

Las corrientes de prueba no deben curvar hacia arriba.





Motor Malo
Bomba de circulación de agua
PD comiendo la cinta
Ennegrecimiento ~2cm del hierro
From Harry Smith, Excelon Energy

SONDA INDUCTIVA

Principio de funcionamiento
Aplicaciones
Limitaciones


Descargas Parciales

Qué es?
Similitudes con el Efecto Corona
Cuándo ocurre?
Formas de detectarla: On – Off
Off-Line. Métodos.
Con fuente de AC
Con la onda de Surge
Valores relevantes
Pico Coulomb
Origen de Tensión
Extinción de voltaje
Distribución

FIN

Prueba de Amplitud DC Motor / Generador
Por qué es Predictivo?
Vida Útil del Aislamiento

Aislamiento moderno a temperatura de placa.

100,000 horas (25,000)
11 años – 24 h., Todos los días, Todos los años
33 años - 8 h., Todos los …


Causas de Fallas de Aislamiento
Envejecimiento Térmico (IEEE 101)
Aproximadamente: por cada 10º C de incremento en la temperatura,la vida del aislamiento se reduce en un 50 %

Picos en la línea
Tormentas eléctricas
Picos de conmutación

Mecánicos
Fallas de Rodamientos – Caídas del rotor (golpes)
Ingestión de partículas - Químicos
Aislamiento “marcado” durante el bobinado

Movimientos del bobinado en el arranque
D.E. Crawford, General Electric Company


Causas de Fallas de Aislamiento
Estudio EPRI
Transitorios 4E en Arranque



Picos, ocurren cuando el segundo contacto se cierra y rebota.

Capacidad Térmica vs. Altitud
Tipos de Pruebas
Mecánicas
Eléctricas
Tangente Δ, µdescargas, E.Corona, Des. Parc.
Balance Resistivo (Kelvin)

IP / AD
HiPot
Voltaje Incremental
Rampa
Impulso



Impulso

EAR es muy sensible a pequeñas diferencias entre las dos formas de onda. 2 formas de onda identicas para el ojo humano pueden tener aprox. 4% EAR

Se usa para comparar fases de motores desarmados:
Bobinas preformadas seran identicos
Alambre redondo serán aprox pero NO ident.

EAR > 10% normalmente indica un problema




Las Descargas Parciales son arcos electricos debido al flujo de electrones cuando un pequeño volumen de gas se rompe dieléctricamente. Esta ocurre en resquebrajaduras dentro del mismo aislamiento eléctrico o adyacente al aislamiento de estatores. El término parcial es usado ya que existe un aislamiento sólido, tal como mica epóxica en serie con el espacio vacio, lo cual previene una ruptura completa.
Fuente: IrisPower/Adwell


Efecto Corona

Métodos de Detección
- On-Line Se mide en miliVolts
- Off-Line Se mide en picoCoulombs
a. Fuente: AC
b. Fuente: Surge

Descargas Parciales en Surge

Cuantificación
Hay diversos metodos para cuantificar. El mas aceptado es el de la cantidad de picocoulomb que se estan generando.

Voltaje de Incepción
Este es el voltaje al cual empiezan a aparecer las descargas. Cuando este umbral desciende, es una indicacion mas de que estamos en presencia del comienzo de un deterioramiento.


Full transcript