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Lab II Prac 11 Resonancia
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ESCUELA SUPERIOR SUPERIOR DE DE INGENIERIA MECANI ELÉCTRICA UNIDAD ZACATENCO
LABORATORIO DE ALTA TENSION MÉTODOS DE GENERACIÓN Y MEDICIÓN DE ALTA TENSIÓN ALTAMIRANO GARCIA JORGE LUIS CRAVIOTO LAZCANO SALVADOR MEJIA ZAVALA GERARDO PONCE VARGAS EVANDER
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OBJETIVO GENERAL
El alumno explicará la generación de la Alta Tensión así como su medic mediante diferentes métodos y algunos aparatos de medición.
OBJETIVO PARTICULAR
Se profundizara acerca de la generación de Alta Tensión en la corrie directa, corriente alterna y corriente transitoria, así como su medic mediante transformadores de instrumento (Transformador de Corrien Transformador de Tensión), Voltmetro electrostático, Voltmetro de esfe Divisores de tensión tensión y finalmente los Derivadores. Derivadores. Sign up to vote on this title
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OBJETIVO GENERAL
El alumno explicará la generación de la Alta Tensión así como su medic mediante diferentes métodos y algunos aparatos de medición.
OBJETIVO PARTICULAR
Se profundizara acerca de la generación de Alta Tensión en la corrie directa, corriente alterna y corriente transitoria, así como su medic mediante transformadores de instrumento (Transformador de Corrien Transformador de Tensión), Voltmetro electrostático, Voltmetro de esfe Divisores de tensión tensión y finalmente los Derivadores. Derivadores. Sign up to vote on this title
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MÉTODOS DE GENERACIÓN Y MEDICIÓN DE ALTA TENSIÓN EN CORRIENTE ALTERNA, CORRIENTE DIRECTA Y CORRIENTE TRANSITORIA. MÉTODOS DE GENERACIÓN EN C.A, C.D. Y CORRIENTE TRANSITORIA
Existen varios tipos de métodos de generación de alta tensión en corriente directa y corrient alterna, aquí se describen algunos de ellos:
- GENERACION DE ALTA TENSION EN CA
Se obtienen de modo similar a las altas tensiones para uso general, pero casi siempr forma monofásica.
El orden de magnitud está comprendido entre 2 y 3000 kV y la frecuencia es la usu generación y distribución (50 o 60 Hz) o múltiplos de la misma (160 – 400 Hz) qu consiguen con un paso previo de elevación de frecuencia a base de convertidores emplean en ensayos de rigidez dieléctrica por tensión inducida en máquinas o apar con núcleo de hierro. La potencia de los equipos oscila entre 0,5 y 500 kW o más. UN MONTAJE TÍPICO PARA GENERAR AC-HV
Un montaje típico para generar AC-HV es un transformador elevador conectado a un Sign up to vote on this central de generación. Este transformador tiene un mayor número de title e spiras en el espiras secundario por lo tanto eleva la tensión te nsión de entrada asíUseful generando AC-HV. useful Not
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TRANSFORMADORES TRANSFORMADORES CONECTADOS EN CASCADA
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Hasta unos 200 kV la elevación de tensión suele hacerse en una etapa o escalón; es d con un solo transformador. Para tensiones mayores por lo general es más econó emplear dos ó más transformadores conectados en cascada o cadena.
Las condiciones más importantes a satisfacer por estas instalaciones son las siguient
Que la tensión pueda regularse en forma continua desde cero hasta el valor máxim
Que el elemento de regulación no deforme la onda de tensión (senoidal). (se noidal).
Que ofrezcan absoluta seguridad para las personas.
Queda pues descartada la regulación de la tensión de alimentación con un reósta serie con el primario, porque no parte de cero y, generalmente, deforma la onda, y e en consideración algunas de las siguientes:
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En la forma más común de conexión en cascada o cadena, todos los secundarios d
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Otra forma de conexión, menos utilizada, emplea transformadores de arrollamientos, fig. (derecha).
CIRCUITO RESONANTE
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Un circuito LC o circuito resonante esfullun circuito Unlock access with a formado free trial. por una bobina L y un condensador eléctrico C. En el circuito LC hay una frecuencia para la cual se prod un fenómeno de resonancia eléctrica, a la With cual Free se llama Download Trialfrecuencia de resonancia, par cual la reactancia inductiva es igual a la reactancia capacitiva ( ). Por lo la impedancia será mínima e igual a la resistencia óhmica. Esto también equivale a d que el circuito estará en fase. En un circuito resonante, la impedancia total vendrá dada por:
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Otra característica de los circuitos resonantes es que la energía liberada por un elem reactivo (inductor o condensador) es exactamente igual a la absorbida por el otro. Es decir, durante la primera mitad de un ciclo de entrada el inductor absorbe toda la energía liberada por el condensador, y durante la segunda mitad del ciclo el condens vuelve a capturar la energía proveniente del inductor. Es precisamente esta condició "oscilatoria" la que se conoce como resonancia, y la frecuencia en la que esta condici se da es llamada frecuencia resonante.
La resonancia eléctrica es un fenómeno que se produce en un circuito en el que exist elementos reactivos (bobinas y condensadores) cuando es recorrido por una corrien alterna de una frecuencia tal que hace que la reactancia se anule, en caso de estar am en serie, o se haga infinita si están en paralelo. CIRCUITO CON L Y C EN SERIE Así en un circuito serie, compuesto únicamente por bobinas y condensadores su impedancia será: You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.
Siendo Xs la reactancia del conjunto, tendrá por valor:
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Debe existir un valor ω tal que haga nulo el valor de Xs, este valor será la pulsación d resonancia del circuito a la que denominaremos ω0.Sign up to vote on this title Si Xs es nula, entonces
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CIRCUITO CON L Y C EN PARALELO En un circuito compuesto únicamente por bobina y condensador en paralelo la impedancia del conjunto (Zp) será la combinada en paralelo de ZL y ZC:
Siendo Xp la reactancia del conjunto, su valor será:
Readingpara a Preview Estudiando el comportamientoYou're del conjunto distintos valores de ω tenemos: Unlock full access with a free trial.
ω = 0 Xp = 0
Download With Free Trial ω < ω0 Xp > 0 ===> Comportamiento inductivo
ω0² L C = 1 Xp = ∞ ω > ω0 Xp < 0 ===> Comportamiento capacitivo ω = ∞ Xp = 0
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Luego f será:
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- GENERACION DE ALTA TENSION EN DC Sheet Music
RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA SIN CONDENSADOR UTILIZADO PARA LA GENERACI DC-HV
El siguiente es el montaje típico de la generación de DC-HV con un rectificador de me onda sin filtro.
You're Reading a Preview
El voltaje en la carga será una media onda dewith la señal sinusoidal de entrada (parte Unlock full access a free trial. positiva) debido a que el diodo solo permite conducción de corriente en un sentido, e decir, cuando esta polarizado enDownload directa, además elTrial voltaje en el diodo será la parte With Free negativa de la onda sinusoidal de entrada, mientras que la corriente de la carga será parte positiva de una señal sinusoidal que es cuando el diodo permite el paso de corriente como se muestra a continuación. Sign up to vote on this title
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RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA CON UN FILTRO POR CONDENSADOR PARA LA GENERACIÓN DE DC-HV
El siguiente es el montaje típico de la generación de DC-HV con un rectificador de me onda con filtro por condensador.
Rectificador de media onda con filtro You're Reading a Preview
UnlockDC full access with a free trial.rizado que depende del valo El voltaje en la carga será una señal con un pequeño la capacitancia del Condensador que está en paralelo, esto se debe a que al conducir Withdeja Freede Trial diodo el condensador se carga yDownload cuando este conducir el condensador se descarga por medio de la carga suministrándole energía hasta que nuevamente el di conduce y vuelve a cargar el condensador.
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- GENERADORES DE TENSION TRANSITORIA Sheet Music
Ya en los albores de éste siglo 1920), existía conciencia de la necesidad de qu aislación de los arrollamientos de AT de los transformadores fuera capaz de resist sobretensiones de corta duración originadas por las descargas atmosféricas y aunqu carecía de bases experimentales y teóricas suficientes, se ensaya la mism especialmente en Alemania y Suiza - con ondas de frente escarpado que alcanzaba valor máximo de 1,1 veces la tensi6n de línea. El estudio del problema fue ata vigorosamente en la década del 30, sobre todo en los EE.UU., mediante la investiga directa de los fenómenos producidos por el rayo en las redes de AT. Las innumera mediciones y registros gráficos efectuados, así como la interpretación estadística d resultados obtenidos, echo luz sobre la evolución, duración y valor máximo de sobretensiones; permitió reproducirlas artificialmente en costosas instalaci destinadas a la realización de ensayos y condujo a modificaciones del diseño transformador que derivaron en el transformador “a prueba de rayos" llamado tam "antirresonante".
A comienzos de la década del 40, los ensayos con los nuevos impulsos de tensión ya parte de los que realizaban las grandes fábricas de transformadores norteamericana You're Reading a Preview
Unlockresumir full access with a free trial. En la fig.12 se ha pretendido parcialmente los resultados de aqu investigaciones, en cuanto a las corrientes desarrolladas por el rayo. Se observa qu 1 a 10 μseg y decrece m trata de una onda que crece rápidamente hasta el máximo Download With Free Trial más lentamente 10 a 100 μseg. para reducirse a la mitad del valor máximo, y 100 μs 1,5seg para extinguirse - alcanzando grandes valores de cresta.
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Los impulsos de tensión registrados en redes de AT durante la descarga directa del sobre ellas o en las inmediaciones (descarga indirecta) asumieron caracterís similares, con crestas entre 5000 V Y 50 kV.
La polaridad de las descargas respecto a la de la tierra, puede ser positiva o nega pero se halló que el 90 % de los rayos; son negativos. -Ondas para ensayos
Los impulsos de tensiones positivos y negativos destinados a la comprobación d calidad del aislamiento y del diseño de los aparatos de AT que se emplean actualm son los siguientes:
Una onda completa de evolución y duración similar a la del rayo estadístico, la debido a su, larga duración, penetra a través de todo el arrollamiento y permite ver la totalidad de la aislación entre espiras y entre bobinas parciales.
Estas onda se define, convencionalmente por el valor de cresta o amplitud expresado en kV y por las duraciones del frente o parte ascendente de la curva (T1) la cola o parte descendente de la curva hasta la mitad del valor de cresta ( expresadas en μseg y medidas a partir del origen convencional qu e determin You're Reading a Preview intersección de la recta que pasa por los valores 0,1 Vm y 0,9 Vm con el eje d tiempos. Unlock full access with a free trial. Download With Free Trial
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La onda completa más utilizada tiene T1 =1 μseg. y T2 = 50 μseg, y se indica, por ta
con la abreviatura "onda 1/50". En cuanto a la velocidad de crecimiento de la tensión, se expresa por la pendiente recta mencionada, 0,8 Vom/t 0,9 – t 0,1, en kV/μseg.
Por lo general los aparatos que producen estas ondas, llamados "generadore impulsos de tensión", les imprimen cierta ondulación, especialmente durante
primeros μseg, a causa del principio en que se fundan. De allí que las normas la adm
pero sin consentir que adquieran más de un 5% del valor de cresta, y que el exame una onda deba realizarse excluyendo la componente oscilatoria, como indica la fig.14
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Hay también tolerancias para TI y T2, menores para TI
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Se observa que, prácticamente, la primera exponencial gobierna la evolución de la co la segunda la del frente. De allí que las inversas de α y β, coeficientes cuyas dimensi You'rede Reading Preview tiempoade cola, τ 2 y de frente τ 1 respectivam son seg -1 se denominen "constantes en la onda 1/50, u alcanza un valor máximo Cuando α « β, o sea τ 2 » τ1 como Unlock full access with a free trial. Prácticamente igual a U y en el instante T1 que lo adquiere, la primera expone todavía conserva aproximadamente el valor U; es decir que Download With Free Trial
u = Um y U. e -α.t = U. e-t/τ2 = Um
En consecuencia según se deduce de (1), en este caso puede Sign up to voteadmitirse on this title que el fren rige por la ecuación Useful Not useful
u = Um (1 - e -t/τ1) (2)
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Es decir, para:
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T1 = τ1 . ln 1/ 0,064 = 2,75 . τ 1 (3)
Este tiempo puede calcularse también, según aconsejan las normas como alternativ método antes indicado, a partir de los tiempos que emplea u para adquirir los val 0,1.Um y 0,9.Um, t 0,l = τ1 . ln 1/0,9 = 0,105 . τ 1 t 0,9 = τ1 . ln 1/0,1 = 2,302 . τ 1
Como sigue t 0,9 - t 0,1 = 2,197 . τ 1.ln 1/0,9 = 0,105 . τ 1 TI = 2,75 / 2,197 = 1,25
You're Reading a Preview T 0,9 – t 0,1
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T1 = 1,25. (t 0,9 – t 0,1) (3‘) Download With Free Trial
Por otra parte, como en el caso indicado τ 2 » τ1, la exponencial U. e -βt = U. e-t/τ1
después de T1, cabe admitir que durante la cola: u = Um. e-t/τ2 (4)Sign up to vote on this title
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Esta onda, de menor duración, no penetra tan profundamente en los arrollamie pero a causa de su rápido ascenso y brusco descenso, exige la aislación de las prim espiras y bobinas parciales del arrollamiento más duramente que la onda completa.
Prácticamente se la genera interrumpiendo la evolución de una onda completa co descargador de puntas dispuesto en paralelo con el aparato que se ensaya y calibra la tensión de corte Uc.
La iniciación convencional de la onda se considera en la intersección de la recta que por 0,1Uc y 0,9Uc con el eje de tiempos; la duración T, igual al lapso transcurrido e ese instante y el del corte; la rapidez de crecimiento, igual a la pendiente de la r citada y la de extinción igual a la pendiente de la recta que pasa por 0,9 Uc y 0,3 Uc.
Al comienzo de las investigaciones con impulsos de tensión, se utilizaba también onda cortada después de la cresta; pero al comprobarse que no evidenciaba fallas qu pudieron mostrar las dos anteriores, se descartó.
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MEDICION DE LA ALTA TENSIÓN
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- TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTOS
Los aparatos de medida y los relés de protección no pueden soportar, por lo gener elevadas tensiones ni elevadas corrientes, ya que de lo contrario se encare sobremanera su construcción. Por otra parte es conveniente evitar la presenci elevadas tensiones en aquellos dispositivos que van a estar al alcance de las persona
Son éstas las principales razones para la utilización de los transformadores de med protección, a través de los cuales se pueden llevar señales de tensión y corriente, d valor proporcional muy inferior al valor nominal, a los dispositivos de medi protección. Se consigue además una separación galvánica, (entre las magnitudes de y baja tensión), de los elementos pertenecientes a los cuadros de mando, medi protección con las consiguientes ventajas en cuanto a seguridad de las personas equipamiento. You're Reading a Preview
Como las mediciones y el accionamiento de las protecciones se hallan referidas, en última instancia, a la apreciación de tensión corriente, Unlock full access y with a free trial. se dispone de dos tipos fundamentales de transformadores de medida y protección: Download With Free Trial
Transformadores de tensión.
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EQUIVALENCIAS DE FUNCIONES EN LOS TRANSFORMADORES DE INSTRUMENT
Concepto Norma IEC / IRAM Tensión Corriente La carga se determina por: Causa del error: La carga secundaria aumenta cuando: Conexión del transformador a la línea: Conexión de los aparatos al secundario:
Transformador Tensión Corriente 60186 / 2271 60185 / 234 Constante Variable Variable Constante Corriente Tensión Caída de tensión Corriente de en serie en paralelo Z2 disminuye En paralelo En paralelo
Z2 aumenta En serie En serie
You're Reading a Preview principales de cada uno d A continuación se ven, por separado, las características dos tipos de transformadores arriba mencionados. Unlock full access with a free trial. Ambos pueden utilizarse protección, para medición, o bien, para los dos casos simultáneamente siempre y cu las potencias y clases de precisión sean adecuadas a la función que desarrollen. Download With Free Trial
Transformadores de corriente
Son aparatos en que la corriente secundaria, dentro de las condiciones normale Sign up to vote on thisaunque title operación, es prácticamente proporcional a la corriente primaria, ligeram desfasada. Desarrollan dos tipos de función: transformar corriente y aislar useful Useful laNot instrumentos de protección y medición conectados a los circuitos de alta tensión.
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Se puede dar también la existencia de varios arrollamientos secundarios en un mi transformador, cada uno sobre su circuito magnético, uno para medida y otro protección.
De esta forma no existe influencia de un secundario sobre otro. Si el aparato tiene varios circuitos magnéticos, se comporta como si fueran v transformadores diferentes. Un circuito se puede utilizar para mediciones que requi mayor precisión, y los demás se pueden utilizar para protección. Por otro lado, conv que las protecciones diferenciales de cables o transformadores de potencia distancia se conecten a transformadores de corriente independientes.
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Useful Not useful Los transformadores de corriente se pueden fabricar para servicio interior o exterior. servicio interior son más económicos y se fabrican para tensiones de servicio de hasta 36
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Para el caso de los transformadores utilizados en protecciones con relés digitale requieren núcleos que provoquen menores saturaciones que en el caso de los relé tipo electromagnético, ya que las velocidades de respuesta de las protecci electrónicas son mayores.
Los transformadores de corriente pueden ser de medición, de protección, mixt combinados:
Transformador de medición: Los transformadores cuya función es medir, requi reproducir fielmente la magnitud y el ángulo de fase de la corriente. Su precisión d garantizarse desde una pequeña fracción de corriente nominal del orden del 10%, h un exceso de corriente del orden del 20%, sobre el valor nominal.
Transformadores de protección: Los transformadores cuya función es protege circuito, requieren conservar su fidelidad hasta un valor de veinte veces la magnitu la corriente nominal, cuando se trata de grandes redes con altas corrientes puede You're Reading a Preview necesario requerir treinta veces la corriente nominal. Unlock full access with a free trial.
En el caso de los relés de sobrecorriente, sólo importa la relación de transformación, per otro tipo de relés, como pueden ser los de impedancia, se requiere además de la relació Download With Free Trial transformación, mantener el error del ángulo de fase dentro de valores predeterminado
Transformadores mixtos: En este caso, los transformadores se diseñan para upel to núcleo vote on this combinación de los dos casos anteriores, un circuitoSign con de title alta precisión los circuitos de medición y uno o dos circuitos más, sus núcleos adecuados, par Useful con Not useful circuitos de protección.
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Descripción de los transformadores de corriente Los componentes básicos son:
Aislamiento externo: el aislamiento externo consta de una envolvente cerámica con línea de fuga lo suficientemente larga como para que ningún arco pueda contornear condiciones de contaminación, como lluvia, niebla, polvo, etc.
Aislamiento interno: puede variar según sus características constructivas. Un cas aquél en que las partes activas se moldean en resina de epoxy que las fija, las separa aísla, existiendo una cámara de aire entre el aislamiento externo de porcelana cuerpo de resina. Esta cámara se sella herméticamente con juntas de caucho nitrílico la rellena con aceite aislante o gas SF6.
Existe otro tipo constructivo, indicado para potencias de precisión elevadas y gra intensidades de cortocircuito, en que el aislamiento interno suele ser cartón pre impregnado en aceite para el conjunto de los núcleos, arrollamientos secundarios You're Reading a Preview bajante de los conductores que unen los arrollamientos secundarios con sus cajas de bo Esta bajante lleva incorporadaUnlock en elfullinterior sutrial. aislamiento una serie de pant access withde a free metálicas de forma cilíndrica, estando todo ello envuelto por un tubo metálico en fo decreciente, de forma cónica. Este conjuntoWith constituye un capacitor que permite un rep Download Free Trial uniforme de tensión a lo largo de toda la aislación interna. El aceite que se utiliza impregnar el cartón es desgasificado y filtrado, y cuando se rellena el transformador se bajo condiciones de vacío.
Los transformadores con aislamiento de cartón impregnado envote aceite suelen Sign up to on this title disponer depósito de expansión (donde va a parar el aceite sobrante cuando éste se calienta) e Useful Not useful extremo superior. Conviene indicar que la parte superior del transformador, donde se el conjunto del núcleo y arrollamiento secundario, está moldeada en resina epoxy, form una cabeza donde da cabida también al depósito de expansión de aceite. Este
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1.- Chapa con alto porcentaje de silicio. You're Reading a Preview
2.- Chapa de aleación ferromagnética a with base Unlock full access a freede trial.níquel (30% al 70%) de permeabilidad magnética y débil poder de saturación. Download With Free Trial
3.- Ídem anterior pero con gran poder de saturación. Sign up to vote on this title
Not useful Las chapas de las curvas 2 y 3 se llaman comercialmente Mu – Metal o Permalloy. Useful
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Con estos razonamientos en la elección del tipo de chapa para los núcleos se p comprender que se instalen núcleos separados cuando se desea tener en un m transformador un devanado secundario para medida y otro para protección.
Arrollamiento primario: es de pletina de cobre electrolítico puro, en barra pasante o formando varias espiras distribuidas por igual alrededor del núcleo. Existe la posibil de construir el arrollamiento partido con acceso a los extremos de cada parte para q base de realizar conexiones en serie o paralelo de las partes del arrollamiento, se pu obtener diferentes relaciones de transformación.
Arrollamiento secundario: es de hilo de cobre electrolítico puro, esmal uniformemente distribuido alrededor del núcleo. Existe la posibilidad de cambi relación de transformación por tomas secundarias. Es el arrollamiento que aliment circuitos de intensidad de los instrumentos de medida, contadores, y relés. You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.
Bornes terminales primarios: pueden ser de latón, bronce o aluminio, están am mente dimensionados y son de Download forma cilíndrica, planos With Free Trial o con tornillos.
Bornes terminales secundarios: son de latón y se hallan alojados en una caja de bo de baja tensión estanca. Sign up to vote on this title
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1. Diafragma. 2. Domo metálico. 3. Indicador de nivel de aceite. 4. Bornes terminales primarios.
5. Arrollamiento primar
6. Arrollamiento secund 7. Aislamiento de papel aceite. You're Reading a Preview
8. Aceite aislante.
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9. Bushing interno. Download With Free Trial
10. Soportes aislantes.
11. Aislador de porcelan
12. Conexiones secundar
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Not useful sujeción 13. Grampas aislador.
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DIMENSIONES EN MM Y PESOS EN KG
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kV 145 245
D1 525 525
H1
D2
D2
D3
H2
H3
(B)
(M)
(* )
590 590
700 150 110 2.240 2.720 700 You're 150 Reading 110 a Preview 2.960 3.440
L1
L2
Peso
Total 403 403
450 600
620 680
Unlock full access with a free trial.
(B) terminal tipo barra, (M) terminales redondos, (*) terminal tipo zapata. Download With Free Trial
PRECISIONES NORMALIZADAS EN TRANSFORMADORES DE CORRIENTE
Clase. 0.1 0.2 a 0.3
Utilización.
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Useful Not useful Aparatos para mediciones y calibraciones de laboratorio.
Mediciones de laboratorio y alimentaciones para los kilowatímetros hora
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REQUERIMIENTOS DE AISLACIÓN
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El nivel de aislación nominal del bobinado primario de un transformador de corrien está en relación con la máxima tensión permanente admisible de servicio del sistem (Um). Para bobinados comprendidos entre 3,6 kV o superiores, pero menores de 30 kV, el nivel de aislación nominal es determinado por las tensiones nominales resisti a frecuencia industrial e impulso de rayo y deben ser elegidas según la tabla 2 A de l IEC 60185/95. Tensión Máxima
Tensión Nominal Resistida
Permanente Admisible de Servicio Um kV
a Frecuencia Industrial (Valor Eficaz) kV
3,6
10
7,2
20
20 40 40
28
60 60
38
75 75
12 17,5
You're Reading a Preview
24
Unlock full access with50 a free trial.
36
70 Trial Download With Free
52 72,5 100 123 145
Tensión Nominal a Impulso de Ra Pico) kV
95 140
95 95 125 145 170 250 325
185 185
450 450 550 550
275
650
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Transformadores de Tensión Sheet Music
Un transformador de tensión es un dispositivo destinado a la alimentación de apar de medición y /o protección con tensiones proporcionales a las de la red en el punt el cual está conectado. El primario se conecta en paralelo con el circuito por contro el secundario se conecta en paralelo con las bobinas de tensión de los difere aparatos de medición y de protección que se requiere energizar. Cada transformado tensión tendrá, por lo tanto, terminales primarios que se conectarán a un par de fase una fase y tierra, y terminales secundarios a los cuales se conectarán aquellos aparat En estos aparatos la tensión secundaria, dentro de las condiciones normale operación, es prácticamente proporcional a la tensión primaria, aunque ligeram desfasada.
Desarrollan dos funciones: transformar la tensión y aislar los instrumentos protección y medición conectados a los circuitos de alta tensión. En esta definición tan amplia quedan involucrados los transformadores de tensión consisten en dos arrollamientos realizados sobre un núcleo magnético y transformadores de tensión que contienen un divisor capacitivo. A los primeros llamaremos en adelante "Transformadores de Tensión Inductivos" y a los segun "Transformadores de Tensión Capacitivos". You're Reading a Preview
Es de hacer notar que estas denominaciones no ason Unlock full access with free de trial.uso universal, pero considera que son las que mejor se adaptan a la Norma IRAM 2271, que incluye a los disposi con divisor capacitivo. Estos Download transformadores fabrican para servicio interi With Freese Trial exterior, y al igual que los de corriente, se fabrican con aislamientos de resinas sinté (epoxy) para tensiones bajas o medias de hasta 33 kV, mientras que para altas tensi se utilizan aislamientos de papel, aceite, porcelana o con gas SF6. Generalidades
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Un Transformador de Tensión Inductivo (TT) consiste en un arrollamiento primar un arrollamiento secundario dispuestos sobre un núcleo magnético común.
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La tensión nominal secundaria de un TT depende del país en el se utilice, pero en le República
Argentina se ha normalizado en 100 V, 110 V, o en 200 V y 220 V para la aplicació circuitos secundarios extensos, para transformadores usados entre fases. Para transformadores usados entre fase y tierra, las tensiones secundarias nomin son aquellas divididas por 1,73.
El tamaño de los TT está fundamentalmente determinado por la tensión del sistema y la aisl del arrollamiento primario a menudo excede en volumen al arrollamiento mismo. Un TT estar aislado para soportar sobretensiones, incluyendo tensiones de impulso. Si se debe lo
eso con un diseño compacto, la tensión debe estar distribuida uniformemente a tr del arrollamiento, lo cual requiere una distribución uniforme de la capacidad arrollamiento o la aplicación de apantallado electrostático.
Un TT convencional tiene, en la mayoría de los casos, un solo arrollamiento primario, aislación presenta grandes problemas para tensiones superiores a 132 kV. Esos problema solucionados con los TT en cascada repartiendo la tensión primaria en varias etapas separad
En la figura se muestra un corte esquemático de un TT monofásico para redes de 13 , de la marca Trench. You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.
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En la figura se muestra esquemáticamente la disposición de un en cascada, que en realidad está constituido por va transformadores individuales cuyos arrollamientos primarios e conectados en serie.
Cada núcleo magnético tiene el arrollamiento primario (P) repa en dos lados opuestos, mientras que el arrollamiento secundari consiste en un solo bobinado colocado únicamente en la úl etapa.
Los arrollamientos de acoplamiento (C), conectados entre et proveen los circuitos para la transferencia de Amper - vu entre ellas y aseguran que la tensión se distribuya igualment los distintos arrollamientos primarios. You're Reading a Preview
El potencial de los núcleos y de los arrollamientos de acoplamien Unlock full access with a free trial. fijado a valores predeterminados conectándolos a puntos seleccion del primario. De ese modo, la aislación de cada arrollamiento sólo ser suficiente para laWith tensión en aquel arrollamiento Download Freedesarrollada Trial
La aislación entre etapas se consigue mediante el soporte conjunto de los transformadores individuales, el cual también ser capaz de soportar la plena tensión primaria.
to vote on this title de Tens Como se verá más adelanteSign losupTransformadores
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Capacitivos fueron desarrollados debido al alto costo de l Transformadores de Tensión Inductivos, principalmente
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1 Tapa o domo
2 Borne terminal primario 3 Vinculo interior de alta tens 4 Anillo equipotencial para a efecto corona 5 Núcleos magnéticos y bobin 6 Aislador porcelana superior 7 Barras aislantes que soport los núcleos 8 Soporte metálico de la unid superior 9 Conexiones de baja tensión entre las dos unidades 10 Indicador nivel de aceite 11 Envolvente de aluminio 12 Aislador porcelana inferior 13 Conexiones secundarias You're Reading a Preview 14 Grampas de fijación del ais Unlock full access with a free trial. inferior a la base
Download With Free Trial 15 Caja de bornes secundarios
16 Bornes secundarios 17 Base metálica
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Comportamiento estacionario
En la figura se puede ver esquemáticamente la conexión de un TT a la red y a su carga. Si bien que esa forma de conexión es similar a la de un transformador de potencia, los requerimie totalmente distintos. En efecto, en un TT se plantea la necesidad que la tensión de salida, apli carga, sea una réplica de la tensión de entrada dentro de un rango especificado. Con esa final caídas de tensión en los arrollamientos deben ser pequeñas y la densidad de flujo magnét núcleo debe ser establecida muy por debajo de la densidad de saturación, de modo que la c
de excitación sea baja y la impedancia de excitación sea sustancialmente constante de rango de variación de la tensión primaria que corresponda a la variación esperada, inc algún grado de sobretensión. Eso implica que la relación tamaño - carga de un TT es mayor que en un transformador de potencia. Por otra parte, la relación corriente de ex - corriente de carga también resulta mayor que en un transformador de potencia.
You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.
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Descripción de los transformadores de tensión
vote on this title Los transformadores de tensión no difieren en muchoSign deup losto transformadores de pot cuando a elementos constructivos básicos se refiere. Los componentes Useful Not useful básicos siguientes:
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Núcleo: Los transformadores de tensión, tanto de medida como de protección, se con con núcleos de chapa magnética de gran permeabilidad y de rápida saturación que ma constante la relación de transformación y la precisión cuando la tensión en el arroll primario se mantiene por debajo de 1,2 veces la tensión nominal.
La razón del uso de estos núcleos se basa en que en un sistema eléctrico la tensión no p grandes variaciones (caso contrario a la corriente) y no se hace necesaria la utiliza núcleos de gran permeabilidad y saturación débil o lenta, los cuales mantienen la rela transformación para valores muy superiores a la tensión nominal del primario, ademá de núcleos de saturación débil ocasionaría que ante la presencia de sobretension arrollamiento primario, éstas se transferirían al secundario con el consecuente daño a conectado al mismo.
Arrollamientos: Son de hilo de cobre electrolítico puro, esmaltado de clase H. Se bob capas de ejecución antirresonante para la distribución uniforme de las sobrete transitorias. Las capas de papel intermedias se disponen de modo que las tension espiras no sobrepasen valores controlados. Bornes terminales primarios: Son de latón o bronce, y de forma cilíndrica. You're Reading a Preview
Bornes terminales secundarios: Son de latón y se hallan alojados en una caja de bornes Unlock full access with a free trial. tensión estanca. Download With Free Trial
Parámetros y definiciones de los transformadores de tensión
- Transformador de tensión no puesto a tierra: Es el transformador monofási arrollamiento primario no se halla conectado entre fase y tierra, sino entre dosfases. Sign up to vote on this title Se emplea en tensiones hasta 36 kV.
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- Circuito secundario: Circuito exterior alimentado por el arrollamiento secundari transformador de tensión.
- Tensión primaria nominal: Es el valor de la tensión que figura en la designa transformador, de acuerdo con la cual se determinan sus condiciones de funcionamien
- Tensión secundaria nominal: Valor de la tensión secundaria que figura en la designa transformador, de acuerdo con la cual se determinan sus condiciones de funcionami tensión secundaria nominal para los transformadores monofásicos utilizados e monofásicas o montados entre fases de redes trifásicas, es de 110 V.
- Relación de transformación real: Es el cociente entre la tensión primaria real y la secundaria real.
- Relación de transformación nominal: Es el cociente entre la tensión primaria nom tensión secundaria nominal.
- Error de tensión: Error que el transformador You're Reading aintroduce Preview en la medida de una tensió proviene del hecho de que la relación de transformación real no es igual a la rela Unlock full access with a free trial. transformación nominal. Dicho error viene expresado por la fórmula: Download With Free Trial
Error de tensión % = k n . U S - U p . 100
U p
on this primaria title Donde: k n es la relación de transformación nominal, Sign U p..up estolavote tensión real, Useful Not useful tensión secundaria real correspondiente a la tensión U P de la medida. en las condiciones
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- Carga: Admitancia del circuito secundario, expresada en Siemens, con indicación del potencia. No obstante, la carga se expresa normalmente por la potencia aparente absorbida con un factor de potencia especificado y bajo la tensión secundaria nominal.
- Carga de precisión: Valor de la carga en la que están basadas las condiciones de precisión.
- Potencia de precisión: Valor de la potencia aparente en VA, con un factor de p especificado, que el transformador suministra al circuito secundario a la tensión sec nominal cuando está conectado a su carga de precisión. Los valores normales de la pot precisión para un factor de potencia de 0,8 son: 10 - 15 - 25 - 30 - 50 -75 -100 - 150 - 400 - 500 VA. Los valores preferentes son los que están en cursiva.
- Frecuencia nominal: Valor de la frecuencia en la que serán basadas todas las especifi y que será de 50 Hz.
- Placa de características: Los transformadores de tensión deben llevar una p características, indeleble, en la que deben figurar, las siguientes indicaciones según no 60186. You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.
Nombre del constructor o cualquier otra marca que permita Download With Free Trial su fácil indicación. Número de serie y designación del tipo.
Tensiones nominales primaria y secundaria en voltios.
Frecuencia nominal en Hz.
Useful Not useful Potencia de precisión y clase deprecisión correspondiente.
Tensión más elevada de la red.
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Transformadores de tensión para medida: Son los concebidos para alimentar equ medida. Una de sus características fundamentales es que deben ser exactos en las cond normales de servicio. El grado de exactitud de un transformador de medida se mide por su precisión , la cual nos índica en tanto por ciento el máximo error que se comete en la me norma IEC especifica que la clase o precisión debe mantenerse cuando la tensión que se apl arrollamiento primario se encuentre comprendida en un rango que va del 80 al 120 tensión primaria nominal, asimismo también debe mantenerse dicha precisión cuando conectada al secundario del transformador esté comprendida entre el 25 y el 100 % de nominal y con un factor de potencia de 0,8 inductivo. Las clases de precisión normales par monofásicos para medidas son:
0,1 – 0,2 – 0,5 – 1,0 – 3,0
Transformadores de tensión para protección: Son aquellos destinados a alimentar protección. Si un transformador va a estar destinado para medida y protección, se co normalmente con dos arrollamientos secundarios, uno para medida y otro para pro compartiendo el mismo núcleo magnético, excepto que se desee una separación galván esta razón, en la norma IEC, se exige que los transformadores de protección cumpla clase de precisión de los transformadores de medida. You're Reading a Preview
Límites de error de tensión y deUnlock ángulo de fase full access with a free trial. Download With Free Trial
El error de tensión y de defasaje a la frecuencia nominal no debe superar los valores de tabla V de la IEC. Clases de Precisión de los Transformadores de Tensión. Sign up to vote on this title
Clase de
Límites de
precisión 0,1
tensión
0,8 – 1,2 Un
Error de tensión % ±0,1
useful Angulo de error de error Useful Not Angulo en minutos centirradiane
±5
±0,15
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Requerimientos adicionales para transformadores de tensión para protección
Todos los TT destinados a protección deben cumplir con alguna de las clases de p definidas en la tabla anterior, y además deben ser de una de las clases de precisión de en el párrafo 30.1 de la IEC.
Las clases de precisión normales de TT para protección son “3P” y “6P”, y los mismo de error de tensión y de defasaje son normalmente aplicables tanto al 5% de la Un co tensión correspondiente al factor de tensión nominal. A 2% de la Un, los límites de er llevados al doble de aquellos válidos al 5% de la Un.
Clases de Precisión de los Transformadores de Tensión para Protección. Clase de precisión
3P 6P
Error de
Angulo de error en
tensión % ±3,0 ±6,0
minutos
Angulo de error en centirradianes
±120 ±240
±3,5 ±7,0
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Unlock full access with a free trial.
El error de tensión y de ángulo deDownload fase a la frecuencia nominal no deben sobrepasar los With Free Trial de la tabla a 5% de la Un y al producto de la Un por el factor de tensión nominal
(1,2 – 1,5 ó 1,9) y para toda carga comprendida entre el 25% y el 100% de la carga nom con un factor de potencia 0,8 inductivo. Sign up to vote on this title
- VOLTMETRO ELECTROSTATICO
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Por ejemplo, al medir la distribución de tensión sobre una superficie dieléctrica, cualqu técnica de medición que requiere la transferencia de carga, sin importar lo pequeña qu modificar o destruir los datos reales. En la práctica, una sonda de canon de control electrostático se coloca cerca (1 mm a 5 mm) a la superficie a medir y el cuerpo de la sonda se conduce para el mismo potencial que el desconocido medida por un circuito electrónico. Con ello se consigue una medición de alta precisión que es prácticamente insensible a las variaciones en las distancias sonda a la superficie. La técnica también evita arco más entre la sonda y la superficie medida en la medición de alto voltaje.
La diferencia entre un voltímetro y un medidor de campo electrostático es la precisión medida 5% frente a más de un 50% en un medidor de campo, la menor oscilación de la al variar la distancia, la capacidad de medir carga electrostática en zonas muy pequeña por ejemplo, (un medidor de campo no puede medir carga en superficies inferiores a 1 diámetro) y la capacidad de medir diferencias de carga en una misma superficie. Finalm gracias a su diseño el voltímetro permite realizar mediciones en superficies donde el m de campo no puede. Precisión de la medida 5% , poca oscilación de la medida al variar distancia, capacidad de medir carga electrostática zonas muy pequeñas, 5 mm por e You're Reading a en Preview capacidad de medir diferencias de carga en una misma superficie. El voltímetro podría Unlock full access with a free trial. 6.750 Voltios y +5.000 Voltios al lado. Gracias a su diseño el voltímetro permite realiza mediciones en superficies donde el medidor de campo no puede. Download With Free Trial
La tecnología de este tipo de medidores se ajusta a los criterios de trazabilidad conform NIST (Nacional Institute of Standards and Technology). Esta gama de instrumentos util un sensor de dimensiones muy reducidas cuyo diseño les proporciona la flexibilidad ne para realizar ensayos en infinidad de ubicaciones donde los medidores de campo electrostático no pueden llegar dado el tamaño de su sensor. Asimismo las dimensione Sign up to vote on this title del sensor también le permiten tener una resolución espacial mayor de manera que pu Useful Not useful realizar lecturas en superficies pequeñas.
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- VOLTMETRO DE ESFERAS
El Voltmetro de esferas, fue utilizado durante mucho tiempo como instrume determinación de la tensión.
Mientras la distancia entre las superficies de las esferas es del orden del diámetro, el ca la proximidad del eje (que une los centros) es sensiblemente uniforme, cuando e alcanza el valor critico se produce la descarga. Para cada valor de distancia e superficies de las esferas, se produce la descarga para un valor determinado de aplicada, se mide la distancia entre esferas, y en una tabla se determina la tensión.
La norma ANSI/IEEE Standard 4-1995, define al voltmetro de esferas como "un dis constituido por dos electrodos metálicos, esféricos y de igual diámetro, donde la dista los separa es regulada a voluntad". Al aplicar entre dichas esferas un potencial, la des cierta distancia de ruptura- ocurre a un valor de tensión predeterminado. En la pr impulso, este valor es el voltaje pico de la onda o nivel básico de aislamiento (BIL) del e ensayar. La disposición física de las esferas se hace vertical u horizontalmente, como la Figura: You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.
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Las superficies equipotenciales son esféricas, sus centros están ubicados sobre la simetría, un par de estas superficies puede representar las esferas reales, al hacer esto que las cargas puntuales usadas para calcular, no son concéntricas a estas esferas.
Las dimensiones mostradas son las distancias exigidas a los soportes y bases de las donde A y B son las distancias mínimas a tierra (clearances) del Voltmetro cualquier objeto circundante. Cabe destacar, que para espacios interelectródicos peq ubicación de cualquier objeto a tierra en la vecindad del Voltmetro no considerablemente la medición, pero a espacios entre esferas más grandes la prese superficies tales como paredes -incluso a la distancia B- tiene un importante efecto. L 1 muestra las separaciones mínimas y máximas que debe tener el espinterómetro re cualquier objeto ubicado en las cercanías.
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Tabla 1. Distancias de las esferas hacia cualquier objeto.
Adicionalmente, en la Tabla 2 se encuentra un extracto de las calibraciones para imp Sign up to on this tensión tipo atmosférico 1,2/50 µs de polaridad negativa alvote 50% de title la tensión dis Válidas para las siguientes condiciones ambientales: Useful Not useful
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Tabla 2.- Separación de las esferas con una de éstas puesta a tierra.
Errores de la Medición.
Las mediciones de impulsos de voltaje están generalmente sujetas a considerables causados por contaminación en el aire (polvo y otras partículas) y alrededor o en cont las esferas (polvo, grasa, etc.); por lo que los valores entre paréntesis en la Tabla 2 -d para espaciamientos superiores aYou're 0,5D-Reading poseenaun error de ±5% si las distancias má Preview tierra de la Tabla 1 son respetadas. El error de los demás valores se ubica en ±3% . Unlock full access with a free trial.
Electrodos de Esferas.
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Los requerimientos en cuanto a las dimensiones y montaje de las esferas que consti Voltmetro establecen que las mismas deben ser construidas de tal manera que sus sup sean lisas, libres de irregularidades (en especial en los puntos de ruptura dieléctrica curvatura sea lo más uniforme posible y además limpias y secas. Asimismo, Sign up to vote on this title el diámet esfera medido entre dos puntos cualesquiera de su superficie noNot debe exceder el 2 Useful useful valor nominal.
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- DIVISORES DE TENSION
Un divisor de tensión consiste de dos impedancias en serie, generalmente diferentes, la tensión a medir se aplica entre las terminales extremas y un instrumento de medición s conecta entre la terminal intermedia y la terminal extrema (conectada a tierra). el braz de alta tensión es la impedancia que soporta generalmente la mayor parte de la tensión El brazo de baja tensión es la impedancia que generalmente soporta la menor parte de tensión y en las terminales de está se conecta el aparato de medición. Los divisores generalmente se clasifican en los siguientes tipos: a) Divisor resistivo
Básicamente, un divisor de tensión resistivo no es mas que un par de resistencias pu serie, de forma que la primera provoca una caída de tensión y por lo tanto, la tensión d se vera reducida. You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.
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Imagen : Divisor de tensión resistivo.
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b) Divisor resistivo blindado
El brazo de alta tensión de un divisor resistivo blindado consiste de un resistor, provist de uno o varios blindajes con objeto de nulificar el efecto capacitivo de este divisor hacia otros objetos y hacia tierra. c) Divisor capacitivo
Además del ya mencionado divisor de tensión resistivo, podemos conseguir el mismo efecto con un divisor de tensión capacitivo, en cuyo caso, y como ya imaginarás, utilizaremos dos condensadores.
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Imagen : Divisor de tensión capacitivo.
de la Al igual que en el caso anterior, podemos obtener la Sign tensión de salida en función up to vote on this title entrada y de las capacidades de ambos condensadores; basta con aplicar los concept Useful Not useful ley de Ohm y asociación de condensadores.
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d) Divisor mixto.
El brazo de alta tensión de un divisor mixto, está constituido por resistores y capacitore en paralelo. * Por razones de seguridad se recomienda que la terminal inferior del brazo de baja tensión, sea conectada firmemente a tierra. NOTA: Existen divisores que están fuera de estas clasificaciones.
El brazo de baja tensión de los divisores, debe tener características similares al brazo d alta tensión (por ejemplo: resistor, capacitor o elemento mixto).
Cada uno de los divisores de los tipos anteriores pueden presentar impedancias parási que afectan la respuesta. Estas impedancias son, en general, las inductancias en serie y la capacitancia a tierra y a estructuras próximas que están a potencial de tierra o a otra potenciales. You're Reading a Preview
RELACIÓN DE IMPEDANCIA DE UN DIVISOR
Unlock full access with a free trial.
With Free Trial en serie, a la impedancia Es la relación de la impedancia deDownload los dos brazos conectados del brazo de baja tensión. Para determinar la relación debe tomarse en cuenta la impedancia del cable y del instrumento de medición.
La relación de impedancia usualmente se expresa junto con la gama de frecuencias dentro de la cual es aproximadamente constante. ParaSign divisores resistivos, la relación d up to vote on this title impedancia generalmente se determina mediante una medición con corriente directa.
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- SHUNTS O DERIVADORES
Un derivador para medición usualmente tiene dos pares de terminales. Un par se usa para conectarlo en serie con el objeto de prueba y el otro para medir la tensión a través de la derivación por medio de un instrumento apropiado de medición.
La respuesta del derivador debe ser tal que e l valor instantáneo de la tensión en el instrumento de medición sea proporcional dentro de los limites razonables a la corrien en el derivador, se encuentra en un resistor no inductivo. RESISTENCIA DE UN DERIVADOR
Es la relación de la tensión en las terminales, donde se conecta el instrumento y la corriente que circula entre las terminales de corriente. Para determinar el valor, deb tomarse en cuenta la resistencia del cable y la del instrumento de medición. El valor de la resistencia generalmente se obtiene por la aplicación en el circuito de una fuente corriente directa. CARACTERÍSTICAS DE CONSTRUCCIÓN Y RESPUESTA DE DERIVADORES TUBULARES You're Reading a Preview
En la figura 6 se muestran algunos ejemplos de derivadores tubulares para la med Unlock full access with a free trial. corrientes de impulso. Download With Free Trial
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