Las especificaciones de intensidad asignada se definen para todos los aparatos eléctricos; los límites superiores se deciden en función del aumento de temperatura aceptable causado por la I^2R (vatios) disipados en los conductores (donde I = intensidad eficaz en amperios y R = la resistencia del conductor en ohmios), junto con el calor producido por la histéresis magnética y las pérdidas de corriente de Foucault en motores, transformadores, etc., y las pérdidas dieléctricas en cables y condensadores, cuando proceda.
Un aumento de temperatura superior a la temperatura ambiente depende principalmente de la velocidad con la que se elimina el calor. Por ejemplo, las grandes corrientes pueden atravesar los devanados de motores eléctricos sin que éstos se sobrecalienten, simplemente porque un ventilador de refrigeración fijado al eje del motor elimina el calor a la misma velocidad a la que se genera, por lo que la temperatura alcanza un valor estable por debajo de la que podría dañar el aislamiento y quemar el motor.
Los transformadores de refrigeración de aire o aceite se encuentran entre los ejemplos más conocidos de estas técnicas de “refrigeración forzada”.
Los valores de intensidad asignada recomendados por la IEC se basan en temperaturas ambientes comunes en climas templados a altitudes que no superan los 1.000 metros, de forma que los elementos que dependen de la refrigeración natural por radiación y convección de aire se sobrecalientan si funcionan a la intensidad asignada en un clima tropical o a altitudes superiores a los 1.000 metros.
En tales casos, se debe reducir el valor nominal/asignado del equipo, es decir, se debe asignar un valor inferior de intensidad asignada.
El caso del transformador se trata en la norma UNE-EN 60076-2. En el caso de los transformadores con refrigeración forzada, suele ser suficiente contar con pantallas solares y aumentar las superficies de los radiadores de refrigeración del aceite, la cantidad del aceite de refrigeración, la potencia de las bombas de circulación de aceite y el tamaño de los ventiladores de circulación de aire, para mantener las especificaciones de las normas.
Para la aparamenta eléctrica, se debe consultar al fabricante acerca de la reducción de intensidad asignada que se debe aplicar de acuerdo con las condiciones de funcionamiento reales.
Efectos de la corriente asignada en los interruptores
Figura 1 : Efectos de la corriente asignada en un interruptor
Todo circuito eléctrico recorrido por una corriente eléctrica es un foco de desprendimiento de calor [efecto térmico]. Bajo esta influencia se calientan los elementos activos de los interruptores, estableciéndose el régimen de equilibrio cuando la cantidad de calor cedido al exterior es igual a la suma de pérdidas en el interior de los mismos.
El valor de las pérdidas Por efecto Joule se determina mediante la fórmula:
Q = 0,24 R · I^2 · t
de donde:
Q = cantidad de calor expresado en calorías.
R = resistencia en ohmios.
I = intensidad de la corriente en amperios.
t = tiempos en segundos.
La temperatura máxima alcanzada no debe sobrepasar unos límites bien definidos, pues de otro modo se producirla:
a) La oxidación de los contactos.
b) La destrucción de los elementos aislantes.
c) Modificaciones de la elasticidad de muelles y resortes.
En resumen, se incrementarían las pérdidas de energía por el aumento de la resistencia R.
La resistencia interna R de un interruptor es la suma de dos resistencias parciales:
a) Resistencia propia de las piezas conductoras.
b) Resistencia de los contactos.
Resistencia de las piezas conductoras
La resistencia propia de las piezas conductoras es función de la resistividad del metal empleado, de la longitud y de su sección según la fórmula:
R = resistencia en ohmios.
r = coeficiente de resistividad en ohmios por mm2/m.
l = longitud en metros.
s = sección en mm
s = sección en mm
Figura 2: Sección de un polo de interruptor de pequeño volumen de aceite, para 52 kV
Resistencia de contacto
Se llama resistencia de contacto a la resistencia que presenta la superficie común a dos elementos consecutivos de un mismo polo. El paso de la corriente a través de esta superficie viene siempre acompañado de una caída de tensión debida a la resistencia de contacto.
Esta resistencia es relativamente elevada con relación a la resistencia propia de las piezas conductoras y es la principal causa del calentamiento en los polos de los interruptores.
El contacto se puede producir entre partes fijas (6 con 11 y 3 con 12. Figura 2) y entre partes móviles (6 con 4 y 4 con 3. Figura 2).
La caída de tensión y por tanto la resistencia de los contactos es función de la superficie de los mismos, de la naturaleza del metal y de la presión ejercida sobre las superficies.
La resistencia total de un interruptor, se obtiene midiendo en los bornes del mismo (11 y 12. Figura 2) con un medidor de pequeñas resistencias especifico (equipos de inyección de alto valor de intensidad).
Esta resistencia debe ser tanto más reducida cuanto más elevada sea la intensidad asignada, con el fin de que las pérdidas se mantengan dentro de unos límites aceptables.
Dada la necesidad prioritaria de garantizar el suministro de energía eléctrica, se han introducido distintas técnicas para la detección de puntos calientes (pirómetros ópticos y cámaras termográficas), las cuales nos permiten revisar los elementos de la instalación estando en servicio (figura 3 – Medida con Pirómetro óptico).
Figura 3: Detección por radiación de calentamientos anormales en un interruptor.
Medida de la resistencia de contacto
Para esta prueba se emplean aparatos de medida de bajas resistencias con rangos de medida que varía desde unos pocos microhmios hasta algún ohmio, deben ser capaces de dar la corriente requerida (entre 100 y 600 A) en cada medición sin caídas de tensión apreciables durante la medida, en la Figura 4 se presenta un Micróhmetro alimentado a 230 V para intensidades de medida de 100 A (4 V c.c.) y 200 A (3 V c.c.) con escalas de 0 a 1999 microhmios y 0 a 19,99 milióhmios con resoluciones de 1 microhmio y 10 microhmios respectivamente y tiempos de conexión de la carga de 15 minutos (100 A), 1 minuto (200 A).
Fig. 4: Micróhmetro
PRECAUCIONES Y MÉTODO DE LA PRUEBA
- Evitar poner el instrumento cerca de cargas magnéticas fuertes o sobre una gran masa de hierro.
- En caso de instrumentos alimentados por batería se procurará conectar sólo durante la prueba para evitar su descarga.
- Se limpiarán de manera escrupulosa las superficies donde se conectarán las puntas de medición.
- Las puntas de medición deben colocarse lo más próximas al disyuntor, para evitar medir partes no deseadas.
- En la colocación de las puntas, se tomará la precaución de que las puntas de potencial “P”, se encuentren entre las de corriente (Figura 5).
- Antes de efectuar las mediciones, ajustar la lectura del aparato de medida a cero con el potenciómetro de control.
- Al comienzo de la medición, el rango del aparato se dispondrá para el valor superior, bajando paulatinamente el valor del rango, hasta encontrar la mejor lectura.
Figura 5: Medida de la resistencia de contacto
CRITERIOS DE ACEPTACIÓN:
Serán los recomendados por los fabricantes en cada caso no superándose en su defecto los 300 μΩ para la resistencia de contactos.
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Buen post, al igual que toda la página, muchas gracias
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