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APARATOS DE
MANIOBRA, MATERIALES Y LABORATORIO
INTEGRANTES: Godoy Gabriel Tabbia Maximiliano Vzquez Lucas
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ENSAYO DE IMPULSO ATMOSFERICO EN AISLADORES SOLIDOS
Al igual que el ensayo de frecuencia industrial, el ensayo de
impulso es un ensayo de rutina, es decir, son los ensayos que deben
ser realizados en todas las muestras que representan los
equipamientos comprados, o en una determinada cantidad de la
partida total, con el fin de verificar la calidad y la uniformidad
de sus propiedades.
El objetivo de realizar este ensayo es simular lo que
representara en el equipo o lnea que est a la intemperie la cada de
un rayo. Si bien el rayo puede caer directamente sobre la lnea, en
el ensayo se considera que cae cerca e induce una tensin sobre
ella. En cuanto a la polaridad las descargas pueden ser positivas o
negativas respecto a la de la tierra pero se hall que el 90% de los
rayos tienen una polaridad negativa.
Un impulso es un transitorio en nuestro caso de tensin que se
aplica intencionalmente y tiene un rpido levantamiento a tensin
mxima para luego caer a cero de forma ms lenta, es decir que se
produce una sobretensin de poca duracin, dentro de los impulsos se
encuentran los de tipo rayo y tipo maniobra que varan especialmente
por el tiempo de duracin.
El impulso tipo rayo es aquel que tiene un tiempo cresta Tcr=1,2
s y un tiempo de medio valor Tm= 50 s, a este ensayo se lo conoce
comnmente 1,2/50.
El impulso de tipo maniobra es aquel que tiene un tiempo cresta
Tcr=250s y un tiempo de medio valor Tm= 2500 s, se representa como
250/2500.
Tambin se pueden realizar ensayo especiales con impulsos
100/2500 y 500/2500.
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Impulso de tensin atmosfrica (tensin continua) de tipo 1,2/50
s
En la figura se observa la curva tpica de un ensayo 1,2/50 de
cresta positiva.
Este impulso es generado por un generador de impulso de Marx,
que suministra formas de onda 1,2/50 s conforme a la norma IRAM
2280 en correlacin con la IEC 60060-1 internacional, para la
evaluacin de la conformidad de productos y materiales empleados en
sistemas de distribucin y transmisin de energa elctrica.
Este aparato consta de varios capacitores de alto voltaje
conectados en paralelo a travs de resistores o bobinas. Cada etapa
consta de un capacitor y dos bobinas o resistores; adems entre una
etapa y la siguiente hay un explosor dispuesto de tal manera que
cuando el banco de capacitores se carga a la tensin de la fuente de
poder, salta una chispa que los conecta en serie obtenindose un
voltaje de salida que en teora es n veces el de entrada, siendo n
el nmero de etapas.
Nuestro generador cuenta con 8 etapas de 50 kV cada una, por
ende podra suministrar un impulso mximo de 400 kV.
El funcionamiento de este generador es el siguiente: Se conecta
el equipo a una fuente de tensin continua, en nuestro caso tensin
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pero que es rectificada previamente a su uso en el equipo, los
capacitores de carga o etapas se comienzan a cargar a travs de
resistencias de carga (Rc); la potencia exigida a la fuente va a
depender del valor de estas resistencias, una vez cargados todos
los capacitores se desconecta la fuente ( a veces no se desconecta
pero la fuente debe estar diseada para soportar cortocircuitos) y
se est en condiciones de descargar el generador en el material a
ensayar, para esto se utiliza un sistema de explosores (esferas de
cobre mviles) que se acercan entre si y mediante un arco voltaico
se descargan en serie los capacitores sobre el aislante a ensayar
que se encuentra en paralelo con el equipo.
Circuito del generador Marx:
Esquema de conexin para el ensayo:
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1. Generador de impulso
2. Divisor resistivo: Al estar en fase permite medir la tensin
mediante un osciloscopio que recoge datos cada 13 ns, pudiendo
adems obtener la forma de onda del impulso.
3. Objeto a ensayar
El tipo de onda que se obtiene en el oscilador es muy similar a
este:
Con respecto a la onda mostrada en la figura anterior, se puede
apreciar que esta es de cresta negativa.
ENSAYO
Material ensayado: Aislador de 95 kV.
T de ensayo: 24 C.
Presin atmosfrica: 722 mmHg.
Humedad: 63%
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El ensayo consta de 2 etapas:
1) se calibra el equipo mediante impulsos de prueba para obtener
un parmetro proporcional que me indique un valor exacto de la
tensin que voy a suministrar, ya que una lectura directa del
tablero est sujeta a incertidumbres y errores.
Para esto se conecta en el tablero de control del generador de
Marx un multmetro que arroja valores adimencioales (que llamaremos
divisiones) que mantienen una proporcin con respecto a la tensin
con la que se cargo el sistema. De esta forma puedo tener certeza
de que tensin voy a aplicar y modificarla en funcin de las lecturas
obtenidas.
En nuestro caso 300 divisiones equivalen a 97.55 kV.
Tcr = 1.18 s
Tm = 49.98 s
2) Una vez calibrado, se procede a aplicar al menos 5 impulsos
aumentando paulatinamente la tensin hasta que se rompa el
dielctrico. Se espera contorneo.
Clculo del factor de correccin de tensin:
= 0,386
Siendo P la presin en mmHg y T la temperatura absoluta en
Kelvin.
= 0,386 722 297
= 0.938
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Como se puede apreciar en la tabla la tensin a la que el
aislador falla es de aproximadamente 136,01 kV, pero este no es un
valor riguroso.
Para obtener valores ms exactos que me indiquen de manera
fehaciente la calidad de un aislador y sus caractersticas se deben
realizar 3 ensayos de 100 disparos cada uno a fin de determinar la
tensin mnima a la cual el 100% de los impulsos corrompen el
aislador, la tensin mxima a la cual ningn impulso descarga y la
tensin a la cual el 50% de los disparos descarga y el otro 50%
no.
Enlaces de los cuales se recopil informacin adicional e
imgenes
http://www.textoscientificos.com/fisica/alta-tension/generacion-impulsos
http://www.ing.unal.edu.co/labe/documentos/itension.html
http://tecnura.udistrital.edu.co/downloads/revista24/Articulo24-1.pdf
http://www14.brinkster.com/aleatoriedad/marx.htm
Tensin Leda [kV] Tensin Corregida [kV] Consecuencia 1 97,55
91,50 - 2 115 107,87 - 3 130 121,94 - 4 135 126,63 - 5 145 136,01
Contornea
Factor de correccin = 0.938
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