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R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 2
Los aislantes reales presentan
Corrientes de desplazamiento Absorción de corriente
(corriente reactiva como RC) Paso de corriente de
conducción
R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 3
Materiales eléctricamenteactivos
Presentan características RLC
Buscar en EDO !...
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Propiedades generales
Propiedades eléctricas Propiedades mecánicas Propiedades
fisicoquímicas
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Propiedades eléctricas
Resistencia de aislamiento Rigidez dieléctrica Constante dieléctrica Factor de pérdidas dieléctricas Factor de potencia Reistencia al arco
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Resistencia de aislamiento
Hay dos componentes:
Resistencia superficial Resistencia transversal o
volumétrica
Que se supone actúan en paralelo
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Resistencia y resistividadsuperficiales
V,Il
a
R=ρρρρS.l/a > [ρρρρS] = ΩΩΩΩ
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Resistencia y resistividadsuperficiales
Toda suciedad o adherenciaserá una resistencia extra enparalelo por lo que idealmente
un aislador no debe tenerporosidad superficial ni
rugosidades que faciliten laacumulación de las mismas
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Resistencia y resistividadsuperficiales
La medición de resistencia(resistividad) superficial debe
hacerse en condiciones delimpieza (grasas, polvo,
humedad, incrustaciones)cuidadosamente verificadas
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Resistencia y resistividadvolumétrica
A
l,V,I
R=ρρρρ.l/A > [ρρρρ] = ΩΩΩΩ.m
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Resistencia y resistividadvolumétricas
La resistencia (resistividad)volumétrica varía con la
temperatura, la tensión aplicada, eltiempo, la humedad, el espesor de
material, etc.
Un ensayo debe hacerse a lamáxima temperatura de servicio.
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Rigidez dieléctrica
Es el máximo campo eléctricoque soporta un dielèctrico antes
de convertirse drásticamenteen conductor (ruptura o
perforación). Se expresa en V/My tiene dependencia variable
con la temperatura.
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Rigidez dieléctrica
La temperatura límitepuede ser tan baja como
-50°C o llegar hasta500°C en algunos
cerámicos.
También dependefuertemente del espesor
de material.
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Rigidez dieléctrica
Si las corrientes de fugay pérdidas dieléctricas
elevan la temperatura porencima de la temperaturalímite para la perforación
esta se producirá atensión mas baja
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Constante dieléctrica
Es la relación entre lacapacidad de un
condensador que empleael material considerado
como dieléctrico y uno dela misma geometría que
emplea el vacío (aire)
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Constante dieléctrica
Para un condensador de placasplanoparalelas es
C=εεεεo.A/d
Siendo d la separación entreplacas (armaduras) y A su area.
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Factor de pérdidas dieléctricas
El factor de potencia (tg δδδδ) varíacon la
Temperatura Tensión aplicada
Frecuencia
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Resistencia al arco
Es el tiempo que el materialsoporta los efectos del antes de
inutilizarse, en general porgrietas, surcos carbonizados en
la superficie, etc. Es importante en interruptores,
conmutadores tomas decorriente
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Resistencia al arco
Varía no sólo con latensión, corriente de arcotemperatura y humedad,
sino también con laforma, limpieza
superficial, detalles demontaje, etc
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ENSAYOS
Debido a la complejidad de losmecanismos de falla hay
ensayos que pueden hacersecon probetas normalizadas pero
otros deben hacersedirectamente sobre los
componentes terminados.
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ENSAYOS
Eléctricos Térmicos
Mecánicos Humedad
Químicos (corrosión)
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ENSAYOS
De resistencia de aislamiento transversal con electrodos demercurio (también puede usarse para resistencia superficial).
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ENSAYOS
Resistencia de aislamientosuperficial con electrodos de
cuchilla
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máquinas
Se acepta comolímite que:
[ ]1000VR M
PΩ =
+ siendo V la tensión nominal en voltios y P la potencia nominal
en kW
A la temperatura de funcionamiento a pleno
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Propiedades mecánicas
Resistencia a la tracción Resistencia a la compresión Resistencia a la flexión Resistencia al corte Resistencia al choque Dureza Maquinabilidad
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DUREZA
Ej.
D = P / ππππ d h
Dureza SHORE > D = f(P)
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Propiedades físicas
Algunas de las relevantes son:
* Peso específico * Porosidad * higroscopicidad
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Propiedades térmicas
Calor específico Conductividad térmica Inflamabilidad Temperatura de seguridad
(muchas veces está relacionadacon la vida útil pretendida)
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Propiedades químicas (algunas)
Resistencia al ozono Resistencia a la luz solar (UV) Resistencia a los ácidos y/o
álcalis Resistencia a los aceites
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Resistencia al calor Martens
Una probeta de 115*15*10mmse somete a termofluencia (en
flexión a temperatura creciente(50°C/h) con una carga de 50
kg/cm2. La temperatura para undesplazamiento de 1,5mm de laparte superior de la probeta es
el grado Martens.
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Clase Y (90°C)
Algodón, seda y papel sinimpregnar
Polietileno, papeles y cartonessin impregnar, madera, fibravulcanizada sin impregnar, etc.,post ensayo que demuestre suresistencia térmica
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Clase A (105 °C)
Algodón, seda, papel, impregnados osumergidos en dieléctrico líquido.
Moldeados o estratificados con rellenode celulosa.
Láminas y hojas de acetato de celulosa ysimilares.
Fibra vulcanizada y madera, impregnadas cont.
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Clase A (105 °C) cont.
Policloruro de vinilo. Barnices aislantes a base de
resinas natutales, asfaltosnaturales y fenólicos modificados.
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Clase E (120 °C)
Esmaltes a base de acetato de polivinilo,esmaltados cubiertos con fibrasnaturales o artificiales.
Papel baquelizado,películas detereftalato de polietileno
Moldeados y estratificados de algodón,papel, y resinas fenólicas o similares
Barnices de resinas alquídicas
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Clase B (130 °C)
Esmaltes a base resinas de poliuretanos. Tejidos de vidrio y amianto impregnados Mica y papel de mica aglomerada con
goma laca, asfaltos y alquídicos Caucho de eetileno-propileno cont.
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Clase B (130 °C) cont.
Moldeados y estratificados deamianto y fibra de vidrio con resinasfenólicas, de melamina, epoxídicasy poliester
Tejidos de vidrio-amianto Barnices de resinas de melamina,
epoxídicos y poliester
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Clase F (155 °C)
Tejido de vidrio con resina poliester Mica y papel de mica aglomerada
con resina poliester o epoxídica Estratificados de tejido de vidrio y
epoxis de gran reistencia térmica Estratificados de amianto-vidrio
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Clase H (180 °C)
Elastómeros de siliconas Fibra de vidrio aglomerada o
recubierta con siliconas Mica y papel de mica aglomerado
con siliconas Estratificados de vidrio y siliconas Barnices de siliconas
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Clase C (más de 180 °C)
Mica y papel de mica conagomerante inorgánico
Estratificado de amianto conaglomerante inorgánico
Porcelana y materiales cerámicos Vidrio y cuarzo
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Temperatura del punto máscaliente
Es la que debe tomarsecomo referencia para la
definición de losmateriales a utilizar, lo
que incluye a losaislantes
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Temperatura ambiente máxima
Se suele tomar como baseuna temperatura ambientemáxima de 40°C, la que aveces, en particular envarias zonas de nuestro
país, es muy baja
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Valores máximos de aumentode temperatura
Es la máxima temperatura detrabajo menos la máxima
temperatura ambienteaceptada.
Tiene que ver con la potencia adisipar y la conductividad
térmica del aislante
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Recomendación 1
Antes de diseñar unamáquina o equipamientoaverigüe dónde y en quéambiente será instalado.
Verifique que la informaciónque usa es compatible con
ese lugar y ambiente