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UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO

 DOCENTE: Lic. GUTIERREZ ATOCHE EGBERTO.

 CURSO: ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO.

 TEMA: RIGIDEZ DIELÉCTRICA.

 ALUMNO: GONZÁLEZ CHACÓN KEVIN.

 CICLO: 2016-II.

 FECHA DE PRESENTACIÓN: 19 DE ENERO DEL 2017.

RIGIDEZ DIELÉCTRICA Se denomina rigidez dieléctrica de un aislante a la intensidad del campo eléctrico máxima que puede soportar el aislante sin que se produzca su perforación. Es decir, cuando la intensidad del campo eléctrico en el interior del material aislante supera a su rigidez dieléctrica, este deja de ser aislante y se convierte en conductor. Esta magnitud se determina experimentalmente mediante ensayos normalizados en los que se aplica una tensión entre dos electrodos colocados en caras opuestas de una muestra del aislante. La tensión se va aumentando gradualmente hasta provocar la perforación del aislante. La rigidez dieléctrica se expresa como cociente entre la tensión de perforación del material y el espesor de la pieza aislante y se mide en kV/mm. El valor de la rigidez dieléctrica depende de las condiciones en las que se realiza el ensayo del material: dimensiones y forma de los electrodos, espesor del aislante, duración de la aplicación del voltaje, frecuencia, forma de la onda de tensión, condiciones ambientales, etc. También existe la rigidez dieléctrica superficial cuando la tensión se aplica entre dos puntos de la superficie del aislante. En este caso la rigidez eléctrica es el cociente entre la tensión de perforación y la distancia entre los electrodos. Los materiales aislantes sumergidos en aceite tienen mejor rigidez dieléctrica que los que se encuentran al aire. PRUEBA DE RIGIDEZ DIELECTRICA DEL ACEITE La determinación de la rigidez dieléctrica del aceite es importante porque nos revela la resistencia momentánea de la muestra del aceite al paso de la corriente eléctrica. Permite también detectar la presencia de agentes contaminantes como agua, suciedad o algunas partículas conductoras en el aceite. Un valor elevado de rigidez dieléctrica no indica ausencia de otros contaminantes necesariamente. Para la realización de la prueba se puede usar, en general, cualquier probador de rigidez dieléctrica en el que los elementos que lo constituyen son principalmente: el

transformador elevador, un voltímetro de medida, el equipo de interrupción y los electrodos dentro de la copa estándar La separación entre los electrodos que se encuentran en la copa estándar debe ser de 2.54 mm, valor ajustado con un calibrador que forma parte del propio probador de rigidez dieléctrica del aceite. Los electrodos y la copa en donde se colocaron las muestras de aceite se deberán limpiar con papel seco o gamuza, de manera que quede libre de pelusa, tratando de no tocar con los dedos de electrodos durante el proceso de limpieza. Después se enjuaga con un solvente como thiner o gasolina blanca, y finalmente, antes de hacer la primera prueba se debe enjuagar la copa de aceite nuevo y seco. Si el valor de la ruptura es inferior a 35kv, se debe efectuar nuevamente la limpieza de la misma. Para efectuar una prueba representativa en nuestra muestra de aceite que se sospecha contiene impurezas, se debe evitar agitación en el aceite, ya que esto puede introducir una cantidad excesiva de aire en el mismo. Para tomar una muestra representativa del total del aceite, se recomienda tomar las precauciones siguientes:

-Los recipientes de prueba deben estar limpios y secos -La válvula de drenaje del transformador se debe limpiar y drenar previamente - El recipiente de prueba se debe enjuagar una vez con el aceite a probar - Cuando la humedad relativa sea mayor del 50 %, no es recomendable tomar muestras. El procedimiento de prueba es el siguiente: Cuando se desea determinar la rigidez dieléctrica de un aceite, se debe efectuar una prueba de ruptura en cada de las copas. En el caso de los ensayos de rutina, cuando se requiere determinar la rigidez dieléctrica de un aceite, se efectúa una prueba de ruptura en dos llenados sucesivos de la copa estándar de prueba. El valor mínimo especificado es de 26kv para aceites usados y de 30kv para aceites nuevos durante un minuto. En los aceites usados, si cualquiera de los dos experimentos que se realizan en las muestras sucesivas es menor de 26kv, entonces se deberán hacer tres ensayos adicionales de tres muestras. Cuando el ensayo se realiza con electrodos planos, estos se deben efectuar aplicando voltaje a razón de 3kv/seg. La rigidez dieléctrica disminuye con el tiempo debido a la contaminación del aceite. Este ensayo, quizás el más frecuentemente utilizado. Permite detectar impurezas mecánicas o dicho de otro modo detectar material insoluble en el aceite, tales como fibras, pelusas o agua libre. En un ensayo convencional en el cual el valor medido de rigidez dieléctrica depende esencialmente del equipo y del procedimiento utilizado. Consiste en someter a una muestra de aceite contenida en un recipiente apropiado, a una prueba de tensión alterna, cuyo valor se va elevando en forma continua hasta que se produce la descarga disruptiva. El ensayo se efectúa sobre las muestras tal cual son extraídas, sin secado o desgasificación previa. Como los resultados obtenidos dependen del diseño de los electrodos utilizados, siempre conviene indicar en el informe respectivo de qué tipo de electrodo se trata o que se haga mención explícita de la norma bajo la cual fue realizado el ensayo.

La cantidad mínima de aceite empleada no debe ser menor a 0,25 litros y la distancia entre los electrodos y las paredes del recipiente no inferior a 12 mm. Al verter el aceite en el recipiente que previamente a sido lavado y secado, se procede de manera que el aceite descienda lentamente a lo largo de las paredes del mismo, con el objeto de evitar la formación de burbujas de aire. Luego se deja reposar durante 10 minutos antes de aplicar la tensión. Las pruebas o ensayos pueden realizarse de dos formas: Conservando la separación de los electrodos (2,5 mm.) y aumentando la tensión a aplicar, o conservando constante el valor de la tensión y variando la separación entre electrodos. En serie con el trayecto de la descarga, se coloca una resistencia de 30 kilo ohms, el secundario del transformador debe dar una tensión mínima de 30 KV., con una potencia de 250 KVA. Para cada prueba se realizan seis descargas, después de cada una se remueve el aceite por medio de una varilla de vidrio bien seca. La primera descarga no se tiene en cuenta, y se toma el valor medio de las cinco restante.

Del siguiente gráfico se obtiene el valor del factor K, que corresponde a la distancia entre los electrodos. La rigidez dieléctrica se obtiene de la siguiente manera: E = K x U KV/cm donde U es la tensión aplicada con un crecimiento de dos kilovolt por segundo y la frecuencia de estar entre los 40 y los 62 hertz.

El fenómeno de perforación eléctrica, es decir la conversión de la elevada resistividad, característica de los materiales aislantes, en una perfecta conductividad, se supone que se debe a que el aceite se calienta entre los electrodos, formándose burbujas de gas por la que permite el paso de la corriente a través del gas La rigidez dieléctrica del aceite

aislante mineral aumenta con la temperatura, hasta los 60 grados porque hasta dicha temperatura baja la viscosidad. A partir de los 60 grados aproximadamente la viscosidad permanece constante mientras que la rigidez dieléctrica comienza aumentar de valor. El máximo valor de la rigidez dieléctrica se obtiene aproximadamente entre los ochenta y noventa grados. Otras experiencias afirman que el máximo de rigidez dieléctrica se obtiene aproximadamente a los sesenta grados.

la mínima rigidez dieléctrica se obtiene entre los menos veinte y el cero grado. La rigidez dieléctrica varía con el contenido de agua del aceite. Al llegar a los veinte kilo volts por cm. La rigidez se estabiliza a un valor prácticamente constante, debido a que con una proporción de agua tan elevada, las gotitas se reúnen formando gotas de mayor volumen, que se depositan en el fondo del recipiente

RIGIDEZ DIELÉCTRICA EN UN TRANSFORMADOR DE POTENCIA Es una prueba que muestra la presencia de agentes contaminantes (agua, polvo, partículas conductoras) en el aceite, las cuales pueden ser representativas si se presentan valores bajos de rigidez. Cuando un aceite está muy contaminado tiende a presentar valores bajos de rigidez los cuales disminuyen el aislamiento del transformador. La prueba consistente en aplicar un voltaje de C.A. entre dos electrodos sumergidos en aceite a una distancia de 2.54 mm o 2.0 mm dependiendo de la norma a ser utilizada. Esquemáticamente:

El valor de tensión en kilovoltios a la que se presenta descarga entre los electrodos se le conoce como rigidez dieléctrica y como norma general es el promedio del resultado de 5 pruebas sobre la misma muestra espaciadas un minuto. Las normas utilizadas y los valores límites permitidos para esta prueba son las siguientes: * ASTM D-877: Electrodos planos separados 2.54 mm, Tensión Mínima 25 kV *ASTM D-1816: Electrodos semiesféricos separados 2.0, Tensión mínima 50 kV.

¿Por qué hay que probar el aceite dieléctrico? Uno de los elementos de mayor importancia en un programa de mantenimiento eléctrico preventivo y predictivo, lo representa el líquido aislante que en la mayoría de los casos lo representa el aceite mineral. El aceite dieléctrico en los transformadores de potencia realiza dos grandes funciones: Primero, sirve como elemento aislante para poder soportar los altos voltajes que se generan internamente dentro del transformador. Segundo, el aceite mineral tiene la función de servir de elemento trasmisor de calor para poder disipar el calor generado por los bobinados y núcleo del transformador. De tal manera, el aceite debe mantener excelentes propiedades eléctricas para poder soportar la degradación térmica y la oxidación. Algunos transformadores no contiene aceite mineral sino líquidos sintéticos tales como: silicona, R-Temp. o askarel Hay varias razones de peso para realizar pruebas periódicas al aceite dieléctrico: primero las pruebas indicaran las condiciones internas del transformador. Cualquier síntoma de lodo permitirá retirarlo del transformador antes de que penetre y ocasione algún daño en los bobinados y las superficies interiores del transformador, prolongando su vida útil .Otra ventaja es la reducir las salidas no programadas, si se detecta algún problema, entonces se toman las medidas que impidan las interrupciones. Finalmente y basado en el hecho de que el aceite se degrada de una manera predecible, las pruebas periódicas ayudarán de una manera bastante segura para poder anticipar cualquier condición negativa del aceite dieléctrico, esto permite realizar comparaciones entre tasas de decremento normales y anormales.

LINKOGRAFÍA  http://personales.unican.es/rodrigma/PDFs/Aislantes%20y%20conductores.pdf  https://es.scribd.com/document/249151449/Prueba-de-Rigidez-Dielectrica-DelAceite  http://ambarelectro.com.mx/ambar/Documentos/35/20150624.pdf