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MATERIALES ELÉCTRICOS

AISLANTES

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


Materiales eléctricamenteactivos

Presentan características RLC

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Propiedades generales

Propiedades eléctricas Propiedades mecánicas Propiedades

fisicoquímicas


Propiedades eléctricas

Resistencia de aislamiento Rigidez dieléctrica Constante dieléctrica Factor de pérdidas dieléctricas Factor de potencia Reistencia al arco


Resistencia de aislamiento

Hay dos componentes:

Resistencia superficial Resistencia transversal o

volumétrica

Que se supone actúan en paralelo


Resistencia y resistividadsuperficiales

V,Il

a

R=ρρρρS.l/a > [ρρρρS] = ΩΩΩΩ



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



La medición de resistencia(resistividad) superficial debe

hacerse en condiciones delimpieza (grasas, polvo,

humedad, incrustaciones)cuidadosamente verificadas


Resistencia y resistividadvolumétrica

A

l,V,I

R=ρρρρ.l/A > [ρρρρ] = ΩΩΩΩ.m


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.


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.



La temperatura límitepuede ser tan baja como

-50°C o llegar hasta500°C en algunos

cerámicos.

También dependefuertemente del espesor

de material.



Si las corrientes de fugay pérdidas dieléctricas

elevan la temperatura porencima de la temperaturalímite para la perforación

esta se producirá atensión mas baja


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)


Constante dieléctrica

Para un condensador de placasplanoparalelas es

C=εεεεo.A/d

Siendo d la separación entreplacas (armaduras) y A su area.


Factor de pérdidas dieléctricas

El factor de potencia (tg δδδδ) varíacon la

Temperatura Tensión aplicada

Frecuencia


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


Resistencia al arco

Varía no sólo con latensión, corriente de arcotemperatura y humedad,

sino también con laforma, limpieza

superficial, detalles demontaje, etc


ENSAYOS

Debido a la complejidad de losmecanismos de falla hay

ensayos que pueden hacersecon probetas normalizadas pero

otros deben hacersedirectamente sobre los

componentes terminados.


ENSAYOS

Eléctricos Térmicos

Mecánicos Humedad

Químicos (corrosión)


ENSAYOS

De resistencia de aislamiento transversal con electrodos demercurio (también puede usarse para resistencia superficial).


ENSAYOS


ENSAYOS

Resistencia de aislamientosuperficial con electrodos de

cuchilla


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



3mm


Pérdidas dieléctricas


Propiedades mecánicas

Resistencia a la tracción Resistencia a la compresión Resistencia a la flexión Resistencia al corte Resistencia al choque Dureza Maquinabilidad


Ensayo de flexión (MOR)


MOR & plegado


Plegado (embutibilidad)


DUREZA

Ej.

D = P / ππππ d h

Dureza SHORE > D = f(P)


Propiedades físicas

Algunas de las relevantes son:

* Peso específico * Porosidad * higroscopicidad


Propiedades térmicas

Calor específico Conductividad térmica Inflamabilidad Temperatura de seguridad

(muchas veces está relacionadacon la vida útil pretendida)


Propiedades químicas (algunas)

Resistencia al ozono Resistencia a la luz solar (UV) Resistencia a los ácidos y/o

álcalis Resistencia a los aceites


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.


Clases térmicas


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


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.


Clase A (105 °C) cont.

Policloruro de vinilo. Barnices aislantes a base de

resinas natutales, asfaltosnaturales y fenólicos modificados.


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


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.


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


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


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


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


Temperatura del punto máscaliente

Es la que debe tomarsecomo referencia para la

definición de losmateriales a utilizar, lo

que incluye a losaislantes


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


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


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


Recomendación 2

Antes de comprar una máquinao equipamiento averigüe paradónde y para qué ambiente fuediseñado/a. Verifique que las

especificaciones soncompatibles con el lugar y

ambiente a que estádestinado/a

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