informe n°4 resistencia de aislamiento

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA E.A.P DE INGNERÍA ELÉCTRICA

LABORATORIO DE MEDIDAS ELÉCTRICAS II INFORME N°4 : RESISTENCIA DE AISLAMIENTO AUTOR: OCHOA GUEVARA GIANCARLO 10190234

CIUDAD UNIVERSITARIA, SEPTIEMBRE DEL 2015

Laboratorio de Medidas Eléctricas II 

EXPERIMENTO N°4:

RESISTENCIA DE AISLAMIENTO I.

OBJETIVO El objetivo de esta experiencia es:  



II.

Utilizar adecuadamente el instrumento MEGGER para la medición del aislamiento, Medir el aislamiento por medio de un voltímetro y amperímetro, utilizando una fuente de tensión continua. Verificar el aislamiento por medio de un método práctico.

FUNDAMENTO TEÓRICO El estado de aislamiento de las instalaciones, equipos y máquinas eléctricas en general, según las normas, debe ser verificado. En el caso de las instalaciones eléctricas, por ejemplo debe ser probado por quien lo ha realizado antes de que dicha instalación sea puesto en servicio. 

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La prueba debe ser realizada entre todos los conductores no puestos a tierra. Siempre que en las instalaciones eléctricas se mida el aislamiento entre conductores, así como también en la prueba de conductores a tierra, que utilice la puesta de neutro a masa: Durante las  pruebas se deberá también cerrar todos los interruptores existentes y separar líneas, las lámparas incandescentes, fluorescentes y demás elementos del circuito. En cada línea de las instalaciones eléctricas, la corriente de fuga debe distribuirse uniformemente  por toda su longitud.

En máquinas eléctricas, se realizan diversos tipos de pruebas para analizar los diferentes aislamientos en cada parte de la máquina: Armadura, rotor, estator, excitatriz principal, etc. Dichas pruebas son denominadas como: Pruebas Predictivas, y las principales son: Ensayo de Salto de tensión, absorción dieléctrica y resistencia de aislamiento; Ensayo de factor de potencia (tangente delta); Ensayo OFF-LINE de descarga parciales; Ensayo de integridad de bobinado estatórico; medición bipolar simultanea de resistencia óhmica de fases.

Resistencia de Aislamiento

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Voltaje (V) del bobinado(V es la tensión entre fases para máquinas trifásicas y monofásicas, y la tensión nominal para máquinas C.C o bobinados de campo

Voltaje que se aplicará en la prueba de aislamiento

12000

500 500 – 1000 1000 – 2500 2500 – 5000 5000 - 10000

Resistencia mínima en Mohm, según IEEE43 - 2000

Máquina bajo prueba

KV + 1 (donde KV es la tensión nominal de la máquina medida en Kilo voltios)

Para bobinados fabricados antes de 1970

100

Para motores de C.C y estatores AC construidos después de 1970

500

Para máquinas de bobinado aleatorio formado, de tensiones menores a 1KV

III.

EQUIPOS E INSTRUMENTOS 

1 autotransformador 0  –  300 VAC.

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1 Microamperímetro D.C 0 –  100.



1 Voltímetro D.C 1000 voltios.



1 Rectificador de tensión 220 VAC/500VDC.

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1 Meghómetro de 500V, 1000 ohmios.



Cables de conexión.



1 ITM monofásico.

Resistencia de Aislamiento

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IV.

PROCEDIMIENTO Y RESULTADOS 1. Utilizando el Meghómetro, uno de los terminales se unirá con el borne de la máquina a utilizar, el otro terminal se unirá a la carcasa del motor. Tomar nota de la resistencia de aislamiento que marca el instrumento. 2. Instalando el circuito de la figura n°1, variando la tensión de alimentación entre 0  –  500 VDC. Tomar un juego de valores de tensión y corriente teniendo cuidado de no sobre cargar el amperímetro, como también su polaridad al conectarlo.

(Motor utilizado en la experiencia; 5HP)

3. Instalando el circuito de la figura n°2 verificar por el método práctico el estado de aislamiento de la carcasa del motor.

(Figura n°1)

Resistencia de Aislamiento

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(Figura n°2)

V.

RESULTADOS Procedimiento 1 TABLA N°1 RESISTENCIA DE AISLAMIENTO USANDO MEGHOMETRO VDC 

I

Tiempo

R

Voltios

uAmp

segundos

MΩ

1

500

23.1

7.45

21.648

2

1000

50.63

7.65

19.753

3

2500

208.5

6.15

11.988

4

5000

453.39

6.15

11.028

SALTO

25

20    m     h    o    M15    n    e    a    i    c    n    e 10    t    s    i    s    e    R

5

0 0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Voltaje

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Procedimiento 2

TABLA N°2 RESISTENCIA DE AISLAMIENTO USANDO VOLTÍMETRO Y AMPERÍMETRO

VAC

VDC

I

R

Volt

Volt

uAmp

MΩ

1

33.08

100

5.6

17.857

2

66.90

200

13.5

14.815

3

100.60

300

21.5

13.953

4

134.50

400

30.5

13.115

5

168.30

500

40.2

12.438

ITEM

20.000 18.000 16.000 14.000     ) 12.000    m     h    o 10.000    M     (    R

8.000 6.000 4.000 2.000 0.000

0

100

200

300

400

500

600

VDC

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Procedimiento 3

(Conexión del circuito para comprobación de estado de aislamiento por método práctico)

(Comprobación del estado de aislamiento por método práctico)  

Foco Enciende: Mal estado de Aislamiento, dependiendo de la intensidad con la que encienda. Foco no Enciende: Buen estado de Aislamiento.

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VI.

CUESTIONARIO 1. ¿Cuál es la finalidad de medir la resistencia de aislamiento en los equipos, motores y en las instalaciones eléctricas? Medir la resistencia de aislamiento tiene como fin principal evitar problemas e inconvenientes que se  puedan suscitar por efecto de malas instalaciones, fugas de corriente, sobretensión etc. En lo que concierne a máquinas eléctricas, la medición de la resistencia de aislamiento es un  protocolo fundamental a llevarse a cabo periódicamente, para asegurar el buen funcionamiento de las máquinas, sobre todo aquellas que trabajan en sub estaciones, generadores, transformadores, etc. En las diferentes pruebas que se realicen en los distintas partes de una máquina eléctrica, podemos distinguir diversos objetivos de medir la resistencia de aislamiento:  







Evaluar el comportamiento del dieléctrico ante solicitaciones cada vez mayores de tensión Evaluación de la resistencia de aislamiento para la determinación de fallas a tierra o posible contaminación en la superficie a voltajes similares al de operación pero en corriente continua Evaluación de las pérdidas dieléctricas, de la homogeneidad del aislamiento y de la Capacitancia del devanado. Determinar si el aislamiento de un equipo está comenzando a degradarse, presenta indicios de fallas incipientes. Detectar fallos de aislamiento entre espiras, entre fases, a masa, cortocircuitos, inversión de  polaridades, circuitos abiertos, malos contactos, defectos de fabricación, de curado, etc.

2. Explicar las formas de como se debe realizar la medición de la resistencia de aislamiento de los equipos, motores, instalaciones eléctricas Resistencia de aislamiento en instalaciones eléctricas Los circuitos a ensayar deben estar libres de tensión. La medida de la resistencia de aislamiento de la instalación eléctrica tiene como finalidad comprobar la integridad de los conductores y sus aislantes. Su verificación ayuda a excluir la posibilidad de un cortocircuito o de una derivación a tierra que represente un peligro mortal (por descarga eléctrica), o para lo propia instalación (incendio de origen eléctrico). Para su medida se emplean medidores de aislamiento con capacidad de proporcionar una tensión de ensayo de hasta 1000 V y una corriente de 1 mA.

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(Medida de resistencia de aislamiento en un circuito secundario de un sistema TT)

La medida se realiza una vez instalados todos los conductores de la instalación (tanto los activos como los de protección) y antes de conectarlos a la tensión de alimentación, y se lleva a cabo aplicando a estos conductores una tensión continua de prueba según indica la siguiente tabla:

Puede llevarse a cabo de la siguiente manera: 

Entre conductores activos (unidos entre sí) y el conductor de protección



Entre conductores activos

La medida con respecto al conductor de protección se hará conectando a ésta el polo positivo del medidor de aislamiento y dejando (si existieran) los receptores conectados y sus mandos en posición de paro, asegurándose que no existe falta de continuidad eléctrica en la parte de la instalación que se verifica. A su vez, los dispositivos de interrupción intercalados (por ejemplo: diferenciales), se  pondrán en posición de “cerrado” y los cortacircuitos instalados  (por ejemplo: fusibles) en situación

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normal de servicio. Todos los conductores de fase y neutro se conectarán entre sí y al polo negativo del medidor de aislamiento. La medida entre conductores activos se efectuará sucesivamente entre los conductores de fase y neutro tomados dos a dos. Las instalaciones deberán presentar una resistencia de aislamiento al menos igual a los valores indicados en la tabla anterior; por seguridad y conveniencia en la medida es aconsejable que el instrumento de medida disponga de una función de descarga automática del circuito al acabar cada ensayo.

En máquinas eléctricas Ensayo de salto de Tensión 









Antes de proceder con la realización de los ensayos verificar que el generador se encuentre fuera de servicio (sin tensión). Proceder a realizar el Cortocircuito entre las fases y neutro (A-neutro, B- neutro, C-neutro).

Verificar la ausencia de personal cercano al generador y comenzar con la inyección de tensión. Registrar los valores de resistencia de aislamiento (RA) entregados por el equipo de medición, en los tiempos de 10, 20, 30, 40, 50seg (corresponden a las características intermedias) y 60seg. Realizar descarga de energía almacenada a tierra al término. Se implementa en cinco saltos de 1000 V aplicados durante 1 minuto cada uno, en el nivel máximo de 5000 V. Por lo tanto, los saltos serán: 1000 V, 2000 V, 3000 V, 4000 V y 5000 V.

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3. ¿Qué nos dice la norma V.D.E  –  0100 sobre la resistencia de aislamiento? La norma DIN VDE 0100, parte 610 índica en una tabla el valor de las tensiones de medición a aplicar y las resistencias de aislamiento permitidas. Como se ve en dicha tabla, en las instalaciones con una tensión nominal de 230/400 V la medición de aislamiento se realiza con una tensión continua de 500V. La resistencia entre los puntos que a continuación se describen tiene que ser superior a 0,5 MW, teniendo en cuenta que al medir con corriente continua se excluyen las interferencias derivadas de las capacidades de los cables. Ahora es importante saber entre qué conductores ha de realizarse la medición. De nuevo encontramos la respuesta en la norma, que establece los siguientes puntos: a) entre las fases activas (L1, L2, L3) y el conductor de protección (PE).  b) entre el neutro (N) y el conductor de protección (PE). c) entre las fases activas (L1, L2, L3). La resistencia de aislamiento ha de realizarse sin conexión a la red, pero las instalaciones consumidoras pueden seguir conectadas si se alcanzan los valores expuestos en la tabla anterior. En caso contrario hay que desconectar las instalaciones consumidoras de la red para llevar a cabo la  prueba. No obstante conviene comprobar si al circuito a probar están conectados dispositivos eléctricos con componentes electrónicos o sensibles que puedan verse afectados por la tensión de  prueba. Tabla de tens io nes de m edic ión a aplic ar y la s r es is tenc ias de ais lam iento per m itidas Tensión nominal del circuito

Tensión de prueba V

Valor mínimo de la resistencia de aislamiento MW

Voltios

MΩ

Circuitos de protección o control de reducida tensión

250

0.25

Tensión nominal menor de 500 V, si no se trata de circuitos de protección o control de reducida tensión

500

0.5

Tensión nominal mayor de 500 V

1000

1

4. ¿Cuáles son las formas de realizar las pruebas de aislamiento y cuáles son los instrumentos adecuados? Las pruebas de aislamiento se tienen que realizar con el sistema de alimentación principal desconectado, es decir “Off Line”.

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El instrumento a utilizarse en este tipo de pruebas es principalmente el: Meghómetro, que de acuerdo al fabricante tendrá diferentes versiones para distintos niveles de tensión de funcionamiento del equipo y/o instalación al que se requiera hacer la prueba de medición de resistencia de aislación Las preguntas necesarias para la elección de un Meghómetro serán principalmente las siguientes:  

 

¿Cuál es la tensión máxima de prueba necesaria? ¿Cuáles son los métodos de medida que se aplicarán (puntuales, PI, DAR, DD, escalones de tensión)? ¿Cuál es el valor máximo de resistencia de aislamiento a leer? ¿Cuál será el medio de alimentación del Meghómetro?

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VII.

OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES 









VIII.

Tener un adecuado valor de resistencia de aislamiento, asegurará un funcionamiento adecuado de las instalaciones eléctricas, generadores, motores, transformadores, etc. En una instalación eléctrica es primordial y según normativa VDE - 0100, realizar una prueba de resistencia de aislamiento y verificar que los valores sean los adecuados antes de poner en funcionamiento la instalación. En máquinas eléctricas, tanto en generadores como en motores y transformadores, realizar  periódicamente inspecciones predictivas para verificar la resistencia de aislamiento, supone un aspecto económico importante, ya que a través de estas pruebas predictivas se pueden prever fallas y  por lo tanto evitar pérdidas económicas por para de funcionamiento y reparación. Existen diversos tipos de Meghómetros que operan para distintos niveles de tensión, esto es, que no se utilizará el mismo Meghómetro en una prueba de resistencia de aislamiento de una vivienda que en una prueba de resistencia de aislamiento en un Generador Síncrono. Se deben seguir todos los procedimientos normalizados en cuanto a la medición de resistencia de aislamiento, puesto que un valor no adecuado de este puede suponer graves problemas a futuro en las instalaciones y máquinas, lo que puede conllevar a problemas legales y económicos para el encargado de realizar las instalaciones o el fabricante de la máquina.

BIBLIOGRAFIA   



Fundamento de Metrología Eléctrica, Andrés M. Karcz, Tomo –  II. El ABC de las Instalaciones Eléctricas Residenciales, Gilberto Enríquez Harper  IEEE Std 95 ™ -2002, Recommended Practice for Insulation Testing of AC Electric Machinery (2300 V and Above) With High Direct Voltage. VERIFICACIÓN DE LAS INSTALACIONES ELÉCTRICAS, Fluke Ibérica SL, www.fluke.es

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