Aislamiento

¿Cómo mantener el aislamiento?

Las propiedades de un material aislante se ven muy afectadas por la humedad, la temperatura, las sobretensiones repetidas y el vapor químico. Se debe tener cuidado para evitar estos efectos nocivos para lograr una vida útil prolongada de la máquina.

Siempre que un motor se instale en una atmósfera húmeda y se encienda después de una parada prolongada, se debe verificar la resistencia del aislamiento antes de energizar el motor.

Como precaución, se debe verificar la resistencia del aislamiento antes de un reinicio después de un apagado prolongado, incluso en condiciones templadas. Si se encuentra que el nivel de aislamiento está por debajo del nivel recomendado (Rm = kV + 1), debe compensarse.

Confección del nivel de aislamiento

Esto se puede hacer calentando y secando homogéneamente los devanados de la siguiente manera:

1. Un método burdo puede ser instalar dos lámparas en ambos extremos de la carcasa del estator después de quitar los protectores de los extremos. Esto se puede hacer en motores más pequeños, digamos, hasta tamaños de carcasa “355”.

2. Haciendo circular aproximadamente el 50-60% de la corriente nominal en una condición de rotor bloqueado, a un voltaje reducido. Para facilitar el escape de la humedad a la atmósfera, se pueden quitar las cubiertas de los cojinetes.

3. En instalaciones importantes, se recomiendan calentadores incorporados conocidos como calentadores de espacio, que se pueden encender cuando el motor no está en uso. El rango de estos calentadores es tal que un calentador “ENCENDIDO” continuo no tendrá ningún efecto dañino en los devanados del motor ni aumentará la temperatura del devanado más allá de los límites seguros. La regla general es establecer el rango del calentador de modo que pueda elevar la temperatura interior del motor entre 8 y 10°C más que la temperatura del ambiente. Su función principal es evitar la condensación de humedad en los devanados manteniendo una temperatura más alta dentro de la carcasa del motor.

Cuando el motor es demasiado grande y se almacena durante un período prolongado antes de que se instale y conecte eléctricamente, los calentadores también están apagados durante este período. Por lo que, estos calentadores pueden no ser suficientes para absorber la humedad que podría haberse condensado profundamente en las ranuras, a menos que loa mismos se mantuvieran encendidos durante un período considerablemente largo. En tales casos, es aconsejable calentar el motor por los métodos 1 y 2 mencionados anteriormente, además de usar los calentadores incorporados, hasta que el nivel de aislamiento de los devanados alcance el nivel requerido. Una vez que se ha instalado el motor, estos calentadores, cuando se encuentran en los devanados, se encienden automáticamente tan pronto como el motor está inactivo y así eliminan la condensación profunda de humedad.

 

Confección del nivel de aislamiento en máquinas grandes (1000 kW y superiores)

La IEEE 43 pone especial énfasis en determinar la condición de aislamiento de tales máquinas antes de energizar e incluso antes de realizar una prueba de alto voltaje. Esto se puede determinar mediante la prueba de resistencia de aislamiento.

Prueba de resistencia de aislamiento

La resistencia de aislamiento de los devanados es una medida para evaluar el estado del aislamiento y su idoneidad para realizar una prueba de alta tensión o para energizar la máquina. Una lectura baja puede sugerir daños en el aislamiento, secado o impregnación defectuosos o absorción de humedad. La resistencia de aislamiento puede medirse de acuerdo con el procedimiento establecido en la  IEEE 43 entre los devanados abiertos y entre los devanados y la carcasa empleando un ohmímetro de lectura directa. El ohmímetro puede ser operado manualmente o impulsado por motor o equipado con su propia fuente. Un mínimo de 500 V d.c. es el voltaje de prueba recomendado para una prueba de resistencia de aislamiento para todos los rangos de voltaje. La resistencia de aislamiento mínima recomendada de la máquina se obtiene mediante la siguiente fórmula empírica: Rm = kV + 1, donde =

Rm = resistencia de aislamiento mínima recomendada en MΩ (megaohmios) de todos los devanados de la máquina, a 40°C o 1 MΩ por 1000 V más 1 MΩ, y

kV = tensión nominal de la máquina en kV.

La resistencia de aislamiento del devanado que se utilizará para comparar con el valor mínimo recomendado (Rm) es la resistencia de aislamiento obtenida aplicando una corriente continua de voltaje a todos los devanados durante un minuto, corregido a 40°C. En la práctica, los motores con VPI tienen lecturas de resistencia de aislamiento de hasta diez a cien veces el valor mínimo recomendado (Rm).

En el sitio, cuando se pone en servicio un motor nuevo o existente después de una parada prolongada, debe tener un nivel de aislamiento mínimo de acuerdo con la Ecuación (Rm = kV + 1). Un motor de 11 kV, por ejemplo, debe tener un aislamiento mínimo de 12 MΩ. En la práctica normal, se observa que cuando se mide por primera vez, la lectura de resistencia puede mostrar más que el valor mínimo y puede confundir al operador, mientras que la condición del devanado puede no ser adecuada para una prueba de alto voltaje o una operación real. Por lo tanto, hay que asegurarse de que la condición de bobinado sea realmente adecuada antes de que la máquina se ponga en funcionamiento. Para este propósito, el índice de polarización (IP), que se determina a partir de los datos de la prueba de aislamiento es un indicador útil. Debe evaluarse en el sitio mientras se realiza la prueba de aislamiento y luego compararse con los datos de referencia del fabricante de la máquina para evaluar el estado del aislamiento y su idoneidad para la operación.

Índice de polarización

Ésta es la relación del valor de 10 minutos a 1 minuto de las lecturas de resistencia de aislamiento. No será inferior a 1,5 para la clase A, 1,75 para la clase E y 2 para los aislamientos de la clase B para que los devanados se consideren adecuados para una prueba de alto voltaje o una operación real. Este índice se basa en el fenómeno de que la resistencia de aislamiento de un devanado aumenta con la duración de la aplicación de la tensión de prueba.

Estos resultados de prueba se comparan luego con datos de prueba similares obtenidos del fabricante en devanados similares realizados durante la fabricación. Si los resultados de las pruebas originales del fabricante están disponibles, los resultados obtenidos en el sitio se pueden comparar rápidamente y la condición del aislamiento se puede evaluar de manera fácil y precisa. Si la instalación de prueba para obtener resultados en 1 minuto y 10 minutos no está disponible, los resultados también se pueden obtener durante 15 segundos y 60 segundos y se puede trazar un gráfico para determinar el índice de polarización.

A partir de estas pruebas de aislamiento, se pueden obtener varios datos de prueba durante 1 minuto y 10 minutos durante el proceso de calentamiento durante unas pocas horas y se puede trazar un gráfico para el tiempo frente a la resistencia del aislamiento. Este gráfico es de gran ayuda para determinar el estado de los devanados antes de energizar. El calentamiento o la limpieza de los devanados debe continuar hasta que el índice de polarización coincida con el valor de referencia o alcance un mínimo de 1,3 para todas las clases de aislamiento de los devanados. Solo entonces los devanados pueden considerarse adecuados para una prueba de alto voltaje o para una operación real.

Aspectos importantes al medir Rm en el sitio:

1. En general, se verá que la resistencia del aislamiento caerá primero a un nivel muy bajo antes de aumentar, la razón es que cuando comienza el calentamiento, la humedad en los devanados se redistribuye en los devanados del estator. Incluso puede llegar a las partes secas de la máquina e indicar un valor muy bajo. Después de algún tiempo, la resistencia del aislamiento alcanzará su mínimo y se estabilizará en este nivel, antes de que comience a subir nuevamente y alcanzar su máximo.

2. La resistencia del aislamiento así medida a diferentes intervalos durante el proceso de calentamiento representará la resistencia de aislamiento de los devanados a esa temperatura. Antes de trazar las curvas, estos valores de prueba deben corregirse a una temperatura de referencia, por ejemplo 40°C, para mantener la coherencia en los resultados de la prueba.

3. Para corregir el valor de la resistencia de aislamiento a 40°C se puede utilizar la siguiente ecuación: R40 = Kt40 · Rt donde:

R40 = resistencia de aislamiento en MΩ corregida a 40°C.

Rt = prueba de resistencia de aislamiento en MΩ a t ° C y

Kt40 = coeficiente de temperatura de la resistencia de aislamiento a t ° C.

4. La curva del coeficiente de temperatura se representa en el supuesto de que la resistencia de aislamiento se duplique por cada reducción de temperatura de 18°C (por encima del punto de rocío).

5. La tensión de prueba debe ser d.c. y restringido a la tensión nominal de los devanados, sujeto a un máximo de 5000 V d.c. para un motor de 6,6 o 11 kV. La aplicación de un voltaje más alto, particularmente a un devanado débil o húmedo, puede causar una ruptura del aislamiento. Por tanto, se recomienda realizar esta prueba solo con una fuente de alimentación de 500 V d.c. En consecuencia, es práctica realizar esta prueba en la fábrica también en una máquina normal, a 500 V d.c. solo para proporcionar consistencia de referencia.

Dependiendo de la condición del aislamiento del devanado, un aumento en el voltaje de prueba puede elevar significativamente la corriente de fuga y disminuir la resistencia del aislamiento (Rm). Sin embargo, para máquinas en muy buenas condiciones, se obtendrá la misma resistencia de aislamiento para cualquier voltaje de prueba hasta el voltaje nominal. Por tanto, la resistencia de aislamiento puede obtenerse con una tensión baja inicialmente y si el estado de los devanados lo permite, puede elevarse, pero siempre por debajo de la nominal y en ningún caso superior a 5 kV, independientemente de la tensión nominal.

7. Antes de realizar la prueba de aislamiento, uno debe asegurarse de que no exista una f.e.m. autoinducida en los devanados. Se recomienda que los devanados se descarguen totalmente conectándolos a tierra a través del bastidor de la máquina antes de realizar la prueba.

8. Conexiones de bobinado para prueba de resistencia de aislamiento

  • Se recomienda probar cada fase a tierra por separado con las otras fases también conectadas a tierra. Esto se debe a que la resistencia de aislamiento de un devanado completo a tierra no proporciona una verificación de la condición de aislamiento entre los devanados.
  • Se observa que la resistencia de aislamiento de una fase con las otras dos fases puestas a tierra es aproximadamente el doble que la de todo el devanado. Por lo tanto, cuando las tres fases se prueban por separado, el valor observado de la resistencia de cada fase se divide por dos para obtener la resistencia de aislamiento real.

Artículos relacionados