Generación y medida de altos voltajes de impulso Cristian Grijalva Romina Flores Laboratorio de Alto V Voltaje, oltaje, Departamento Departamento de Energía Eléctrica, Escuela Politécnica Politécnica Nacional Quito, Ecuador
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Resumen-.
Para poder determinar la fiabilidad frente a las las alta altass cond condic icio ione ness de func funcio iona nami mien ento to de los los equipos de potencia, estos son puestos a prueba con la fina finali lida dad d de comp compro roba barr su reac reacci ción ón fren frente te a disturbios que se pudieran dar, y para los cuales se desean desean verifi verificar car si en reali realidad dad respo respond nden en como como se esperan que reaccionen. reaccionen. Alunos de estos disturbios disturbios se pres presen enta ta cuan cuando do tene tenem mos desc descar ara ass de tipo tipo atmosf!ric atmosf!rico o o cuando cuando e"iste e"iste acciones acciones de maniobra maniobra,, los cuales cuales pued pueden en afecta afectarr un sistem sistema a o equip equipo o de potenc potencia ia que no est! debidam debidament entee dimens dimension ionado ado constructivamente para soportarlos, es por ello que es importante reali#ar pruebas que nos permitan obtener esas esas condic condición ión ambie ambienta ntal. l. Para Para dic$as dic$as prueba pruebass se deben deben conocer conocer cómo enerar enerar y reali#ar reali#ar medidas medidas de voltajes de impulso% &ema &ema del cual trata este informe y en el cual cual se establecer'n caracter(sticas sobre estos tipos de voltajes de prueba, adem's, sobre los circuitos que los eneran.
A.
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Valor pico
es la m#/ima amplitud de la onda,
medi medida da desd desdee la refe refere renc ncia ia de volt volta0 a0e, e, con con
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una tolerancia una tolerancia de de . &iempo de rente &- es el primer tiempo que, medido medido desde desde un tiempo tiempo virtual virtual &%-, transcurre entre el 123 " el 23 del valor pico, valor pico, multi multipli plicad cado o por +,45. +,45. 6a duraci duraci%n %n del lapso lapso ser#
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Esto
es . &iemp &iempo o de cola cola & es el ma"o ma"orr tiem tiempo po que que transc transcurr urree asta asta alcan! alcan!ar ar el -23 del m#/im m#/imo o valo valorr pico pico.. 'u valo valorr es o
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I. INFORME Segn normas, estable!ca las características " tolerancias tolerancias respecti respecti#as #as $ue debe presentar presentar los #oltaj #oltajes es de impuls impulso o genera generados dos para $ue sean sean considerados considerados como V%L& V%L&A'E A'ES S DE (P)LS% DE P*)E+A. Aunque Aunque las forma formass de onda onda de las sobre sobreten tensio siones nes atm atmosf osféric éricas as pose oseen gran ran var varieda iedad, d, se an an estandari!ado algunas de ellas para efectuar pruebas de impulso en equipos " m#quinas eléctricas. $omo onda normali!ada de tensi%n impulsiva se entiende como como aquell aquellaa que posee posee unas unas carac caracter ter&st &stica icass bien bien defini definidas das respecto respecto a la durac duraci%n i%n " amplit amplitud ud de la misma " para el caso de la sobretensi%n atmosférica la Norma AN'I(IEEE 'tandard )*+- establece las siguientes
Fig. Fig. Forma Forma de onda plena plena del impulso impulso normali!a normali!ado do +,7(-2 +,7(-2 8s 95:
+.
E/plicar el uncionamiento de los circuitos b0sicos generadores de #oltaje de impulso, estableciendo la unci1n $ue desempe2a cada elemento. elemento.
Estos circuitos circuitos se fundamentan fundamentan mediante el principio de descarga de un capacitor, capacitor, para lo cual se requiere de un circuito que permita cargar un capacitor con volta0e continuo, en esta parte disponemos de circuitos rectif rectifica icador dores es de media media onda onda " onda onda comple completa, ta, as& como circuitos multiplicadores, luego de cargar a un capacitor llamado capacitor de coque, se procede a la
descarga mediante cierre de un interruptor que en el caso de alto volta0e son las esferas espinterométricas las cuales permiten el cierre de un circuito R$ de descarga con el capacitor de coque. 6a funci%n que desempe;a el circuito R$ como el indicado en las figuras, es el de establecer los par#metros normali!ados de tiempo de subida " tiempo de media onda, mientras que la se;al impulsiva se apreciar# en el capacitor que esta al final del circuito R$.
volta0e del capacitor de coque acia el circuito R$, en tanto que, las esferas espinterométricas eran nuestro instrumento de medida del fen%meno anali!ado.
3. E/plicar el uncionamiento de los métodos de medici1n utili!ados " establecer la unci1n $ue desempe2a cada elemento. •
Medici%n de la tensi%n de impulso mediante el divisor de tensi%n " el osciloscopio.
. Este método consiste en reali!ar la medida de volta0e de impulso utili!ando un OR$ conectado a un divisor D. A partir de los par0metros del circuito determinar la de volta0e capacitivo, cu"a se;al es atenuada orma de onda " el rendimiento de la instalaci1n, mediante las puntas del osciloscopio en un factor de utili!ando las ormulas conseguidas mediante el /+2, adem#s que la se;al de disparo que recibe el an0lisis matem0tico " las 1rmulas apro/imadas. OR$ se la reali!a mediante un dispositivos e/terno or otra parte reali!amos la medici%n de volta0es II. $ON$6C'IONE' impulsivos de prueba con el método de las esferas espinterométricas, las mismas que se encuentran conectadas en paralelo al capacitor que se encuentra al 6a generaci%n de altos volta0es de impulso no es un final de los circuitos a= o b= de las figuras. Al igual que proceso comDn " corriente que requiere a0ustarse a normas " a normali!ar los volta0es que se generan, En esta los e/plosores su distancia de separaci%n se las regul% para +2 " +- mil&metros, pero en los e/plosores esa pr#ctica se traba0% con una funci%n impulsiva que no tiene una forma arbitraria, sino m#s bien una forma distancia era arbitraria. En esta medici%n lo que se busca es una relaci%n del cincuenta por ciento en descargas normali!ada por normas. $omo por e0emplo la Norma producidas en las esferas espinterométricas del cien por AN'I(IEEE 'tandard )*+-. ciento de descargas que se generen el los e/plosores que @ependiendo de los elementos resistivos " capacitivos en valores numéricos se observaba que de 72 descargas en empleados en el circuito generador de impulsos los e/plosores, B a +7 descargas deb&an generarse en las obtendremos un determinado dise;o que se a0uste a los esferas espinterométricas, >ara alcan!ar dica par#metros que requieren para conformar una se;al probabilidad se regulaba el volta0e de carga del capacitor impulsiva normali!ada. Al igual que en el dise;o de de coque " (o la distancia de separaci%n de las esferas circuitos rectificadores de peque;a escala el capacitor de que forman el interruptor
