Mike Howell
Especialista de Soporte Técnico de EASA
 
La prueba de resistencia de aislamiento (IR), es realizada en las máquinas eléctricas rotativas por varias razones, incluyendo la evaluación de la condición del aislamiento, verificar la aptitud para su puesta en servicio y determinar si es conveniente someter los bobinados a pruebas adicionales. La norma IEEE Std 43-2000 proporciona la práctica recomendada para la industria.

La resistencia de aislamiento se calcula  de la siguiente forma:

R = E / I_T  

donde

R es la IR en MΩ
E es la tensión CC de prueba  en V
I_T es la corriente resultante total en µA

¿Por qué es necesario corregir la IR por temperatura?
Está bien establecido que existe una relación  exponencial inversa entre la IR y la  temperatura del bobinado. Por esta razón, los valores mínimos de la IR al  minuto, están especificados a la temperatura base de 40 º C. Los valores  de IR se corrigen a esta temperatura, para poder evaluarlos y/o compararlos, con mediciones de IR  previamente realizadas (ver Tabla 1).

Cuando hacen análisis de tendencias de las resistencias de aislamiento, la práctica industrial recomienda que las pruebas subsecuentes sean efectuadas cuando la temperatura de los devanados se encuentre cerca de la  misma temperatura a la cual se realizó la prueba anterior para así minimizar las imprecisiones debidas a la corrección.

¿Cómo se corrige la IR por temperatura?
La corrección de la resistencia de aislamiento por temperatura, se obtiene multiplicando la resistencia de aislamiento medida (R_T) por un coeficiente (K_T) correspondiente a la temperatura a la que fue realizada la prueba. La resistencia de aislamiento corregida (R_c) se calcula como:

R_c= K_T R_T

donde

R_c es la IR en MΩ corregida a 40 º C.
K_T es el coeficiente por el que se multiplica la IR  para corregirla a 40 ºC.
R_T es  la IR medida en MΩ a una temperatura en º C.

La práctica recomendada en la  IEEE Std 43-2000 determina el valor del coeficiente de temperatura (K_T) por medio de pruebas. Sin duda este es un procedimiento apropiado para algunos casos (ej. Grandes generadores, motores críticos), pero para realizar los cálculos en la mayoría de las máquinas utilizar una aproximación razonable de K_T, debe ser suficiente.

Estudios recientes (Bibliografía 1,2) realizados en los sistemas modernos de aislamiento termoestables (ej. Epoxi o poliéster), dieron como resultado que la relación entre la IR y la temperatura, difiere mucho con la de los sistemas de aislamiento termo-plásticos (ej. Asfálticos), en los cuales se encuentran basados los modelos anteriores de aproximación de K_T (ver Figura 1). Los cálculos de la aproximación presentados (1), deberían facilitar correcciones por temperatura más precisas, para la gran mayoría de los bobinados de pletina y de alambre redondo de las máquinas que se ven actualmente en los centros de servicio. Los valores calculados para K_T (20º C-60º C) se encuentran en la Tabla 2.

Dependiendo de las prácticas utilizadas por el centro de servicios y/o por el cliente para realizar las correcciones de la resistencia de aislamiento (R_c), si el valor de K_T es impreciso y la temperatura del bobinado no es cercana a los 40º C, se puede incurrir en un error considerable al calcular la resistencia de aislamiento corregida (R_c). Es posible que esto no sea significativo  cuando el valor de la resistencia de aislamiento se encuentre en el orden de los miles de megohmios (ej. > 5000 MΩ). No obstante, cuando el resultado de la IR se utiliza como criterio de aceptación ó fallo, la precisión de K_T se convierte en un factor mucho más importante.

Determinar la  temperatura del aislamiento también es importante. Las temperaturas se pueden estimar razonablemente utilizando el método de  de la resistencia o pueden medirse utilizando sensores de temperatura. En cualquier caso, si se van a comparar pruebas subsecuentes del mismo devanado, estás deberán ser efectuadas en el mismo punto de medición y utilizando el mismo método. Si contamos con valores razonables de K_T y de la temperatura del aislamiento, la R_c puede calcularse directamente (ver Tabla 3), invirtiendo muy poco tiempo adicional durante la  prueba.

Contar con métodos confiables para estimar  valores de  K_T, que sean válidos  para las tecnologías de los sistemas de aislamiento actuales, aumenta el  valor de la prueba de IR-especialmente cuando no sea práctico calcular K_T mediante pruebas. La medición de la IR es una herramienta valiosa, pero solo es una herramienta que ayuda a evaluar la condición del sistema de aislamiento. Si los costes derivados por las pérdidas de producción o por un rebobinado, son significativos, será necesario utilizar herramientas de diagnóstico adicionales cuando los valores de la IR sean inaceptables o ligeramente  aceptables.

Bibliografía

• 1. Temperature Dependence of the Resistance of Modern Epoxy Mica Insulation of HV Rotating Machines. Lamarre, Laurent and David, Eric. 2008, IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, pp. 1305-1312.
• 2. Insulation Resistance Measurements Versus Temperature Made on Aged Stator Bars and Coils. Zhu, H. 2007, Electrical Insulation Conference and Electrical Manufacturing Expo, pp. 215-218.

DISPONIBLE EN INGLÉS

Categories: AC motors, Stators/windings, Winding insulation, Motor testing

Tags: Insulation Insulation resistance IR Testing

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