esMEDICIÓN DE AISLAMIENTO EN MAQUINAS DE INDUCCIÓN Y TRANSFORMADORES
JOSE LUÍS GARCÍA JORDY VILLAMIL ARMANDO FIELD
PROFESOR ING. MG. MARÍA CLAUDIA ROMERO MEDICIONES E INSTRUMENTACIÓN
UNIVERSIDAD DE LA COSTA C.U.C FACULTAD DE INGENIERÍA BARRANQUILLA 2012
INTRODUCCIÓN: El aislamiento eléctrico se degrada con el paso del tiempo o por algunos factores de operación ya sea de maquinas o motores de inducción y en transformadores. La medida periódica de este factor es determinante en el mantenimiento predictivo de maquinas eléctricas, para así llevar un mejor control de los diferentes componentes eléctrico más críticos. Pero cuando hablamos de equipos muy costosos, y/o para media o alta tensión, lo que generalmente se recomienda es comparar con las lecturas registradas del megohmetro con otras realizadas anteriormente para poder ver una tendencia y prescribir las acciones correctivas. Otros problemas del aislamiento en maquinas eléctricas se deben normalmente a instalaciones realizadas de forma incorrecta, a contaminación ambiental, al esfuerzo mecánico o a la antigüedad de elementos de una parte o toda la instalación; por lo que es importante importante incluir estas mediciones en el plan de mantenimiento, o hacerlas durante la instalación para cuestiones de seguridad.
OBJETIVOS.
Objetivo general:
Conocer los diferentes procedimientos de medición del aislamiento en máquinas eléctricas.
Objetivos específicos:
Reconocer el procedimiento para la medición de aislamiento en motores de inducción. Reconocer el procedimiento para la medición de aislamiento en transformadores. Conocer las diferentes clases de aislamiento. Interpretar el funcionamiento de los aparatos de medida MEGGER.
FACTORES QUE AFECTAN LA MEDIDA DE AISLAMIENTO: Se debe recordar que la medida de resistencia (de aislamiento) puede ser determinada por el voltaje aplicado y la corriente resultante:
Hay un número de factores que afectan la corriente, incluyendo temperatura del aislamiento y humedad como es bien sabido. Ahora vamos a considerar la naturaleza de las corrientes a través del aislamiento y el efecto del voltaje aplicado La corriente a través y a lo largo del aislamiento está compuesta en parte por una corriente relativamente estable por los caminos de fuga sobre la superficie del aislamiento1. Eléctricamente, también fluye a través del volumen (cuerpo) del aislamiento. Realmente la corriente total está formada por tres componentes.
corriente de carga capacitiva Corriente que arranca muy alta y cae después de que el aislamiento ha sido cargado al voltaje total. (En la misma forma como fluye el agua en el jardín cuando Ud. da la primera vuelta a la llave de la manguera).
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JOSÉ M. BURBANO. medida de la resistencia del aislamiento (MEGGER). Universidad Universidad nacional. Pag. 3. Bogotá 2011.
corriente de absorción. También es una corriente, inicialmente alta, pero luego cae (por razones discutidas más adelante en el método Tiempo - Resistencia).
corriente de conducción o de fuga. Una corriente pequeña esencialmente estable que fluye a través y sobre el aislamiento.
AISLAMIENTO EN MOTORES. Se aplica en:
Máquinas síncronas
Máquinas de inducción
Máquinas de CC (corriente contínua)
Condensadores síncronos.
La norma ANSI/IEEE 43-2000 indica la tensión de c.c. que se debe aplicar a la prueba de aislamiento (basada en los potencia de la máquina, y durante un minuto) y los valores mínimos aceptables de la resistencia de aislamiento para los bobinados de las máquinas rotatorias para CA y CC (es decir, la resistencia medida al cabo de un minuto).
La siguiente tabla proporciona las guías para el voltaje de c.c. que será aplicado durante una prueba de resistencia de aislamiento 2.
Voltaje (V) del bobinado (V es la tensión entre fases para maquinas trifásicas y monofásicas, y la tensión nominal para maquinas de c.c. o bobinados de campo) <1000
Voltaje que se aplicará en la prueba de aislamiento
1000-2500
500-1000
2501-5000
1000-2500
5001-12000
2500-500
>12000
5000-10000
500
Tabla 1.
P rocedim roc edimiento iento medida medida de aislam ais lamiento iento en motores motores:: Conexión medida de aislamiento.
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Ing. Alberto Mikalaiunas. Mikalaiunas. Mantenimiento Mantenimiento Preventivo de Motores Motores Eléctricos Eléctricos (parte 2). Pruebas de Resistencia de aislamiento. Disponible en: http://www.elistas.net/cgi-bin/eGrupo http://www.elistas.net/cgi-bin/eGruposDMime.cgi?K9 sDMime.cgi?K9D9K9Q8L8xumopx D9K9Q8L8xumopxC-qjdC-qjduluCRQWRCvthCnoqdy-qlhhyCTYWUhfb7.
1. Hacer el pare de motor, y dejar que repose a la temperatura ambiente. 2. Conseguir un aparato de medida MAGGER. 3. Desembornamos todos los cables de alimentación y puentes y dejamos las salidas de las bobinas al aire.
4. Se cortocircuitan las salidas entre sí. 5. Aplicamos la pinza activa del MEGGER al grupo y la de tierra la conectamos a una tierra accesible de la carcasa del motor.
6. Para medir el aislamiento entre fases habrá que soltar todo el grupo y cortocircuitar solamente las 2 salidas del devanado de cada fase, es decir u1 con u2, v1 con v2 y w1 con w2 .
7. Se aplica la pinza activa del MEGGER en un grupo y la otra en otro, y medimos. Esto lo hacemos con las 3 combinaciones posibles: u1-u2 con v1-v2, v1-v2 con w1-w2 y u1-u2 con w1-w2.
8. Los valores que han de dar deben ser de al menos 1 megohmio por kV, es decir, para motores normales de 380V o 440V será de 1 megohmio .
AISLAMIENTO EN TRANSFORMADORES. Las pruebas de aislamiento en transformadores están estandarizadas según la norma IEEE std C57.12.90 - 1993, numeral 10.11 en cuanto al procedimiento. Pero los datos que se obtengan son los que determinan la aceptación según la experiencia de la práctica 3. Con esta prueba se tratará de establecer el estado de los aislamientos del transformador en cuanto a secado y posibles contaminaciones por elementos extraños tales como polvo o partículas polares libres en el aceite (en los casos de transformadores inmersos en este). Procedimiento medida de aislamiento en transformadores:
1. Se deben cortocircuitar las salidas de alta tensión entre sí y las de baja tensión entre sí. El tanque debe conectarse a tierra.
Conexión de transformadores monofásicos y trifásicos para medida de aislamiento.
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JOSÉ M. BURBANO. medida de la resistencia del aislamiento (MEGGER). Universidad nacional. Pag. 8. Bogotá 2011.
2. Una vez preparado el transformador se procederá a conectar los terminales del equipo de prueba MEGGER a este, entre el devanado de AT y el de BT, mientras el tanque permanece aterrizado.
3. De acuerdo a las instrucciones de manejo del equipo, se procederá a aplicar el mismo nivel de tensión declarado por el fabricante en el protocolo de pruebas, dejando estabilizar la aguja hasta que haya transcurrido un minuto, tiempo después del cual se tomará la lectura que indique el MEGGER. Esta lectura se comparará contra el protocolo de pruebas suministrado por el fabricante.
4. Para medidas de aislamiento entre alta tensión y tierra, se procede de la misma manera. Las puntas o terminales de prueba del equipo se conectarán entre el devanado de ALTA TENSION y el TANQUE del transformador el cual, en este caso será nuestra tierra. Se debe aplicar una tensión igual a la declarada en protocolo. La medida se tomará después de transcurrido un minuto desde la energización. El resultado obtenido se comparará contra el protocolo de pruebas del transformador.
5. Para medidas de resistencia de aislamiento entre baja tensión y tierra, se procede con las mismas conexiones, se conectarán los terminales del equipo de prueba entre el devanado de BT y el tanque, el cual deberá estar aterrizado. Se energiza aplicando una tensión igual a la declarada por el fabricante en el protocolo, y se toma la lectura después de transcurrido un minuto.
6. Bajo ninguna condición se debe efectuar esta prueba cuando el transformador está bajo condiciones de vacío (en los casos de secado dentro del tanque).
Conexión alta vs baja-MEGGER
Conexión baja vs alta + tierra- MEGGER
Conexión alta vs baja + tierra- MEGGER
CLASES DE AISLAMIENTO. La función principal del aislamiento en las maquinas eléctricas consiste en separar partes que se encuentran a diferentes potenciales (conductores entre sí, con respeto a la cascara, a las chupas magnéticas, etc.) 4. la calidad del aislamiento determina la confiabilidad de la operación de la maquina, puesto que su sensibilidad es mas susceptible, en especial a temperaturas altas. Las clases de aislamientos vienen dadas por las temperaturas de operación antes de la degradación. Esto se resume en la siguiente tabla: Clase de aislamiento
Y
A
E
B
F
H
C
Tmax (°C)
90
105
120
130
155
180
>180
CLASE A: comprende materiales fibrosos, a base de celulosa o seda (típicamente) saturados con líquidos aislantes y otros materiales semejantes, La temperatura característica es de 105 grados centígrados.
CLASE E: comprende algunas fibras orgánicas sintéticas y otros materiales, su temperatura característica es e 120 grados centígrado.
CLASE B: comprende materiales a base de poliéster y polimídicos aglutinados con materiales orgánicos o saturados con éstos. La temperatura característica de esta clase es de 130 grados centígrados.
4
Manés Fernández Cabanas, Manuel García Meler. Técnicas para el mantenimiento y diagnostico de máquinas eléctricas rotativas. Pag. 26. 1998.
CLASE F: comprende materiales a base de mica, amianto y fibra de vidrio aglutinados con materiales sintéticos, en general siliconados, poliesters o epóxidos. Temperatura característica de 155 grados centígrados.
CLASE H: comprende materiales a base de mica, asbestos o fibra de vidrio aglutinados típicamente con siliconas de alta estabilidad térmica, presentando una temperatura característica de 180 grados centígrados.
CLASE C: comprende la mica, vidrio, cerámica y cuarzo sin aglutinante; temperatura característica superior a 180 grados centígrados.
MEDIDOR DE AISLAMIENTO MEGGER. El probador de aislamiento MEGGER es un instrumento pequeño y portátil que le da una lectura directa de la resistencia de aislamiento en ohms o megaohms. Para un buen aislamiento, la resistencia se lee generalmente en el rango de los megaohms. Es esencialmente un medidor de resistencia de alto rango (óhmetro) con un generador de corriente directa interconstruido. Este medidor es de construcción especial con bobinas de corriente y bobinas de voltaje que permiten que los ohms verdaderos se puedan leer directamente, independientemente del voltaje aplicado. Este método no es destructivo; es decir, no ocasiona deterioro del aislamiento. 5
5
MEGGER pruebas de aislamiento. La guía completa para pruebas de aislamiento. Pag 6. Dallas, Texas 2000.
Medidor de aislamiento MEGGER serie MIT300:
Digital o Analógico: todos los instrumentos Megger MIT300,
MIT310
y
MIT320 se
caracterizan por el afamado visor (display) Digital/Análogo. Sus grandes caracteres de 20mm de alto permiten una lectura muy clara, combinado con un arco analógico para sentir un instrumento análogo, con una verdadera
respuesta
análoga.
El Megger MIT310A tiene un visor tipo medidor de bobina móvil, para quienes prefieren una aguja móvil real. Imágenes en negro sobre un fondo blanco proveen un alto contraste, aún en condiciones de iluminación insuficiente. Principios de funcionamiento para mediciones de aislamiento:
Inicialmente debe tenerse en cuenta las normas de seguridad planteadas por el fabricante.
Las pruebas de aislamiento se realizan a voltajes de c.c. altos y podría ser peligroso si se tocan. Siempre observe las precauciones de seguridad al realizar una prueba de aislamiento, y asegúrese de que se observen todas las precauciones necesarias de salud y seguridad.
Las mediciones de aislamiento se realizan a 250 V, 500 V o 1000 V.
Las pruebas de aislamiento aplican un voltaje conocido al circuito que se desea probar y miden la corriente de fuga resultante.
El circuito que se desea probar debe estar completamente desenergizado y aislado antes de realizar las conexiones de prueba.
Encienda el instrumento seleccionando el rango de 250 V, 500 V o 1000 V [MΩ] deseado.
Conecte los cabezales medidores de prueba al circuito aislado que desea probar.
Pulse y mantenga pulsado el botón [TEST]. Espere hasta que el visor se estabilice y muestre el valor de aislamiento. El visor continuará mostrando el valor de la lectura durante unos pocos segundos después de haber soltado el botón.
Suelte el botón [TEST] antes de retirar las conexiones de prueba (para permitir que el instrumento descargue el circuito que se está probando). Si el visor muestra VOLTS, aguarde.
Al finalizar la prueba, coloque el interruptor en posición “OFF” para
desconectarlo. También, al cabo de un período de inactividad, el instrumento se desconecta automáticamente.
Esquema de conexión.
Equipo de prueba de aislamiento de alta tensión
Equipo de prueba de dieléctrico de CD - 70, 120 y 160 kV _ Diseño liviano aislado en aire _ Módulo separado de alta tensión para máxima seguridad del operador _ Rectificación filtrada de media onda iguala el rendimiento rendimiento de costosos equipos de rectificación de onda completa.
Los equipos de prueba Megger de alta tensión de CD de 70, 120 y 160 kV proporcionan pruebas confiables, portátiles de una amplia variedad de sistemas de aislamiento. Aplicaciones comunes incluyen prueba de aislamiento de motores, tableros, aisladores, extensiones de brazo y canastas de carros canasta y transformadores. Además se pueden ejecutar pruebas de alta tensión de CD como pruebas de aceptación de cables de potencia eléctrica PILC y EPR. Está disponible una pértiga opcional de puesta a tierra de descarga de alta tensión, para ayudar a acelerar la descarga de muestras altamente capacitivas. 6
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MEGGER. Catálogo Condensado de Potencia 2008. Instrumentos de Pruebas Eléctricas y Medición. Pág. 7. 2008
BIBLIOGRAFÍA. JOSÉ M. BURBANO. Medida de la resistencia del aislamiento (MEGGER). Universidad nacional. Bogotá 2011.
Ing. Alberto Mikalaiunas. Mantenimiento Mantenimiento Preventivo de Motores Eléctricos (parte 2).
Pruebas
de
Resistencia
de
aislamiento.
Disponible
en:
http://www.elistas.net/cgi-bin/eGruposDMime.cgi?K9D9K9Q8L8xumopxC-qjduluCRQWRCvthCnoqdy-qlhhyCTYWUhfb7.
Manés
Fernández
Cabanas,
Manuel
García
Meler.
Técnicas
para
el
mantenimiento y diagnostico de máquinas eléctricas rotativas. 1998.
MEGGER pruebas de aislamiento. La guía completa para pruebas de aislamiento. Dallas, Texas 2000.
Principios de funcionamiento, tomado del manual del usuario. MEGGER, Serie MIT300 Probadores de aislamiento y continuidad. continuidad . Pag. 1, 12. Inglaterra 2010 .
MEGGER. Catálogo Condensado de Potencia 2008. Instrumentos de Pruebas Eléctricas y Medición. 2008.
