MEDICIN DE LA RESISTENCIA DE AISLAMIENTO EN EQUIPOS DE BAJA
TENSIN
1. OBJETIVO.
Evaluacin y elaboracin de curvas resultantes de valores
obtenidos en la lectura de la resistencia de aislacin en equipos de
Baja Tensin, con Megger digital.
2. PUNTUALIZACIONES TERICAS.
1) Resistencia de aislacin.
La resistencia de aislacin es una medida de la oposicin que
ofrecen a la corriente elctrica los materiales aislantes la
resistencia de aislacin es afectada por la humedad y la
suciedad.
La resistencia de aislacin puede ser medida mediante pruebas no
destructivas aplicadas entre partes conductores y estructuras de
los equipos. El valor de la resistencia puede ser ledo directamente
mediante un Megger o indirectamente mediante clculo usando un
voltmetro y un ampermetro.
Las pruebas deben ser realizadas inmediatamente despus de que el
equipo fue retirado del servicio, esto elimina errores debido a la
condensacin de humedad de bobinados, cuando la temperatura de la
mquina es menor que la del aire que la rodea, la humedad se
condensa en est y es gradualmente absorbida por la aislacin.
La ANSI/IEEE 43-2000 recomienda un procedimiento para la medicin
de la resistencia de aislamiento de los bobinados de la armadura y
del campo en mquinas rotatorias de potencias de 1hp, 750 W o mayor,
y se aplica a:
Mquinas sncronas Mquinas de induccin Mquinas de CC (corriente
continua) Condensadores sncronos.
La norma indica la tensin de c.c. que se debe aplicar a la
prueba de aislamiento (basada en los potencia de la mquina, y
durante un minuto) y los valores mnimos aceptables de la
resistencia de aislamiento para los bobinados de las mquinas
rotatorias para CA y CC (es decir, la resistencia medida al cabo de
un minuto). La siguiente tabla proporciona las guas para el voltaje
de c.c. que ser aplicado durante una prueba de resistencia de
aislamiento. Ntese que los voltajes de hasta 10 kV son recomendados
para bobinados clasificados a voltajes mayores de 12kV.
Voltaje (V) del bobinado (V es el tensin entre fases para
maquinas trifsicas y monofsicas, y la tensin nominal para maquinas
de c.c. o bobinados de campo)
Voltaje que se aplicar en la prueba de aislamiento
12000
5000-10000
El standard recomienda que cada fase sea aislada y probada
separadamente (de ser posible) dado que este acercamiento permite
las comparaciones que debern hacerse entre fases. Las dos fases que
no estn siendo probadas debern ser puestas a tierra en la misma
tierra que la del ncleo del estator o el cuerpo del rotor. Cuando
todas las fases son probadas simultneamente, nicamente el
aislamiento a tierra es probado. Las mediciones de resistencia de
aislamiento deben ser hechas con todo el equipo externo (cables,
capacitores, supresores de disturbios, etc.) desconectados y
conectados a tierra debido a que estos objetos pueden influenciar
la lectura de la resistencia. Deber usarse un punto comn de tierra.
Asimismo se establece que el historial de las pruebas deber ser
usado para el seguimiento de los cambios. Si el historial no est
disponible, el standard proporciona valores mnimos para ambas
pruebas (aislamiento e ndice de polarizacin) que pueden ser usadas
para estimar la situacin en que se encuentra el bobinado. La
resistencia de aislamiento mnima, recomendada, despus de un minuto
y a 40C, puede ser determinada de la tabla siguientes. La
resistencia mnima de una fase del bobinado de una armadura de tres
fases probada con las otras dos conectadas a tierra deber ser
aproximadamente del doble del bobinado total. Si cada fase es
probada separadamente (con los circuitos de guarda estando usados
en las fases que no estn bajo prueba), la resistencia mnima (a 1
minuto) observada deber ser tres veces el bobinado total.
Resistencia mnima, en M, segn IEEE43-2000Maquina bajo prueba
KV+1(donde kV es la tensin nominal de al maquina, media en
kilovoltios)Para bobinados fabricados antes de 1970
100Para motores de c.c y estatores AC construidos despus de
1970.
5Para mquinas de bobinado aleatorio y formado, de tensiones
menores a 1 kV.
La norma indica que si la resistencia a 1 minuto es mayor a 500
Mohm, entonces el clculo del IP puede dejarse de lado.
2) Correccin por temperatura para valores de resistencia de
aislacin.
Los materiales aislantes tienen una caracterstica de resistencia
negativa, esto es que la resistencia de aislacin disminuye
gradualmente con el incremento de temperatura, luego para hacer
comparables los valores de resistencias de aislacin hay que
referirlos a la misma temperatura, usualmente (algunos autores
prefieren referir los valores a o a otra temperatura, por ejemplo
Westing House Electric Corporation refiere a ).Para obtener el
valor correcto debe multiplicarse el valor de resistencia leda o la
temperatura observada por el factor correspondiente a esta
temperatura:
Ec. (1)
Donde:
Resistencia de aislacin corregida a -
Resistencia de aislacin medid a -
Factor de Correccin.
La frmula matemtica correspondiente a este factor viene dada
por:
Ec. (2)
Donde:
Temperatura existente durante la lectura de resistencia (en
).
3) Prueba de resistencia de aislamiento 'IR'.
Este es el modo predeterminado en el que el dispositivo se carga
al encenderse. Este modo de prueba mide la resistencia de
aislamiento de forma continua en el voltaje seleccionado. Durante
la prueba 'IR' puede modificarse el voltaje de prueba pulsando los
botones de voltaje de prueba s o t. Puede configurar la duracin de
la prueba mediante el "temporizador principal". Una vez
transcurrido ese tiempo, la prueba finalizar automticamente. Al
finalizar la prueba, se calcula y muestra la capacitancia de
aislamiento y la constante de tiempo asociada con la misma.
Constante de tiempoEc. (3)
Si los temporizadores T1 y T2 estn configurados, el dispositivo
calcular y mostrar el valor DAR bajo el segmento "DAR". Al
finalizar la prueba, el dispositivo mostrar la resistencia de
aislamiento medida en esos tiempos bajo los smbolos 'T1' y 'T2' del
segmento. Si la prueba dura ms de 10 minutos, el dispositivo
calcular el "ndice de polarizacin". Este valor se mostrar en el
visor bajo el smbolo "PI" del segmento. Al finalizar la prueba, el
dispositivo mostrar la resistencia de aislamiento grabada a 1
minuto y a los 10 minutos bajo los smbolos '1m' y '10m' del
segmento.Al pulsar el botn 'W/I' se conmuta el visor para mostrar
las resistencias de aislamiento, corrientes de aislamiento,
relaciones DAR y PI y la capacitancia. Las resistencias y
corrientes se mostrarn bajo los encabezados de segmento 'T1', 'T2',
'1m' y '10m'; las relaciones se mostrarn bajo los encabezados de
segmento 'DAR' y 'PI'. La lectura de capacitancia se indica
mediante sus unidades de 'nF' o 'F'. Consulte la seccin 'Botn
W/I'.
4) Prueba de ndice de polarizacin 'PI' y prueba de relacin de
absorcin dielctrica 'DAR'.
La prueba "PI" es un ejemplo particular de un mtodo
tiempo/resistencia, que toma la relacin de aislamiento medido a 1 y
10 minutos. Un buen aislamiento por lo general muestra un aumento
de la resistencia al cabo de un perodo de 10 minutos. Las lecturas
de aislamiento contaminado son relativamente constantes porque
cualquier efecto de la absorcin queda enmascarado por corrientes de
fuga elevadas. Al finalizar la prueba, el ndice de polarizacin se
muestra bajo el encabezado de segmento 'PI'.
ndice de polarizacinEc.(4)
La "relacin de absorcin dielctrica" es el trmino aplicado al
ndice de polarizacin empleando otros intervalos de tiempo definidos
por T1 y T2.Si ambos temporizadores, T1 y T2, estn configurados,
entonces tambin se grabar la resistencia de aislamiento medida en
esos tiempos. Estas se muestran junto con la relacin de absorcin
dielctrica calculada bajo los segmentos T1, T2 y DAR,
respectivamente.Se puede hacer que el dispositivo muestre las
resistencias de aislamiento, corrientes de aislamiento o relaciones
ms mediciones de capacitancia mediante el botn de desplazamiento
'W/I'. Consulte la seccin 'Botn W/I' para recorrer los resultados y
conmutar entre las unidades.
El ndice de absorcin nos indica el nivel de humedad existente en
el embobinado.Es la relacin entre la medida del aislamiento despus
de 60 segundos, y la medida de aislamiento despus de 30 segundos,
despus del inicio de la medicin.
ndice de absorcinEc. (5)
Donde:
Es la lectura efectuada con el Meggometro despus de 60 seg
Es la lectura efectuada con el Meggometro despus de 30 seg.
5) Relacin de absorcin Dielctrica e ndice de Polarizacin.
La relacin de dos lecturas de resistencia de aislacin en tiempos
distintos, (Tal como la lectura de 60 dividida por la lectura de
30), es llamada relacin de absorcin dielctrica.
El ndice de polarizacin menor que 1.5, indica la necesidad de
reacondicionamiento del aislante, ndices con valores de 4 o ms
indican que la aislacin est en excelentes condiciones.Un ndice de
polarizacin (parmetro indicador cuantitativo de humedad u otras
contaminaciones en la aislacin, suelen tambin recomendarse niveles
de aislacin:
Mayor a 1.5: Aislacin Tipo A (Clase 105)
Mayor a 2: Aislacin Tipo B (Clase 130)
3. MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR.
Megger de Aislacin Digital
Fig. 1 Display de del Megger de aislacin digital
Fig. 2 Imagen con muestras caractersticas del Megger de Aislacin
Digital
Nombre: MEGGER DE AISLACIN DIGITAL
Potencia de entrada de voltaje:85-265 V rms, 50/60Hz, 60 VA
Duracin de la batera:4 horas de pruebas constantes a 10 kV
Voltajes de prueba:Rangos de 250 V, 500 V, 1 kV, 2,5 kV, 5 kV,
10 kV, ajustables en pasos de 10 V desde 50 V a 1 kV, y en pasos de
25 V desde 1 kV a 10 kV
Precisin (23C, 10 kV):5% @ 2 TW20% @ 20 TW
Terminal de guarda:Error del 2% protegiendo de una fuga de 500 k
con una carga de 100 M
Lmite de visualizacin:Visualizador digital 10 kW a 35 TW (3
digits)Visualizador analgico 100 kW a 1 TW
Cortocircuito/corriente de carga:3 mA a 10 kV
Tiempo de carga del capacitador: