esMEDICIÓN DE AISLAMIENTO EN MAQUINAS DE INDUCCIÓN Y

TRANSFORMADORES

JOSE LUÍS GARCÍA

JORDY VILLAMIL

ARMANDO FIELD

PROFESOR

ING. MG. MARÍA CLAUDIA ROMERO

MEDICIONES E INSTRUMENTACIÓN

UNIVERSIDAD DE LA COSTA C.U.C

FACULTAD DE INGENIERÍA

BARRANQUILLA

2012

INTRODUCCIÓN:

El aislamiento eléctrico se degrada con el paso del tiempo o por algunos factores

de operación ya sea de maquinas o motores de inducción y en transformadores.

La medida periódica de este factor es determinante en el mantenimiento predictivo

de maquinas eléctricas, para así llevar un mejor control de los diferentes

componentes eléctrico más críticos.

Pero cuando hablamos de equipos muy costosos, y/o para media o alta tensión, lo

que generalmente se recomienda es comparar con las lecturas registradas del

megohmetro con otras realizadas anteriormente para poder ver una tendencia y

prescribir las acciones correctivas.

Otros problemas del aislamiento en maquinas eléctricas se deben normalmente a

instalaciones realizadas de forma incorrecta, a contaminación ambiental, al

esfuerzo mecánico o a la antigüedad de elementos de una parte o toda la

instalación; por lo que es importante incluir estas mediciones en el plan de

mantenimiento, o hacerlas durante la instalación para cuestiones de seguridad.

OBJETIVOS.

Objetivo general:

Conocer los diferentes procedimientos de medición del aislamiento en máquinas

eléctricas.

Objetivos específicos:

Reconocer el procedimiento para la medición de aislamiento en motores de

inducción.

Reconocer el procedimiento para la medición de aislamiento en transformadores.

Conocer las diferentes clases de aislamiento.

Interpretar el funcionamiento de los aparatos de medida MEGGER.

FACTORES QUE AFECTAN LA MEDIDA DE AISLAMIENTO:

Se debe recordar que la medida de resistencia (de aislamiento) puede ser

determinada por el voltaje aplicado y la corriente resultante:

Hay un número de factores que afectan la corriente, incluyendo temperatura del

aislamiento y humedad como es bien sabido. Ahora vamos a considerar la

naturaleza de las corrientes a través del aislamiento y el efecto del voltaje aplicado

La corriente a través y a lo largo del aislamiento está compuesta en parte por una

corriente relativamente estable por los caminos de fuga sobre la superficie del

aislamiento1.

Eléctricamente, también fluye a través del volumen (cuerpo) del aislamiento.

Realmente la corriente total está formada por tres componentes.

corriente de carga capacitiva

Corriente que arranca muy alta y cae después de que el aislamiento ha sido

cargado al voltaje total. (En la misma forma como fluye el agua en el jardín

cuando Ud. da la primera vuelta a la llave de la manguera).

1 JOSÉ M. BURBANO. medida de la resistencia del aislamiento (MEGGER). Universidad nacional. Pag. 3. Bogotá 2011.

corriente de absorción.

También es una corriente, inicialmente alta, pero luego cae (por razones

discutidas más adelante en el método Tiempo - Resistencia).

corriente de conducción o de fuga.

Una corriente pequeña esencialmente estable que fluye a través y sobre el

aislamiento.

AISLAMIENTO EN MOTORES.

Se aplica en:

Máquinas síncronas

Máquinas de inducción

Máquinas de CC (corriente contínua)

Condensadores síncronos.

La norma ANSI/IEEE 43-2000 indica la tensión de c.c. que se debe aplicar a la

prueba de aislamiento (basada en los potencia de la máquina, y durante un

minuto) y los valores mínimos aceptables de la resistencia de aislamiento para los

bobinados de las máquinas rotatorias para CA y CC (es decir, la resistencia

medida al cabo de un minuto).

La siguiente tabla proporciona las guías para el voltaje de c.c. que será aplicado

durante una prueba de resistencia de aislamiento2.

Tabla 1.

Procedimiento medida de aislamiento en motores:

Conexión medida de aislamiento.

2 Ing. Alberto Mikalaiunas. Mantenimiento Preventivo de Motores Eléctricos (parte 2). Pruebas de Resistencia de

aislamiento. Disponible en: http://www.elistas.net/cgi-bin/eGruposDMime.cgi?K9D9K9Q8L8xumopxC-qjd-uluCRQWRCvthCnoqdy-qlhhyCTYWUhfb7.

Voltaje (V) del bobinado (V es la tensión entre fases para maquinas trifásicas y monofásicas, y la tensión nominal para

maquinas de c.c. o bobinados de campo)

Voltaje que se aplicará en la prueba de aislamiento

<1000 500

1000-2500 500-1000

2501-5000 1000-2500

5001-12000 2500-500

>12000 5000-10000

1. Hacer el pare de motor, y dejar que repose a la temperatura ambiente.

2. Conseguir un aparato de medida MAGGER.

3. Desembornamos todos los cables de alimentación y puentes y dejamos las

salidas de las bobinas al aire.

4. Se cortocircuitan las salidas entre sí.

5. Aplicamos la pinza activa del MEGGER al grupo y la de tierra la

conectamos a una tierra accesible de la carcasa del motor.

6. Para medir el aislamiento entre fases habrá que soltar todo el grupo y

cortocircuitar solamente las 2 salidas del devanado de cada fase, es decir

u1 con u2, v1 con v2 y w1 con w2.

7. Se aplica la pinza activa del MEGGER en un grupo y la otra en otro, y

medimos. Esto lo hacemos con las 3 combinaciones posibles: u1-u2 con

v1-v2, v1-v2 con w1-w2 y u1-u2 con w1-w2.

8. Los valores que han de dar deben ser de al menos 1 megohmio por kV, es

decir, para motores normales de 380V o 440V será de 1 megohmio.

AISLAMIENTO EN TRANSFORMADORES.

Las pruebas de aislamiento en transformadores están estandarizadas según la

norma IEEE std C57.12.90 - 1993, numeral 10.11 en cuanto al procedimiento.

Pero los datos que se obtengan son los que determinan la aceptación según la

experiencia de la práctica3.

Con esta prueba se tratará de establecer el estado de los aislamientos del

transformador en cuanto a secado y posibles contaminaciones por elementos

extraños tales como polvo o partículas polares libres en el aceite (en los casos de

transformadores inmersos en este).

Procedimiento medida de aislamiento en transformadores:

1. Se deben cortocircuitar las salidas de alta tensión entre sí y las de baja

tensión entre sí. El tanque debe conectarse a tierra.

Conexión de transformadores monofásicos y trifásicos para medida de aislamiento.

3 JOSÉ M. BURBANO. medida de la resistencia del aislamiento (MEGGER). Universidad nacional. Pag. 8. Bogotá 2011.

2. Una vez preparado el transformador se procederá a conectar los

terminales del equipo de prueba MEGGER a este, entre el devanado de AT

y el de BT, mientras el tanque permanece aterrizado.

3. De acuerdo a las instrucciones de manejo del equipo, se procederá a

aplicar el mismo nivel de tensión declarado por el fabricante en el protocolo

de pruebas, dejando estabilizar la aguja hasta que haya transcurrido un

minuto, tiempo después del cual se tomará la lectura que indique el

MEGGER. Esta lectura se comparará contra el protocolo de pruebas

suministrado por el fabricante.

4. Para medidas de aislamiento entre alta tensión y tierra, se procede de la

misma manera. Las puntas o terminales de prueba del equipo se

conectarán entre el devanado de ALTA TENSION y el TANQUE del

transformador el cual, en este caso será nuestra tierra. Se debe aplicar una

tensión igual a la declarada en protocolo. La medida se tomará después de

transcurrido un minuto desde la energización. El resultado obtenido se

comparará contra el protocolo de pruebas del transformador.

5. Para medidas de resistencia de aislamiento entre baja tensión y tierra, se

procede con las mismas conexiones, se conectarán los terminales del

equipo de prueba entre el devanado de BT y el tanque, el cual deberá estar

aterrizado. Se energiza aplicando una tensión igual a la declarada por el

fabricante en el protocolo, y se toma la lectura después de transcurrido un

minuto.

6. Bajo ninguna condición se debe efectuar esta prueba cuando el

transformador está bajo condiciones de vacío (en los casos de secado

dentro del tanque).

Conexión alta vs baja-MEGGER

Conexión baja vs alta + tierra- MEGGER

Conexión alta vs baja + tierra- MEGGER

CLASES DE AISLAMIENTO.

La función principal del aislamiento en las maquinas eléctricas consiste en separar

partes que se encuentran a diferentes potenciales (conductores entre sí, con

respeto a la cascara, a las chupas magnéticas, etc.)4. la calidad del aislamiento

determina la confiabilidad de la operación de la maquina, puesto que su

sensibilidad es mas susceptible, en especial a temperaturas altas. Las clases de

aislamientos vienen dadas por las temperaturas de operación antes de la

degradación. Esto se resume en la siguiente tabla:

Clase de aislamiento Y A E B F H C

Tmax (°C) 90 105 120 130 155 180 >180

CLASE A: comprende materiales fibrosos, a base de celulosa o seda

(típicamente) saturados con líquidos aislantes y otros materiales

semejantes, La temperatura característica es de 105 grados centígrados.

CLASE E: comprende algunas fibras orgánicas sintéticas y otros materiales,

su temperatura característica es e 120 grados centígrado.

CLASE B: comprende materiales a base de poliéster y polimídicos

aglutinados con materiales orgánicos o saturados con éstos. La

temperatura característica de esta clase es de 130 grados centígrados.

4 Manés Fernández Cabanas, Manuel García Meler. Técnicas para el mantenimiento y diagnostico de máquinas

eléctricas rotativas. Pag. 26. 1998.

CLASE F: comprende materiales a base de mica, amianto y fibra de vidrio

aglutinados con materiales sintéticos, en general siliconados, poliesters o

epóxidos. Temperatura característica de 155 grados centígrados.

CLASE H: comprende materiales a base de mica, asbestos o fibra de vidrio

aglutinados típicamente con siliconas de alta estabilidad térmica,

presentando una temperatura característica de 180 grados centígrados.

CLASE C: comprende la mica, vidrio, cerámica y cuarzo sin aglutinante;

temperatura característica superior a 180 grados centígrados.

MEDIDOR DE AISLAMIENTO MEGGER.

El probador de aislamiento MEGGER es un instrumento pequeño y portátil que le

da una lectura directa de la resistencia de aislamiento en ohms o megaohms. Para

un buen aislamiento, la resistencia se lee generalmente en el rango de los

megaohms.

Es esencialmente un medidor de resistencia de alto rango (óhmetro) con un

generador de corriente directa interconstruido. Este medidor es de construcción

especial con bobinas de corriente y bobinas de voltaje que permiten que los ohms

verdaderos se puedan leer directamente, independientemente del voltaje aplicado.

Este método no es destructivo; es decir, no ocasiona deterioro del aislamiento.5

5 MEGGER pruebas de aislamiento. La guía completa para pruebas de aislamiento. Pag 6. Dallas, Texas 2000.

Medidor de aislamiento MEGGER serie MIT300:

Digital o Analógico: todos los instrumentos

Megger MIT300, MIT310 y MIT320 se

caracterizan por el afamado visor (display)

Digital/Análogo. Sus grandes caracteres de

20mm de alto permiten una lectura muy

clara, combinado con un arco analógico

para sentir un instrumento análogo, con una

verdadera respuesta análoga.

El Megger MIT310A tiene un visor tipo

medidor de bobina móvil, para quienes prefieren una aguja móvil real. Imágenes

en negro sobre un fondo blanco proveen un alto contraste, aún en condiciones de

iluminación insuficiente.

Principios de funcionamiento para mediciones de aislamiento:

Inicialmente debe tenerse en cuenta las normas de seguridad planteadas

por el fabricante.

Las pruebas de aislamiento se realizan a voltajes de c.c. altos y podría ser

peligroso si se tocan. Siempre observe las precauciones de seguridad al

realizar una prueba de aislamiento, y asegúrese de que se observen todas

las precauciones necesarias de salud y seguridad.

Las mediciones de aislamiento se realizan a 250 V, 500 V o 1000 V.

Las pruebas de aislamiento aplican un voltaje conocido al circuito que se

desea probar y miden la corriente de fuga resultante.

El circuito que se desea probar debe estar completamente desenergizado y

aislado antes de realizar las conexiones de prueba.

Encienda el instrumento seleccionando el rango de 250 V, 500 V o 1000 V

[MΩ] deseado.

Conecte los cabezales medidores de prueba al circuito aislado que desea

probar.

Pulse y mantenga pulsado el botón [TEST]. Espere hasta que el visor se

estabilice y muestre el valor de aislamiento. El visor continuará mostrando

el valor de la lectura durante unos pocos segundos después de haber

soltado el botón.

Suelte el botón [TEST] antes de retirar las conexiones de prueba (para

permitir que el instrumento descargue el circuito que se está probando). Si

el visor muestra VOLTS, aguarde.

Al finalizar la prueba, coloque el interruptor en posición “OFF” para

desconectarlo. También, al cabo de un período de inactividad, el

instrumento se desconecta automáticamente.

Esquema de conexión.

Equipo de prueba de aislamiento de alta tensión

Equipo de prueba de dieléctrico de CD - 70, 120 y 160 kV

_ Diseño liviano aislado en aire

_ Módulo separado de alta tensión para máxima seguridad del operador

_ Rectificación filtrada de media onda iguala el rendimiento de costosos equipos

de rectificación de onda completa.

Los equipos de prueba Megger de alta tensión de CD de 70, 120 y 160 kV

proporcionan pruebas confiables, portátiles de una amplia variedad de sistemas de

aislamiento. Aplicaciones comunes incluyen prueba de aislamiento de motores,

tableros, aisladores, extensiones de brazo y canastas de carros canasta y

transformadores. Además se pueden ejecutar pruebas de alta tensión de CD como

pruebas de aceptación de cables de potencia eléctrica PILC y EPR. Está

disponible una pértiga opcional de puesta a tierra de descarga de alta tensión,

para ayudar a acelerar la descarga de muestras altamente capacitivas.6

6 MEGGER. Catálogo Condensado de Potencia 2008. Instrumentos de Pruebas Eléctricas y Medición. Pág. 7. 2008

BIBLIOGRAFÍA.

JOSÉ M. BURBANO. Medida de la resistencia del aislamiento (MEGGER).

Universidad nacional. Bogotá 2011.

Ing. Alberto Mikalaiunas. Mantenimiento Preventivo de Motores Eléctricos (parte

2). Pruebas de Resistencia de aislamiento. Disponible en:

http://www.elistas.net/cgi-bin/eGruposDMime.cgi?K9D9K9Q8L8xumopxC-qjd-

uluCRQWRCvthCnoqdy-qlhhyCTYWUhfb7.

Manés Fernández Cabanas, Manuel García Meler. Técnicas para el

mantenimiento y diagnostico de máquinas eléctricas rotativas. 1998.

MEGGER pruebas de aislamiento. La guía completa para pruebas de aislamiento.

Dallas, Texas 2000.

Principios de funcionamiento, tomado del manual del usuario. MEGGER, Serie

MIT300 Probadores de aislamiento y continuidad. Pag. 1, 12. Inglaterra 2010.

MEGGER. Catálogo Condensado de Potencia 2008. Instrumentos de Pruebas

Eléctricas y Medición. 2008.