Download Factores que influyen sobre la resistencia de aislamiento

I.
OBJETIVO
 Adquirir los conocimientos elementales de los transformadores
 Realizar los 4 ensayos elementales que se deben hacer a los transformadores
cuando estos salen de fabricación o después de realizar el mantenimiento
II.
FUNDAMENTO TEÓRICO
TRANFORMADOR
Los transformadores son dispositivos electromagnéticos estáticos que permiten
partiendo de una tensión alterna conectada a su entrada, obtener otra tensión alterna
mayor o menor que la anterior en la salida del transformador.
Permiten así proporcionar una tensión adecuada a las características de los receptores.
También son fundamentales para el transporte de energía eléctrica a largas distancias
a tensiones altas, con mínimas perdidas y conductores de secciones moderadas.
FUNCIONAMIENTO
Constan esencialmente de un circuito magnético cerrado sobre el que se arrollan dos
bobinados, de forma que ambos bobinados están atravesados por el mismo flujo
magnético. El circuito magnético está constituido (para frecuencias industriales de 50
Hz) por chapas de acero de poco espesor apiladas, para evitar las corrientes parásitas .
El bobinado donde se conecta la corriente de entrada se denomina primario, y el
bobinado donde se conecta la carga útil, se denomina secundario.
La corriente alterna que circula por el bobinado primario magnetiza el núcleo de forma
alternativa. El bobinado secundario está así atravesado por un flujo magnético variable
de forma aproximadamente senoidal y esta variación de flujo engendra por la Ley de
Lenz, una tensión alterna en dicho bobinado.
PRUEBAS ELEMENTALES DE TRANSFORMADORES
PRUEBA DE CONTINUIDAD
Este es la medida más simple que podemos realizar con un multímetro. Se llama
Continuidad en los circuitos y aparatos eléctricos a una medida de resistencia muy
baja, generalmente del orden de cero ohmios que indica conducción o unión directa
entre dos elementos. La continuidad generalmente se utiliza para la comprobación del
buen estado o conducción de un fusible, una lámpara, un conductor, etc.
Esta prueba es muy importante ya que nos ayudará a determinar la cantidad de
bobinas con las que cuenta el transformador. Para ello emplearemos el ohmímetro del
multímetro y realizaremos el ensayo sin energizar el circuito.
PRUEBA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO
Cada uno de los conductores eléctricos de una instalación sea que se encuentre
alimentado un motor, generador, transformador, etc. está cubierta cuidadosamente
con alguna forma de aislamiento eléctrico. El alambre en sí, generalmente de cobre o
aluminio, es un buen conductor de la corriente eléctrica que da potencia a sus equipos.
El aislamiento debe ser justamente lo opuesto de un conductor. Debe resistir la
corriente y mantenerla en su trayectoria a lo largo del conductor.
La resistencia de aislamiento está expresada en mega ohmios debido a que su valor es
relativamente alto y además es medido por un instrumento denominado
MEGÓMETRO. El valor de la resistencia de aislamiento es calculado de la siguiente
manera:
𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡. 𝐴𝑖𝑠𝑙𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 = 𝑇𝑒𝑛𝑠𝑖ó𝑛 𝑒𝑛 𝑏𝑜𝑟𝑛𝑒𝑠/𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 (𝐾𝑉𝐴) + 1000
MEDICIÓN DE LA RESISTENCIA DE LAS BOBINAS
Esta prueba tiene la finalidad de determinar las bobinas de alta y baja. La de mayor
resistencia será la bobina de alta y en consecuencia la de menor resistencia será la
bobina de baja.
Este ensayo se puede realizar utilizando puentes de resistencia o por la ley de Ohm (en
corriente continua). En nuestro laboratorio realizamos esta prueba utilizando la ley de
Ohm.
𝐑=
𝐕
𝐈
PRUEBA DE POLARIDAD
Cuando en un transformador no está especificada la polaridad o se desconoce, se
puede determinar por una simple medición de voltaje como se indica a continuación:
Hacer una conexión entre las terminales de alto voltaje y bajo voltaje del lado derecho
cuando se ve al transformador desde el lado de las boquillas y de bajo voltaje.
Aplicar un voltaje bajo, por ejemplo 120 volts a las terminales de alto voltaje y medir
este voltaje con un voltímetro.
Medir el voltaje de la terminal del lado izquierdo del lado de alto voltaje al terminal del
lado Izquierdo de bajo voltaje.
Si el voltaje anterior es menor que el voltaje a través de las terminales de alto voltaje,
el transformador tiene polaridad sustractiva. Si este voltaje es mayor, entonces la
polaridad es aditiva.
III.
MATERIALES, EQUIPOS E INSTRUMENTOS
Transformador Monofásico
Amperímetro
Fuente de Alimentación en CC y AC
Megohmetro
IV.
Herramientas Básicas
Multitester y puente diodo
PARTE EXPERIMENTAL
1. CONTINUIDAD
Este ensayo es elemental y de suma importancia porque nos permite realizar las otras
pruebas confeccionar su esquema aproximado en base a sus terminales los mismos
que llevaran marcas como números o letras. Se
realiza sin energizar el circuito. Empleando para
ello un ohmímetro.
Con estas pruebas tomamos y medimos la
continuidad y la cantidad de núcleos que
presenta el transformador.
2. MEDICION DE LA RESISTENCIA DE AISLAMIENTO:
Esta prueba se practica a todos los equipos después de un cierto tiempo de uso
reparación o mantenimiento. Para esto usamos el Megohmetro a 500 Voltios.
Para 2 bobinas:
RB1= 52MΩ
de ALTA.
RB2= 12.45MΩ de BAJA.
RB1B2=77.6MΩ
Para 3 bobinas:
RB1=38MΩ
RB2=42MΩ
RB3=55.5MΩ
3. MEDICION DE RESISTENCIA:
Es importante para las futuras pruebas como son perdidas en el cobre calentamiento
etc. Por medio de este ensayo se puede determinar las bobinas de alta y baja que
algunas veces se determina por la sección del conductor.
ALTA:
Tensión (V)
Resistencia
(Ω)
I
𝐕
𝐑=
𝐈
0.89V
0.91V
0.94V
2.74V
1.37
0.99
0.63
1.52
0.65
0.92
1.5
1.8
BAJA:
Tensión (V)
Resistencia
(Ω)
I
𝐕
𝐑=
𝐈
216mV
375mV
0.53V
0.95V
0.23
0.08
0.21
0.22
0.95
4.7
2.54
4.4
PROMEDIO:
Resistencia de alta = 1.13 Ω
Resistencia de baja = 0.19 Ω
4. POLARIDAD DE LOS TRANSFORMADORES – POLARIDAD:
Se debe tener como polaridad del transformador al sentido que se envuelve el
conductor que forma una bobina ya que en CA no existe polaridad definida.
Se demostró del circuito:
V1= 71 V
V2= 20 V
VT= 91 V
V.
CUESTIONARIO
1. El transformador, partes, importancia.
Importancia

El transporte de energía eléctrica desde las fuentes de generación hasta los
centros de consumo no sería concebible sin el desarrollo de ciertos equipos
eléctricos como es el caso de los transformadores ya que a ellos ocurre el caso
de elevar tensión en potencia para transporte de energía hasta su distribución
en baja tensión.
2. Diferencia los transformadores tradicionales con los ecológicos.
Los puntos más destacados que diferencia el ecológico del tradicional en el diseño:




Uso de materiales reciclables, ahorro de materias primas, ahorro de
energía.
Refrigerante, no toxico y biodegradable.
Seguridad en caso de incendio.
Menos perdidas, menor nivel de producción de ruido, menos espacio
ocupado.
En conclusión son menos contaminantes y aprovecha más la potencia
instalada.
3. Explicar las características de los materiales empleados en la construcción de
transformadores.
4. Cuáles son los elementos de construcción de los transformadores, explicar 4
de ellos.
Para la construcción del transformador es necesario y muy importante que los
materiales a utilizar sean de buena calidad y se encuentren en buen estado,
garantizando la mayor eficiencia del elemento a construir.
Formaleta
La formaleta donde se enrollara el alambre de cobre para crear los devanados
primario y secundario lo más recomendable es que sea de polietileno ya que el mismo
proporciona un buen aislamiento y su durabilidad a través del tiempo es mucho
mayor, esto se hace necesario para un ambiente hostil y de uso constante. En caso de
no encontrar una formaleta de polietileno o plástico también es válido fabricar una
con cartón y luego recubrirlo con barniz dieléctrico el cual posee una alta resistencia,
proporcionando propiedades muy similares a la de una formaleta comercial a un costo
mucho menor.
Alambre
El alambre de cobre deberá ser continuo, es decir, no deberá tener añadiduras
ni empates, es de suma importancia que el alambre sea revestido de material
aislante como lo suele ser normalmente para proporcionar el máximo
rendimiento de dicho elemento.
Papel Parafinado o Prespán
Entre el devanado primario y secundario es necesario
recubrir el alambre con papel parafinado para crear
aislamiento entre devanado y devanado para ello se
puede utilizar papel Prespán el cual se encuentra en
ferreterías o talleres de electrificación, en caso de no
encontrar dicho material se recomienda utilizar papel
de charcutería el cual posee por un lado un material
plástico que permite cumplir con la misma función del
papel Prespán a un costo mucho menor.
Cinta de enmascarar o tirro común
La cinta de enmascarar o tirro es de mucha importancia ya que el mismo permite
ajustar el papel Prespán entre cada devanado ayudando también a aislar la superficie,
basándonos en la experiencia la cinta recomendada es la de marca Celoven ya que
proporciona una mejor adherencia y mayor durabilidad.
.
Núcleo
Son chapas de material ferro-magnético, hierro al que se añade una pequeña porción
de silicio. Se recubre de barniz aislante que evita la circulación de corrientes parasitas.
De su calidad depende que aumente el rendimiento del transformador hasta un valor
cercano al 100%. Dichas chapas tienen forma de letra” E” y letra “I” las cuales se van
intercalando para garantizar que no queden espacios vacíos en dicho núcleo.
Tornillos de sujeción de chapas metálicas
Debido a la interacción electromagnética que ocurre en el núcleo del transformador
por causa de la tensión que circula por el mismo, es necesario ajustar las chapas del
núcleo por medio de tornillos y tuercas garantizando un ajuste perfecto y evitando
ruidosas vibraciones.
5. Importancia de la medición de resistencia de aislamiento en: equipos,
instalaciones, máquinas, otros. A qué se debe su disminución (Resistencia de
aislamiento)
La resistencia de aislamiento es la resistencia en ohmios en líneas, cables e
instalaciones eléctricas. Reviste una gran importancia en la protección de personas
contra descargas eléctricas y la prevención de daños materiales por corrientes de
derivación. Con las mediciones de las resistencias de aislamiento se comprueba y
evalúa el estado del aislamiento (conductores y carcasas).
Factores que influyen sobre la resistencia de aislamiento
La resistencia de aislamiento del arrollamiento de una máquina rotativa es una función
del tipo de la configuración (conformación) del material aislante y de su geometría. El
general varía directamente con el espesor e inversamente proporcional con el área de
la superficie conductora.
R = e [ohm]
A
Para obtener una medición ponderable de la resistencia de aislamiento de
máquinas eléctricas enfriadas con agua, el agua debe ser re circulada y el circuito
interno debe estar completamente seco.
La medición de la resistencia de aislamiento es afectada por varios factores:

Estado de la superficie

Humedad

Temperatura

Magnitud de la tensión de ensayo

Duración de la tensión de ensayo

Carga residual en el arrollamiento

Polución ambiental
6. Importancia de encontrar la polaridad de los transformadores monofásicos;
como se halla la polaridad en una bancadas trifásico.
Es necesario conoces la polaridad de un transformador monofásico para poder
utilizarlo algunas veces en paralelo y para eso ambos transformadores tienen que
tener la misma polaridad, ambas aditivas o substractivas, así ambas proporcionan
corriente secundaria a la carga. En proporción a sus capacidades en KVA y se evitan
problemas de acoplamiento, como corto circuito, etc.
En los transformadores trifásicos la polaridad correspondiente a cada fase se puede
definir y determinar del mismo modo que para los transformadores monofásicos.
Como se sabe, la principal finalidad de la determinación de la polaridad de un
transformador es para su conexión en paralelo con otro, para el caso de un
transformador trifásico se tiene la situación ilustrada en la siguiente figura, donde se
percibe fácilmente que cuando se desea conectar el transformador en paralelo con
otro, esto se hace conectando las fases 1 de ambos, 2 y 3, así como se
hace para los monofásicos. Pero en el caso de los trifásicos, se deben comparar las
tensiones entre las fases de uno y otro transformador, que pueden no corresponder a
la misma polaridad y adicionalmente a los desfasamientos de las conexiones mismas
En el caso de los transformadores trifásicos, se ha establecido una convención de
manera que si se coloca un observador del lado de alta tensión, el primer
aislador correspondiente a una fase, a su derecha queda designado como H1 y así
sucesivamente, esta convención es la aplicada en la figura anterior.
7. Funcionamiento del transformador de comunicación y su importancia.
Transformadores de comunicación, usados conjuntamente con amplificadores
electrónicos para impedancias aparejadas de cargas y fuentes con objeto de realizar
una máxima transferencia de potencia a las cargas, y en algunos casos también para
aislamiento conductivo de diferentes partes de un sistema
También conocido como (FERRITA) su característica es que mantiene constante la
tensión y la corriente pero variable a la frecuencia
8. ¿Cuál es la tensión máxima de prueba necesaria?
Los niveles de la tensión de ensayo, se determinan con base en el diseño de la
estructura aislante, dependiendo si la aislación de la maquina es del tipo uniforme o
no. En otras palabras, para transformadores de aislantes uniforme, se determina por el
nivel de aislamiento neutro.
Según IEC 60076-3/2000, la tensión mínima necesaria (KV), que deberá proveer el
transformador que será utilizado como fuente de alta tensión para la prueba de
tensión aplicada, se detalla en la tabla siguiente.
9. ¿Cuál es el valor máximo de resistencia de aislamiento a leer?
Con instrumentos MEGGER operados manualmente, es mucho más fácil para usted
realizar la prueba solamente para 60 segundos, tomando su primera a 30segundos. Si
usted cuenta con un MEGGER operado eléctricamente, obtendrá mejores resultados
realizando la prueba de 10 minutos, tomando lecturas a 1 minuto y a 10minutos, para
obtener el índice de polarización. La tabla da los valores de las relaciones y las
condiciones relativas correspondientes del aislamiento que ellas indican.
10. ¿Cuál será el medio de alimentación del Megohmetro?
Según el tipo de Megohmetro, existen dos medios, con manivela y electrónicamente,
ambos se usan para generar corriente continua necesaria para hacer la medición, y
luego con el mecanismo del instrumento se busca la medición de la resistencia.
VI.
CONCLUSIONES:
 Estas pruebas realizadas en el laboratorio nos ayudan a saber si un
transformador está funcionando correctamente.
 También nos permite encontrar las posibles fallas de un transformador, como
que no haya continuidad, tenga una resistencia de aislamiento muy baja, etc.
 El transformador es muy importante para llevar energía a distintos puntos de
nuestra región
 Distintos tipos de transformadores según su utilización
VII.
BIBLIOGRAFIA
http://alerce.pntic.mec.es/~hmartin/electr%F3nica/componentes/transformador.htm
http://www.tecnologia-industrial.es/Transformador.htm
http://cm.transformadores.net/fr3/resumen.html
http://www.taringa.net/posts/hazlo-tu-mismo/13299805/Como-hacer-untransformador.html