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CLASES DE AISLAMIENTO
INTRODUCCION.
Las máquinas deben estar aisladas para evitar derivaciones o cortocircuitos en sus devanados. El material aislante, dependerá de la temperatura máxima para su funcionamiento (a mayor temperatura, mayor será la calidad del aislamiento)
La clase de aislamiento es la capacidad térmica del aislamiento, es decir, la máxima temperatura de operación del aislamiento con una vida útil de 20000 horas.
MATERIALESCLASE DE AISLAMIENTO
MAXIMA (ºC)
MEDIA (ºC)
ELEVACION/ 40ºC
Papel secoO 90º
Papel impregnado de aceiteA 106º 100º
Nailon, poliéster E 120º 110º 70
Mica, fibra de vidrio, amianto, goma B 130º 120º 80
Siliconas, poliuretanos F 155º 140º 100
Mica, fibra de vidrio, amianto con aglutinantes de silicona
H 180º 165º 125
Porcelana, vidrio, cuarzoC Sin limite
Expectativa de la vida de un equipo eléctrico
La vida de un equipo está limitada por la temperatura de su aislamiento (a mayor temperatura, su vida es más corta).
Se ha demostrado que la vida se reduce a la mitad cuando la temperatura se incrementa 10ºC.
Los factores que contribuyen al deterioro de los aislamientos son: la humedad, el calor, la vibración…
Características nominales.
Son las condiciones máximas para las cuales la máquina puede trabajar en servicio continuo, (están referidas a 40ºC de temperatura ambiente y 1000 m de altitud sobre el nivel del mar).
Estas condiciones se ven modificadas por la temperatura ambiente y por la altitud, debido a que las pérdidas son tanto mayores cuanto mayor son la altitud y la temperatura ambiente.
MOTORES. La temperatura de funcionamiento tiene gran
importancia ya que la duración de la funcionalidad depende de ella (la eficiencia es mayor cuanto menor es la temperatura a la que trabaja)
La norma IEC 34-1 establece una temperatura ambiente de 40 ºC y define los siguientes límites para las sobretemperaturas de los bobinados
Aislamiento de las bobinas.
Las bobinas de deben estar aisladas por medio de un baño de barniz. Los devanados se pueden impregnar de tres formas:
Por calentamiento previo de las bobinas a 100ºC en un horno de convección y después aplicar el barniz aislante. Para motores pequeños (la distribución del barniz no es uniforme)
Por calentamiento previo de las bobinas a 100ºC en un horno de convección y después sumergirlas en un recipiente con barniz.
Por un sistema de impregnación en vacío, obteniendo una mayor penetración del barniz en los devanados, y una mejor calidad de aislamiento.
Motores de inducción de jaula de ardilla.
El sistema de aislamiento garantiza el flujo de corriente por los devanados para generar los campos magnéticos.
El sistema de aislamiento está constituido por: Aislamiento del alambre magneto térmico. Aislamiento de ranura. Aislamiento entre fases de ranura. Cuña de la ranura. Aislamiento de los devanados. Barnices o resinas. Cintas o hilos de amarrado. Aislamiento del cable de salida. Mangas o tubos de silicón.
Clasificación de los motores.
Motores de clase A: Motor de jaula normal fabricado para uso a
velocidad constante. Buena disipación de calor. Par de arranque alto (1.5 - 1.75 Tn) lo que
produce una aceleración rápida hacia la velocidad nominal.
Motores de clase B: Par y corriente de arranque reducidos (4 -5 In) Arranca a tensión reducida. Aplicaciones: bombas centrífugas de impulsión, las
maquinas herramientas y los sopladores.
Motores de clase C: Tienen un rotor de doble jaula de ardilla (alto par y
corriente de arranque reducida) Aplicaciones: en condiciones en las que es difícil el
arranque como en bombas y compresores de pistón.
Motores de clase D: También conocido como de alto par y alta resistencia
(relación resistencia/reactancia mayor que en el resto de los motores)
La regulación de la velocidad es peor. Aplicación: para cargas pesadas como cizallas o
troqueles.
Motores de clase F: Conocidos como motores de doble jaula y bajo par. Están diseñados como motores de baja corriente, ya
que necesita la menor corriente de arranque.
TRANSFORMADORES.
Su vida útil depende de su aislamiento para resistir los efectos perjudiciales del calor, la humedad, los esfuerzos físicos y los dieléctricos a los que está sometido.
El aislamiento es la característica principal en la construcción de un transformador.
Aislamiento de la bobinas.
Se separan las bobinas con capas de papel para resistir la diferencia de potencial entre ellas.
Luego se sumergen en barniz al vacío y se introducen en el horno de cocción, obteniendo un devanado impregnado.
Dependiendo del tipo de transformador
Transformador no acorazado: los devanados de AT y BT se separan por capas de aislante.
Transformadores acorazados: se montan con capas de cartón fuerte impregnado en aceite aislante entre las partes de AT y BT.
Transformadores de gran tamaño (altas tensiones): la inmersión en aceite es de toda la estructura. El aceite facilita la disipación del calor por las corrientes de convección.
Clasificación de los aislamientos.
Refrigeración y aislamiento.
Los sistemas de aislamiento usados en transformadores de potencia pueden ser líquidos o gaseosos. Los sistemas líquidos: incluyen aceite. Los sistemas gaseosos: incluyen nitrógeno,
aire y gases fluorados SF6 (evitan la combustibilidad y limitan los defectos internos)
Transformadores con aislamiento de aceite.
El bajo costo, la elevada rigidez dieléctrica y la posibilidad de recuperación, hacen del aceite mineral el material más usado.
El aceite se suele reforzar con aislamientos sólidos.
El aislamiento entre bobinas adyacentes es sólido, para proporcionar soporte mecánico y dar una rigidez dieléctrica.
Los materiales sólidos usados incluyen: Papel impregnado con aceite. Papel impregnado con resinas. Cartón prensado.
Transformadores aislados mediante gases de flúor.
Los gases de flúor tienen mejor rigidez dieléctrica y mayor capacidad de transferencia de calor.
También está reforzado con aislamiento sólido. Los materiales aislantes sólidos usados son:
El vidrio. El amianto. La mica. La cerámica.
Transformadores de SF6 con potencias de 25 kVA y hasta 138 kV.
Los transformadores con aislamiento de nitrógeno y de aire se limitan para tensiones 15 kV o menores.
GENERADORES
CLASES DE AISLAMIENTO
ClaseTemperatura
máxima de operación
Materiales
A 105º C Algodón, tela, papel impregnado
B 130º C Vidrio, mica
F 155º CElastómero de silicona, mica y vidrio pegado de
resinas con silicona
H 180º CVidrio y mica pegado con materiales que
permiten 155ª C de operación
Curvas de resistencia térmica. La resistencia térmica es la capacidad del aislamiento
de soportar calor.
Las curvas no predicen la vida real del diseño de la máquina, sino que muestran la relación entre la vida útil, el tipo de aislamiento y la temperatura de operación.
Efectos del deterioro térmico Indicaciones de deterioro
térmico en el sistema de aislamiento de los devanados:
Aumento de la dureza de las capas poliéster/epoxi o capas quebradizas.
Contracción no uniforme con fisuras que penetran desde la superficie
Reducción de la fuerza dieléctrica "no conductora".
El calor no es la única causa del deterioro del aislamiento de los devanados
Causas adicionales de los fallos del aislamiento : Contaminantes conductores, como suciedad, químicos,
etc. Daño mecánico por choque, vibración, objetos extraños,
tensión, etc. Crestas de voltaje generadas por la carga o en la línea Operación con voltaje, corriente o factor de potencia
anormales Conductos de ventilación bloqueados.
Voltaje de falta
El exceso de voltaje es una de las causas que originan un fallo en el aislamiento del estator. Cada tipo de aislamiento tiene un limite de cuánto voltaje tolera el material antes de fallar. Este limite se denomina voltaje de falta.
Aislamiento del rotor Mayoría de averías son mecánicas. Para asegurar que el aislamiento del rotor tolere las
tensiones mecánicas en operación normal, el sistema de aislamiento del rotor se prueba durante varias horas, al 125% -150% de la sobre velocidad de clasificación.
PRUEBAS PARA LA COMPROBACIÓN DE EQUIPOS
Los equipos sometidos a comprobación deben estar limpios y sin presencia de humedad.
Durante el uso de equipos de comprobación de aislamiento, debe tenerse precaución de no entrar en contacto con el circuito o equipo bajo ensayo, ya que estos se hallan sometidos a tensión y existe el riesgo de que ocurra un choque eléctrico.
Finalizada la prueba, el equipo sometido a ensayo debe conectarse a tierra para asegurar su descarga antes de desconectar el instrumento. Muy importante cuando se trate circuitos capacitivos.
Medida de la resistencia de aislamiento
La medida puede realizarse de tres formas: Mediante un instrumento de indicación directa
conocido como Megger o Megóhmetro. Con un voltímetro y un amperímetro
alimentados con una fuente de corriente continua
Por medio de un puente de resistencia con batería y galvanómetro autocontenido
Megóhmetro o megger.
Instrumento encargado de realizar la medida de la resistencia. (hasta MΩ)
La tensión de prueba que usan es producida mediante un generador interno (accionamiento manual o eléctrico)
El voltaje en terminales varía dependiendo del fabricante y del tipo de accionamiento.
De forma comercial meggers de 250, 1000 y 2500 V.
Partes constitutivas de un megger convencional.
PRUEBA DE LA MEDIDA DE LA RESISTENCIA DE AISLAMIENTO EN TRANSFORMADORES
Verifica la calidad, el grado de humedad y en ocasiones posibles defectos en el aislamiento.
La resistencia de aislamiento depende del diseño, sequedad y limpieza de los aislantes que envuelven al transformador.
Mediante un megger se comprueba el aislamiento entre los devanados de AT y BT y entre cada uno de ellos y tierra.
Permite detectar fallos graves o comprobar el buen estado de los equipos.
Prueba de aislamiento en maquinas eléctricas
AISLAMIENTO DE MOTORES
El sistema de aislamiento se divide en: Aislamiento a tierra: papel de ranura que
protege el aislamiento de cobre a tierra. Aislamiento fase a fase: una hoja de papel
entre las fases. Aislamiento vuelta a vuelta: La conexión
más débil en el sistema. Se trata del esmalte en el cobre.
Proceso de desgaste de aislamiento
Contaminación: Un depósito químico en el bobinado que causa deterioro en el aislamiento.
Mecánico: Vibración o movimiento en el bobinado o motor que usa el sistema de aislamiento.
Desgaste térmico normal: El lento deterioro del aislamiento sobre el periodo de vida normal a través de la operación normal.
Desgaste termal prematuro: Temperaturas excesivas del bobinado que puedan llegar a causar una falta prematura.
Picos sobre voltaje: Cargas de alto voltaje.
Prueba de resistencia de aislamiento.
Las lecturas de la prueba son sumamente sensibles a la temperatura y a la humedad. Por esa razón, para obtener lecturas exactas y significativas, la prueba debe realizarse cuando el motor ha estado fuera de servicio durante un período de tiempo suficientemente largo para haber alcanzado la temperatura ambiente.
PRUEBA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO A CABLES DE POTENCIA.
Objetivo de localizar fallos en el aislamiento del conductor principal. También se realiza mediante un megger.
Aplicaciones de la prueba
Resulta de gran utilidad para determinar en los aislamientos: presencia de humedad daños o deterioro aceite o polvo efecto de la corrosión efecto del proceso de secado de los
devanados de las máquinas
En resumen, el método mas empleado para realizar la medida es el uso del dispositivo megger
Ventajas: sencillez y gran utilidad para determinar la condiciones del aislamiento
Hay que tener en cuenta que no representa un criterio exacto, muestra un valor orientativo.
FIN.
Gracias por vuestra atención.