Fuentes de Generación de Ondas de Impulso

Fuentes de Generación de Ondas de Impulso

Mauricio López Samir Ruiz

Ondas Una onda consiste en la propagación de una perturbación de alguna propiedad de un medio, por ejemplo, densidad, presión, campo eléctrico o campo magnético, a través de dicho medio, implicando un transporte de energía sin transporte de materia. El medio perturbado puede ser de naturaleza diversa como aire, agua, un trozo de metal e, incluso, inmaterial como el vacío.

Elementos que Conforman una Onda • • • • • • • • • •

Cresta Período Amplitud Frecuencia Valle Longitud de onda Nodo Elongación Ciclo Velocidad de propagación

Tipos de Ondas: • Ondas mecánicas: • Ondas electromagnéticas: • Ondas gravitacionales:

Sobretensión de tipo Impulso • Las sobretensiones transitorias son picos de tensión que pueden alcanzan valores de decenas de kilovoltios y una duración del orden de microsegundos. Pueden ser originados por el impacto de un rayo o fenómenos atmosféricos (la principal causa) o por conmutaciones en la red. Pueden causar la destrucción de los equipos conectados a la red provocando: - Daños graves o destrucción de los equipos. - Interrupción del servicio.

Basic Insulation level (BIL) • Por sus siglas en ingles es el Nivel básico de Aislamiento que poseen todos los equipos eléctricos, este nivel se expresa en Kilovoltios y determina la magnitud de una sobretensión abrupta que puede soportar un equipo.

Generadores de Impulsos • Los generadores de Impulsos son dispositivos diseñados especialmente para producir una onda eléctrica que simule las características de una sobretensión, ya sea de origen atmosférico o de maniobra y permiten realizar una prueba de aptitud de los aislamientos eléctricos, evaluando su comportamiento frente a la recepción de Impulsos con frente brusco.

Circuito de Carga

La tensión DC aplicada en C1 es obtenida por medio de la rectificación de la onda alterna presente en la salida de un transformador elevador controlada por un variador de tensión (VARIAC). Cabe destacar que la resistencia R tiene dos funciones esenciales, limitar la corriente absorbida por el generador y desacoplarlo del circuito alimentador en el momento en que se produzca el impulso.

Circuito de Disparo • En la mayoría de los generadores de impulso de alto voltaje se utilizan circuitos de disparo basados en interruptores de aire o Gaps, los cuales efectúan el disparo al romper la rigidez dieléctrica del aire (3kV*mm). Para generadores mas pequeños se suelen utilizar Triacs.

Simulación de una Sobretensión Atmosférica una sobretensión atmosférica se puede representar como un impulso unidireccional de tensión y simularse a partir de un circuito eléctrico equivalente.

Funcionamiento

•

•

Inicialmente el capacitor C1 (que representa al GI), es cargado con tensión continua Vo, y luego es súbitamente descargado en un circuito formado por el capacitor C2 y las resistencias R1 y R2. Este proceso de descarga se inicia en el instante en cual se establece un arco eléctrico entre las esferas del espinterómetro SG, y la tensión es transferida a C2, que representa al objeto bajo prueba. La tensión de impulso en C2 tiene la forma:

Generador Multietapas El generador consta de n etapas en donde los condensadores C1 de cada una de éstas son cargados en paralelo, a la tensión DC deseada, a través de la resistencia de frente R1, de cola R2 y de carga Rc la cual es del orden de las decenas de KΩ Cuando el potencial de carga ha llegado al valor de ruptura del primer explosor, inmediatamente rompen todos los demás explosores, formando un circuito serie que finalmente descarga en el equipo bajo prueba

Forma Normalizada de la Tensión de Impulso •

Aunque las formas de onda de las sobretensiones atmosféricas poseen gran variedad, se han estandarizado algunas de ellas para efectuar pruebas de impulso en equipos y máquinas eléctricas.

Forma Normalizada de la Tensión de Impulso La Norma ANSI/IEEE Standard 4-1995 para una onda normalizada establece lo siguiente: • Valor pico V: es la máxima amplitud de la onda, medida desde la referencia de tensión, con una tolerancia de +/-5%. • Tiempo de frente T1: es el primer tiempo que, medido desde un tiempo virtual TO1, transcurre entre el 30% y el 90% del valor pico, multiplicado por 1,67. La duración del lapso será:

Tiempo de cola T2: es el mayor tiempo que transcurre hasta alcanzar el 50% del máximo valor pico. Su valor es

Generador Marx

Generador Marx

Usos del Generador de Impulsos Los generadores de ondas de impulso se utilizan básicamente con el fin de poner a prueba la capacidad de aislamiento eléctrico, la rigidez dieléctrica de los materiales etc. Se hace con el objeto de detectar si en el transformador o el motor se generan situaciones anormales con motivo de este tipo de descargas, las que en operación normal pueden producirse por descargas atmosféricas o en ciertas aperturas de interruptores principalmente. • Prueba de Impulso Proporciona información acerca del aislamiento entre espiras y la capacidad del aislamiento a masa para soportar sobretensiones de frente de onda abrupto (atmosféricos o de maniobra).

Prueba de Impulso a un Transformador de 160 MVA

Generador Marx Casero

Any Questions?