1. TEMAS:

GENERACION Y MEDIDA DE ALTOS VOLTAJES DE IMPULSO VOLTAJES DE IMPULSO ESTANDARIZADOS POR NORMAS

2. OBJETIVOS:

2.1 OBJETIVO GENERAL:

2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS:

3. INTRODUCCION

Los equipos que miden altos voltajes nos permiten fundamentalmente para la generación y medida de voltajes alternos y continuos y de choque. Por lo tanto estos elementos para generación están construidos de tal manera que puedan acoplarse para formar cada uno de los circuitos de experimentación.

4. MARCO TEORICO

Introducción

Los generadores de impulso de voltaje (GIV) se emplean para verificar o investigar el comportamiento de equipos y aislamientos ante sobretensiones. Las ondas de tensión de impulso tipo rayo empleadas en los ensayos son ondas completas (ver figura 1), de evolución y duración similar a la del rayo estadístico, las cuales permiten verificar la capacidad de soporte del aislamiento ante dicha condición (BIL). Se muestran los parámetros fundamentales de una onda tipo rayo normalizada

Esta onda se define, convencionalmente por el valor de cresta o amplitud Vm, expresado en kV y por las duraciones del frente o parte ascendente de la curva (T1 ) y de la cola o parte descendente de la curva hasta la mitad del valor de cresta (T2 ), expresadas en μs y medidas a partir del origen convencional que determina la intersección de la recta que pasa por los valores 0,3 Vm y 0,9 Vm con el eje de los tiempos.

Generación de ondas de impulso de voltaje

El circuito equivalente básico para generar las ondas de impulso de tensión se muestra en la figura 2. En el circuito mostrado se han despreciado la inductancia serie equivalente del GIV, así como la inductancia y resistencia del objeto bajo prueba. El principio de funcionamiento es simple: la capacitancia Cs, es cargada previamente a una tensión Vo; posteriormente, al accionar el Gap, ésta transfiere su carga a la capacitancia Cb, a través de Rd, para ello se requiere que Rd<<Re. Esta parte determina el tiempo de frente o crecimiento de la señal; una vez Cb se ha cargado, las dos capacitancias se descargan a través de Re, generando la fase de descarga o cola de la onda de impulso.

Los dos procesos carga y descarga de Cb corresponden a dos señales de tipo exponencial superpuestas que dan origen a la onda de impulso (figura 3). Los tiempos de frente (1,2 ms ± 30%) y cola (50 ms ± 20%), de la onda de impulso de tensión tipo rayo, se logran mediante la manipulación de las constantes de tiempo de las señales exponenciales de carga y descarga, es decir, que una vez definidos Cs y Cb, los tiempos de la señal de impulso de tensión se obtienen mediante la correcta selección de las resistencias de frente y cola Rd y Re, respectivamente.

Se puede demostrar que la onda de impulso está determinada por la siguiente ecuación:

Generador de impulso de tensión multietapa o tipo MARX

A medida que se hizo necesario incrementar el valor de prueba de las ondas de impulso de tensión, se hizo más difícil generar este tipo de señales, ya que se requerían capacitancias Cs que soportaran mayor tensión de carga y la fuente de DC que las alimenta también debería ser de mayor tensión, lo que tecnológicamente era complicado y costoso. Por tal motivo E. MARX, en 1924, determinó que la forma más conveniente de incrementar las tensiones de prueba para impulso era emplear múltiples etapas de condensadores que se cargaban en paralelo a una fracción del voltaje Vo y, posteriormente, se reconfiguraban en serie para lograr el mismo efecto del circuito equivalente básico y generar el impulso a la tensión deseada. La figura 4 muestra los componentes activos durante la carga de los condensadores y los componentes activos durante la generación de la onda de impulso.

MÉTODOS DE MEDICIÓN UTILIZADOS

Medición de la tensión de impulso mediante el divisor de tensión y el osciloscopio.

Este método consiste en realizar la medida de voltaje de impulso utilizando un ORC conectado a un divisor de voltaje capacitivo, cuya señal es atenuada mediante las puntas del osciloscopio en un factor de x10, además que la señal de disparo que recibe el ORC se la realiza mediante un dispositivos externo (antena) ubicado muy cerca del divisor y cuya función es la detectar el campo eléctrico presente en la zona donde se encuentra el divisor, enviando la señal de disparo que requiere el osciloscopio. Paralelamente se realizaron medidas con el kilovoltímetro del voltaje que entrega el transformador y un voltímetro de DC para verificar el voltaje continuo obtenido después de la rectificación de la señal entregada por el transformador.

Medición de la tensión de impulso mediante las esferas espinterométricas.

Por otra parte realizamos la medición de voltajes impulsivos de prueba con el método de las esferas espinterométricas, las mismas que se encuentran conectadas en paralelo al capacitor que se encuentra al final de los circuitos a) o b) de las figuras. Al igual que los explosores su distancia de separación se las reguló para 10 y 15 milímetros, pero en los explosores esa distancia era arbitraria. En esta medición lo que se busca es una relación del cincuenta por ciento en descargas producidas en las esferas espinterométricas del cien por ciento de descargas que se generen el los explosores; que en valores numéricos se observaba que de 20 descargas en los explosores, 8 a 12 descargas debían generarse en las esferas espinterométricas, Para alcanzar dicha probabilidad se regulaba el voltaje de carga del capacitor de choque y /o la distancia de separación de las esferas que forman el interruptor (explosores) . Cabe señalar que los explosores simplemente daban

la apertura y cierre del voltaje del capacitor de choque hacia el circuito RC, en tanto que, las esferas espinterométricas eran nuestro instrumento de medida del fenómeno analizado.

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II. CONCLUSIONES

La generación de altos voltajes de impulso no es un proceso común y corriente que requiere ajustarse a normas y a normalizar los voltajes que se generan, En esta práctica se trabajó con una función impulsiva que no tiene una forma arbitraria, sino más bien una forma normalizada por normas. Como por ejemplo la Norma ANSI/IEEE Standard 4-1995.

Dependiendo de los elementos resistivos y capacitivos empleados en el circuito generador de impulsos obtendremos un determinado diseño que se ajuste a los parámetros que requieren para conformar una señal impulsiva normalizada. Al igual que en el diseño de circuitos rectificadores de pequeña escala el capacitor de choque el cual nos proporciona la energía que circula por el circuito RC brinda la función de filtro de señal provocando un alisamiento de la misma, obteniendo una señal con un menor rizado

Las pruebas que se debe realizar para medir los altos voltajes de impulso son correspondientes a sobrevoltajes, resultan de descargas atmosféricas o de sobrevoltajes causados por maniobras.

Las ondas de voltaje y corriente pueden ser grabadas en osciloscopios.Las mediciones que se procede hacer en voltajes de impulso se las puede realizar mediante instrumentos como son: StM 613 o Utiizando Osciloscopios de alta velocidad con memoria, con las correspondientes protecciones y cables coaxiales y capacitancias secundarias para medición del orden de 75, 150 y 300 KV.

https://www.academia.edu/15368937/ESCUELA_POLIT%C3%89CNICA_NACIONAL_FACULTAD_DE_INGENIER%C3%8DA_EL%C3%89CTRICA_LABORATORIO_DE_ALTO_VOLTAJE_ESCUELA_POLIT%C3%89CNICA_NACIONAL_HOJAS_GU%C3%8DAS_LABORATORIO_DE_ALTO_VOLTAJE_SEMESTRE_2015-A