Certificacion Verificada Teorica Estatica Nivel 1 Intensivo Online..pdf

CERTIFICACIÓN VERIFICADA TEÓRICA
ESTÁTICA NIVEL 1 INTENSIVO ONLINE
José Miguel Zambrano, BSc E.E.
LatinAmerica Application Engineer
Megger Baker Instruments

EXPOSITOR: José Miguel Zambrano
• Ingeniero Electricista Mención Potencia - Universidad de Los
Andes, Mérida Venezuela.
• Master en Gerencia de Operaciones - Universidad José Antonio
Páez, Valencia Venezuela.
• Programa Certificado en Electroestática y Magnetismo – MIT
• Curso Certificados en:
• Liderazgo en Aprendizaje – Harvard University.
• Pensamiento Estadístico para el Análisis y la Ciencia de
Datos. Columbia University.
• Machine Learning para el Análisis y la Ciencia de Datos.
Columbia University.
• Con 18 años de experiencia en cargos relacionados con
Mantenimiento Predictivo Eléctrico.
• Desempeñando labores de mantenimiento en los siguientes
segmentos de la industria: Pulpa y Papel, Oil & Gas,
Metalmecánica, Alimentos & Bebidas, y abarcando un amplio
conocimiento de prácticas predictivas en varios otros segmentos
como Minería, Siderúrgica y Naviera.
• Actualmente trabajando en Megger Baker Instruments desde
Agosto 2019 como Ingeniero de Aplicaciones para LatinoAmérica.

Moderador: Luis Beltrán
• Ingeniero Electricista - Universidad Nacional de
Ingeniería, Perú, con especialidad en Máquinas
Eléctricas Rotativas.
• Maestría en Administración de Negocios -
University of Tampa, Florida, USA.
• Especializaciones en Administración y Marketing
- Universidad de Harvard, Massachusetts
- Universidad de California, Berkeley.
• 29 años de experiencia en las prácticas
eléctricas para el mantenimiento predictivo.
• Trabajó para empresas internacionales como
ABB, Siemens, y WEG.
• Trabaja para la división de Baker Instruments
desde el 2008, y su posición actual es de
Gerente de Desarrollo de Negocios para América
Latina.

I. Entender cómo las Pruebas Estáticas pueden mejorar la confiabilidad del motor.
II. Describir los factores que generan la falla en el motor.
III. Identificar los tipos de fallas de los motores.
IV. Definir cuáles son las Pruebas Estáticas y cómo éstas identifican los tipos de fallas.
OBJETIVOS DEL CURSO

I. ¿Por qué realizar éstas pruebas?
II. Configuración del Motor.
III. Mecanismos de falla del aislamiento.
IV. Cómo las Pruebas Estáticas identifican el estado del aislamiento del motor.
• Resistencia de los devanados
• Pruebas DC.
• Surge (Impulso).
• Inductancia y Capacitancia.
• Otras pruebas
V. Examen Certificación.
AGENDA

Causas de Fallas de Motores Eléctricos
FUENTE: IEEE C37.96 2012

FUENTE: EPRI Troubleshooting of Electric Motors 2000

FUENTE: EPRI Troubleshooting of Electric Motors 2000
0 10 20 30 40 50 60
Sobrecalentamiento
Ruptura del Aislamiento
Ruptura Mecanica
Falla Electrica
Otros
CAUSAS DE FALLAS EN RODAMIENTOS Y ESTATORES
Estator Rodamiento

Causas de Fallas de Motores Eléctricos. Rodamientos
ISO 15243 EROSIÓN ELÉCTRICA
SOBRE CORRIENTE PASO DE CORRIENTE

Causas de Fallas de Motores Eléctricos. Estator

Definiendo las Pruebas Estáticas
QUÉ ES?: Medición y seguimiento de las propiedades eléctricas del sistema de aislamiento, en un
esfuerzo por determinar su salud y fiabilidad mientras el motor está desconectado.
CÓMO?:
Pruebas de Bajo Voltaje.
Medición de parámetros eléctricos específicos cercanos, o por debajo de la tensión de placa del
motor, para determinar algún cambio en las propiedades del sistema de aislamiento.
Pruebas de Alto Voltaje.
Probar el aislamiento del motor a niveles de voltaje similares a los que el motor encuentra en su
entorno normal de operación para determinar la integridad y la confiabilidad del sistema de
aislamiento.
Ayuda a definir la condición del aislamiento con respecto al final de su vida útil.

Sistemas de Prueba de Aislamiento
 Antiguamente: si esta caliente algo esta mal!
 Multímetros
 Megómetros
 Medidores de resistividad, L, C, Z, ángulo de fase.
 Pruebas en alto voltaje – Hipot CA-CC
 Pruebas de Impulso (Surge Test)
 Descargas Parciales
 Tangente Delta
 Infrarojo, Ultrasonido, otros.

Aislamientos
Envejecimiento Térmico (IEEE 43-2013)
Por cada 10°C de incremento de temperatura en el aislamiento, la vida útil de éste, se reduce a la mitad (Termoplástico).
2
R
R TEMP
C
40 


10
40
T 

Propiedades de los Dieléctricos
Rigidez Dieléctrica
Perforación / Ruptura
8400 Voltios Peak / 6000V RMS
Mayoría de fabricantes de motores eléctricos
O:
VCC
CA 8400
2
6000 
Alambre de motor de 460V CA
Capacidad de ruptura de 6000VCA

Ranura simple
Motor 3 F
Bobinado Aleatorio
Ranura 20,000 VCC
Nomex-Mylar-Nomex
•Aislamiento combinado a tierra es:
8400 VCC + 20,000 VCC = 28,400 VCC
Ranura

Definiciones Básicas
 Variaciones de Voltaje:
“El incremento o reducción de
voltaje puede resultar en un
incremento de temperatura.
Ésto acelera el deterioro del
aislamiento, produciendo
fallas de corto circuito en
el motor.”
FUENTE: Fabricantes de Motores

Definiciones Básicas
Variaciones de Frecuencia:
FUENTE: Fabricantes de Motores

Degradación y Voltaje de Ruptura vs. Tiempo

Pruebas Eléctricas Estáticas en Motores
Qué le pasa a un motor después que sucede un corto entre espiras?

Efecto Autotransformador de la Falla entre Espiras.
T2
T3
T1

Efecto Autotransformador de la Falla entre Espiras.
T2
T3
T1
16 Espiras
1 Vuelta
16x Corriente Normal
» 256x Calor Normal (I2R)

Fallas de Motores
1. Aislamientos nuevos tienen alto voltaje de ruptura
2. El aislamiento del motor experimenta un
envejecimiento normal:
- Envejecimiento Térmico
- Contaminación Externa
- Esfuerzo Mecánico
- Descargas Parciales
3. La Rigidez Dieléctrica entre espiras de la bobina o
el aislamiento a tierra del motor cae debajo del nivel de
transitorios resultando en un arco

4. Los transitorios producen arcos inducidos causando que el aislamiento se deteriore mucho más
rápido
5. El voltaje de ruptura entre espiras o el aislamiento a tierra cae debajo del voltaje de operación
causando un corto entre espiras o a tierra.
6. El efecto “transformador” causa alta corriente inducida, típicamente 16-20 veces la corriente a
carga completa.
7. La falla de aislamiento a tierra se produce rápidamente (típicamente en minutos)
Fallas de Motores

Fallas de Motores
 Por qué las fallas en el aislamiento entre las espiras?:
– El aislamiento de las espiras es el punto más débil de donde puede generarse una falla del motor.
– Depósitos químicos deterioran el aislamiento.
– Existen movimientos mecánicos en las bobinas debido a los arranques del motor. (Crawford/General
Electric)
– Uso de variadores de velocidad.
– Otros

Fallas de Motores
Fallas en el aislamiento entre las espiras:
• 80% de las fallas de aislamiento del motor empiezan como fallas entre espiras (General Electric
Paper).
• La mayoría de los motores fallan a tierra, pero la causa raíz del problema se basa en una falla entre
espiras (General Electric Paper – EASA).

Fallas en las Espiras iniciales
 La mayoría de fallas entre espiras empiezan en las espiras iniciales del bobinado.
 La mayoría de esas fallas son el resultado de peaks de alto voltaje

Peaks de Voltajes en Arranques de Motores
- Peaks de voltajes suceden entre 0.2 y 0.5 µsec
durante el arranque del motor
- Peaks de voltaje se generan al segundo y tercer
cierre de contacto
- Uso de variadores de velocidad

Peaks de Voltajes en Arranques de Motores
Peaks de Voltajes en arranques
Estudio por NEMA MG – 1 2011:
M
Peor de los casos= 5 Per Unit (392V) = 1960 Volt. en arranque
FUENTE: IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 30, No. 6, November/December 1994.

Distribución de Voltage en Espiras del Motor
Christiansen & Petersen Denmark IEEE 68C6-EI-87
6 espiras
Devanado del Motor
Estrella 2 polos – 6 vueltas por bobina - ~ 1000 hp
Voltage
Drop
/
Coil
in
%
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Rise time 0.2 m seconds
Voltage
Drop
/
Coil
in
%
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Distribución
del
Voltaje

Fallas entre espiras
Áreas de mayor probabilidad de fallas cobre - cobre
Falla
T4
T1
T4
T1

Ley de Paschen
Un mínimo de 350 V es requerido
para producer un arco.
Grosor del Papel 0.4 X 10-3 inches

Voltajes y Ruptura de Aislamiento
 Los motores ven típicamente altos peaks de voltaje durante el arranque, parada, y hasta durante
su operación.
 Los motores no fallan en voltajes de operación donde existe solo de 20 a 30 voltios entre espiras.
 Cada vez que el motor arranca, se presenta peaks de voltaje de hasta “5 x pu” (pu= per unit)
Ruptura
Ruptura

Modos de Fallas en Estatores
El problema inicial en los devanados suele ser una falla entre
espiras que con el tiempo termina convirtiendose en una falla a
tierra (Root Cause Failure Analysis EASA).

R.M. Tallam, T.G. Habetler, R.G. Harley, “Modelo de Transiente para Máquina de Inducción con Falla en el
Devanado Estatórico.” IEEE Transacciones en Aplicaciones Industriales, Vol. 38, No. 3, May/June 2002.
“….Una falla en una vuelta en el devanado del estator de una máquina de inducción causa una corriente
circulante muy grande en la espira con corto, del orden de 2 veces la corriente a rotor bloqueado. Si se
deja en ese estado, la falla se puede propagar, llegando a ser una falla fase-tierra o fase-fase. El
flujo de corriente a tierra resulta en un daño irreversible al núcleo, y la máquina podría removerse
de servicio. Una detección de éste tipo de fallas es necesaria para evitar condiciones de
operación peligrosas y reducir paradas no programadas”.

Preguntas
Por qué un equipo de Pruebas Estáticas Megger Baker Instruments puede detectar un problema inicial
entre espiras de un devanado, y otros equipos que copian nuestra tecnología no?

• Qué normas se toman como vigentes?
• Las normas caducan?
• Existe alguna norma que me recomiende todas las pruebas eléctricas y cómo realizarlas?
• Existe alguna norma que regule las otras normas?
Preguntas a la Audiencia…
Cada estándar IEEE es sujeto a revisión al menos cada 10 años. Cuando un documento
tiene mas de 10 años y no ha sido revisado, es razonable concluir que su contenido, a
pesar de tener “algún” valor,
“NO refleja totalmente el presente estado del arte”
(Lo último en recomendaciones de pruebas eléctricas)

Estándar AR-100 - 2020
 Prácticas recomendadas por la Asociación de Servicios
de Aparatos Eléctricos, Inc.
 Establece una guía para las reparaciones y rebobinados
de aparatos eléctricos.
 No reemplaza a las especificaciones o
instrucciones de los fabricantes de máquinas
rotativas.

Estándar AR-100 - 2020
Lineamientos para:
 Reparación Mecánica
 Ejes, rodamientos, lubricación, carcazas,
laminaciones, balanceo, anillos rozantes,
conmutadores, escobillas, accesorios.
 Rebobinados
 Protecciones térmicas, aislamientos,
conductores, conexionado, impregnaciones,
cuñas.
 Pruebas
 Pruebas eléctricas recomendadas.

Pruebas Eléctricas
• Balanceo Resistivo.
Referencia IEEE 118 / 56 / EASA 2020
 Resistencia de aislamiento
Referencia: IEEE 43
 Índice de Polarización o Absorción Dieléctrica
Referencia: IEEE 43
 Alto Voltaje (Hipot) en Escalón
Referencia: IEEE 95 / NPFA 70B 2019 / EASA 2020
 Prueba de Impulso (Surge)
Referencia IEEE 522 / NPFA 70B 2019 / EASA 2020
 Medición de Inductancia y Capacitancia
Referencia: IEEE 1415
 Medición de Descargas Parciales
Referencia: IEC 61934

Prueba de Balanceo Resistivo
(IEEE 118 / 56 / EASA 2020)

1. Pruebas de Balanceo de Resistencia:
− Número de vueltas por fase
− Diámetro del cobre
− Conexiones con alta resistencia
− Cortos totales entre espiras
− Conexiones abiertas entre espiras
− Tendencias, históricos

Valor de Delta (balanceo)
1. Pruebas de Balanceo de Resistencia
Tipo de Bobina:
Random (Alambre) < 2% del promedio
Preformada < 1% del promedio
Algunos devanados Concéntricos superan el 2%
Random (Alambre) < 2% del promedio
Preformada < 1% del promedio
Devanados Concéntricos < 3%
FUENTE: EASA AR-100-2020. CSA C392
IEEE 118
FUENTE: IEEE 56 - 2016

Componentes de una Corriente Contínua
 Por definición, la resistencia de aislamiento es el resultado de dividir el voltaje aplicado entre la
corriente total.
 La corriente total es la suma de cuatro (4) diferentes corrientes:
Corriente de Absorción (polarización) IA
Corriente de Conducción IG
Corriente de Capacidad Geométrica IC
Corriente de Fuga IL

Componentes de una Corriente Contínua
Circuito equivalente mostrando las cuatro corrientes durante una prueba de
resistencia de aislamiento

Aislamiento en un Motor Eléctrico
Copper
Winding
Motor
Frame
(Ground)
Aislamiento

Copper
Winding
Efectos con la Aplicación de un Voltaje AC.
Motor
Frame
(Ground)

Efectos con la Aplicación de un Voltaje DC
Copper
Winding
Motor
Frame
(Ground)

Corriente Capacitiva (Carga)
Copper
Winding
Motor
Frame
(Ground)

Corriente de Absorción (Polarización)
Copper
Winding
Motor
Frame
(Ground)

Corriente de Conducción
Copper
Winding
Motor
Frame
(Ground)

Contamination
Corriente de Fuga (Fuga Superficial)
Copper
Winding
Motor
Frame
(Ground)

Corriente Absorción / Polarización

Contamination
Corriente de Fuga

Corriente Capacitiva + Corriente de Absorción

Sumando la Corriente de Conducción

Contamination
Sumando la Corriente de Fuga

Prueba de Resistencia de
Aislamiento (IEEE 43)

Voltajes recomendados
Prueba de Resistencia de Aislamiento:
Voltaje de placa Voltaje de Prueba en CC

Mínimos valores recomendados de resistencia

Mínimos valores recomendados de resistencia
Nota 1: El valor mínimo de IR recomendado en megaohms, a 40 °C de todo el bobinado (todas las fases)
Nota 2: KV es el valor nominal RMS del Voltaje Línea a Línea para máquinas trifásicas y Línea a tierra
para monofásicas, y el valor de voltaje nominal para máquinas DC o bobinas de campo.
Nota 3: Puede que no sea posible obtener valores de IR por encima de los mínimos recomendados para bobinas que
tienen superficies extremadamente grandes o para circuitos de armaduras DC con conmutadores, para esos casos se
debe usar la tendencia de esta variable para evaluar su condición.
Nota 4: Los valores de esta tabla pueden no ser aplicables, en algunos casos, específicamente cuando
la bobina es tratada con materiales para controlar el estrés/fatiga.
Nota 5: Los valores de esta tabla no se aplican para bobinas que no hayan sido previamente tratadas
con impregnación al vacío.

Corrección por Temperatura
FUENTE: IEEE 43-2013

Prueba Índice de Polarización /
Absorción Dieléctrica (IEEE 43)

Voltajes recomendados
3. Índice de Polarización / Absorción Dieléctrica:
Voltaje de placa Voltaje de Prueba en CC

Pruebas Índice de Polarización (IEEE 43)
3. Índice de Polarización / Absorción Dieléctrica:
IP Test: 10min/1min
AD Test: 3min/30sec
Busca deterioro, resequedad, humedad, o contaminación del aislamiento a tierra
Si la resistencia obtenida es más de 5000 MΩ en un minuto (Megado), entonces se realiza la
prueba de Absorción Dieléctrica, que es similar a la IP, pero con los valores tomados en
30seg. y 3 minutos.

Prueba de Índice de Polarización (IEEE 43)
Valores mínimos recomendados de Índice de Polarización
IEEE 43-2013

Prueba de Índice de Polarización

Prueba de Índice de Polarización (IEEE 43)
Puedo repetir la prueba?
− Existencia de carga residual en el aislamiento
− La lectura del aislamiento se verá afectada
− Antes de efectuar la medición, los devanados deberán estar
completamente descargados.
Al final:
 IEEE: 1.5 ó > 2 (por clase de aislamiento)
 Mayor > 1: dejarlo trabajar (regla general común)
 No existe estándar aceptado para valores de AD
 Los valores de AD deberían reflejar cercanamente el valor de IP.

Factores que afectan la resistencia de aislamiento
 Condición de la superficie
 Humedad
 Efecto de temperatura
 Efecto de la magnitud del voltaje de prueba
 Existencia de carga residual en el aislamiento

Prueba de HiPot en Escalón
(IEEE 95)

Pruebas de Alto Voltaje - Hipot
Problemas de aislamiento que se pueden detectar (bajo investigación posterior):
− Agrietado o con fisuras
− Contaminación en la superficie
− Resina mal curada
− Humedad
− Delaminación
− Perforaciones

IEEE 95-2002 (Reafirmado: 30-8-2012)
“Prácticas recomendadas para pruebas de aislamiento de maquinaria eléctrica CA (2300 V y mayores)
con alto voltaje en contínua”.
“…cubre pruebas de equipos nuevos en fábricas o en el campo después de su instalación, y pruebas de
mantenimiento de rutina de máquinas que han estado en servicio….”
“ Debido a que las Pruebas de HiPot son realizadas normalmente como pruebas de mantenimiento en
lugar de pruebas de aceptacion, el máximo voltaje aplicado no deberia ser mayor a los valores
recomenados en esta norma”.

Pruebas de mantenimiento (IEEE 95-2002):
Voltaje de prueba en CA = 125% a 150% el voltaje en CA
Voltaje de prueba en CC= 1.7 x Voltaje de prueba en CA
Ejemplo:
4160 VCA
(1.25) (4160) (1.7) = 8840 VCC
(1.50) (4160) (1.7) = 10,608 VCC
Megger Baker Instruments:
2 x Vca + 1000 Voltios
o (4160) (2) + 1000 = 9320 VCC

Voltajes de prueba de HiPot IEEE 95-2002.
6.2 Para pruebas de mantenimiento en CC
V Línea (Vl)
Por Unidad
(pu = 0.816 Vl)
Min Voltaje DC
(Vl * 1.25 * 1.7)
Max Voltaje DC
(Vl * 1.5 * 1.7)
480 392 1020 1224
575 469 1222 1466
600 490 1275 1530
2300 1,877 4888 5865
4160 3,395 8840 10608
6900 5,630 14663 17595
13800 11,261 29325 35190

 EASA AR100-2020

EASA - Pruebas de Alto Voltaje - Hipot
Ej: Motor de 4160.
Motor Nuevo = 1700 + 3.4 Vn = 15844 V
Motor Usado = 65% Motor Nuevo
= 10299 V
Estandar Baker = 2 Vn + 1000
= 9320 V

EASA CC HiPot (Tabla 4.4)
V Línea (Vl)
Bobinas Nuevas (3.4*Vl +
1700)
En Servicio 65%
(Bobina Nueva)
Estandar Baker
(2*Vn+1000)
480 3,332 2166 1960
575 3,655 2376 2150
600 3,740 2431 2200
2300 9,520 6188 5600
4160 15,844 10299 9320
6900 25,160 16354 14800
13800 48,620 31603 28600

Hipot en CA o en CC?
IEEE 95-2002
Se debe preferir pruebas de alto voltaje en CC por lo
siguiente:
 La unidad de prueba es más compacta y ligera para el
transporte al campo.
 Ocurren menores descargas parciales (menor estrés al
aislamiento).
 Si ocurre el punto de quiebre del aislamiento durante la
prueba, la prueba de alto voltaje en CC causa menor
estrés debido a que la capacidad de la prueba es menor
comparada a la de CA.

IEEE 95-2002
 La corriente medida en la prueba CC suministra valiosa
información respecto a defectos o deterioro en el
aislamiento.
 Peaks de voltajes que ocurren en el devanado del
estator son generalmente de naturaleza de “impulso”
que se relaciona muy bien con la prueba en CC en lugar
de CA.
 El empleo de pruebas controladas de alto voltaje en
contínua (por ejemplo en pasos o rampa) ofrece sus
ventajas con respecto a otras pruebas.

IEEE 95-2002
“Después de efectuar la prueba hay que descargar la carga almacenada en el devanado”
“Descargar a tierra al menos 2 horas o cuatro (4) veces el tiempo que duró la prueba”

4. Pruebas de Alto Voltaje (HiPot en CC):
 Prueba de Voltaje en Escalón,
 Rampa
 HiPot Directa (Convencional)

Ejemplos de pruebas típicas de Hipot en Escalón:
◄
Aislamiento Estable: Aislamiento Inestable:

 Pruebas de Voltaje en Escalón (Step Voltage)
Mide la rigidez dieléctrica del aislamiento. Se mide la corriente de fuga para asegurar que el aislamiento
a tierra y cables soporten el trabajo normal durante el arranque y parada del motor (peaks de voltaje).
Los peaks de voltajes suceden
entre 0.2 y 0.5 µseg. durante el
arranque del motor

Pruebas de Voltaje en Escalón
 Se eleva el voltaje en escalones, y cada escalón mantiene un voltaje por un tiempo pre-establecido.
 Permite que desaparezca la influencia de corrientes de carga.
 Mantiene el voltaje final por un minuto tal como lo define la IEEE 95 y NEMA MG-1.

4. Pruebas de Voltaje en Escalón – Hipot (Step Voltage)(NFPA 70B - 2019)
Las Pruebas de Hipot son realizadas durante operaciones normales
de mantenimiento o después de servicios o reparaciones de activos
críticos. Estas pruebas se realizan a toda la máquina o sólo a una
parte del circuito y asegura que el nivel de aislamiento es lo
suficientemente alto como para garantizar una operación segura.

Beneficios y Usos
• Es menos estresante para las bobinas.
• Útil cuando la condición del motor es desconocida o
indeterminada.
• Útil cuando se requiere pruebas más frecuentes
(Predictivo).
• Útil cuando el motor contiene humedad o
contaminación.

Pruebas de Alto Voltaje en Rampa HiPot
 El voltaje sube gradualmente en rampa, sin interrupciones hasta alcanzar el voltaje de prueba final.
 No sostiene el voltaje final por un minuto tal como lo define la IEEE 95 y NEMA MG-1.

Gupta, Stone, and Stein, “Use of Machine HIPOT testing in Electric Utilities.”
0-7803-7180-1 IEEE, 2001 (IEEE Dielectrics and Eletrical Insulation Society)
Survey of utilites doing HIPOT testing.
“Does Hipot Testing damage a good winding? This question is raised many times, most often by managers, who
have to approve the tests. The answer is a resounding NO. Hipot tests do not introduce any significant
degradations in a machine with a good insulation system. Machines that have failed a hipot test have always
revealed poor insulation systems upon later examination. Chances are that they would have failed in service,
especially if an over voltage from surges or a power system fault were to occur. Hence, only machines with poor or
marginal insulation systems are likely to fail during the hipot test.”
“¿Daña a un buen bobinado la Prueba de Hipot? Esta cuestión se plantea muchas veces, más a menudo por los
gerentes, que tienen que aprobar las pruebas. La respuesta es un rotundo NO. La Prueba de Hipot no introduce
ninguna degradación significativa en una máquina con un buen sistema de aislamiento. Las máquinas que han
fallado en una prueba hipot, siempre han puesto de manifiesto sus sistemas de aislamiento pobres. Lo más
probable es que ellos hayan fallado en servicio, sobre todo si un exceso de tensión o un fallo del sistema eléctrico
se produjeran. Por lo tanto, sólo las máquinas con sistemas de aislamiento pobres o marginales son propensos a
fallar durante estas pruebas.”

5. Prueba de Impulso o Surge
Consiste en aplicar una corriente alta de impulso (el tiempo de crecimiento de la onda es rápida).
Se descarga el voltaje por una línea del motor, teniendo las otras líneas a tierra.
Es el único método disponible para detectar aislamiento débil entre las espiras, permitiendo al
operador realizar un mantenimiento predictivo.
Inicialmente desarrollado por General Electric & Westinghouse

Fallas en el aislamiento entre las espiras:
• El aislamiento de las espiras es el punto más débil de donde puede generarse una falla del motor.
• Depósitos químicos en el aislamiento deterioran su vida útil.
• Existen movimientos mecánicos en las bobinas debido a los arranques del motor. (Crawford/General
Electric)

− 80% de las fallas de aislamiento del bobinado del motor empiezan como fallas entre espiras
(General Electric Paper).
− La mayoría de los motores fallan a tierra, pero la causa raíz del problema se basa en una falla entre
espiras (General Electric Paper - EASA).

5. Prueba de Impulso o Surge (IEEE Std. 522)
La Prueba de Surge o Impulso se realiza a todo tipo de
bobinados, incluyendo los bobinados Random (alambre),
con un voltaje de prueba de dos veces el voltaje nominal de
la máquina más 1000 Volts, con un tiempo de subida de
0.2 ± 0.1 us. Para motores de bobina preformada ver table 4.3.

5. Prueba de Impulso o Surge (EASA AR-100-2020)

5. Prueba de Impulso o Surge (NFPA 70B - 2019)
La Prueba de Impulso puede detectar defectos entre espiras, entre
bobinas, entre grupos de bobinas o entre fases que no pueden ser
detectados por la prueba de Resistencia de Aislamiento, Índice de
Polarización o Absorción Dieléctrica ni por la Prueba de Hipot.

 5. Prueba de Impulso o Surge
- Peaks de voltajes suceden entre
0.2 y 0.5 µseg durante el arranque
del motor
- Peaks de voltaje se generan al
segundo cierre de contacto
- Uso de variadores de velocidad

Ley de Paschen Distribución de Voltaje en una Bobina

Veamos un ejemplo:
• Motor de 4160 V
• En el arranque en el peor de los casos podemos ver peaks de Voltaje de hasta 5 p.u
• Valor por unidad (4160 V) = 3396 V
• 5 p.u = 5 * 3396 V = 17 KV aprox.
• Las espiras iniciales verán el 80 % del total de Voltaje al inicio del transitorio.
• 17 KV * 80% = 13,6 KV
4,5 KV 4,5 KV 4,5 KV

Prueba de Impulso o Surge
Resonant Frequency =

Prueba de Impulso o Surge
L L´
L > L’
f < f’

Detección de aislamiento débil
 En el campo / terreno (con rotor)
 Espira a espira
 Fase a fase
 Bobina a bobina
 En el taller (sin rotor)
 Espira a espira, fase a fase, bobina a bobina
 Bobinas invertidas
 Cortos entre espiras
 Desbalance de # de vueltas
 Diferentes Φ de cobre
 Cortos con las láminas

Patente de “Baker”
Modelos
ST
Modelos
“D”

Compensación del error de relación de área EAR
Hace nuestro equipo más sensitivo a los cambios en las formas de onda por lo que puede producir un
disparo para minimizar el número de pulsos que actúan en el momento que se encuentra el aislamiento
débil.
Patente de “Baker”: Mejoras a través del tiempo

EAR - Error de Relación de Área

En el campo (con rotor)
No comparar formas de onda finales (Line - Line EAR)
Pulse - Pulse EAR
En el taller (sin rotor)
Comparar formas de onda finales (Line - Line EAR)
Pulse - Pulse EAR

Forma de onda de un buen devanado

Forma de onda de un devanado con problemas

5. Prueba de Impulso o Surge (IEEE 522)
V Línea (Vl)
Por Unidad
(pu = 0.816 Vl)
Motor Nuevo
(3.5 pu)
Motor Usado
(75% Motor
Nuevo)
480 392 1371 1028
575 469 1642 1232
600 490 1714 1285
2300 1,877 6569 4927
4160 3,395 11881 8911
6900 5,630 19706 14780
13800 11,261 39413 29560

Resúmen de Voltajes
IEEE 95 IEEE 522
EASA HIPOT AR-
100-2020
EASA SURGE AR-
100-2020
ESTANDAR
BAKER
IEC 34-15
V Línea
(Vl)
Por
Unidad
(pu =
0.816 Vl)
Min
Voltaje DC
(Vl * 1.25
* 1.7)
Max Voltaje
DC (Vl * 1.5
* 1.7)
Por
Unidad
(pu =
0.816 Vl)
Motor Nuevo
(3.5 pu)
Motor
Usado (75%
Motor
Nuevo)
Motor
Nuevo
(3.4 Vl +
1700)
Motor
Usado (65%
Motor
Nuevo)
Motor
Nuevo
(3.5 pu)
Motor Usado
(75% Motor
Nuevo)
2 Vl + 1000
Motor
Nuevo
(4*Vl+5000)
Motor
Usado
(65%
Motor
Nuevo)
480 392 1020 1224 392 1371 1028 3332 2166 1900 1900 1960 6920 4498
575 469 1222 1466 469 1642 1232 3655 2376 2200 2200 2150 7300 4745
600 490 1275 1530 490 1714 1285 3740 2431 2200 2200 2200 7400 4810
2300 1,877 4888 5865 1,877 6569 4927 9520 6188 6569 4927 5600 14200 9230
4160 3,395 8840 10608 3,395 11881 8911 15844 10299 11881 8911 9320 21640 14066
6900 5,630 14663 17595 5,630 19706 14780 25160 16354 19706 14780 14800 32600 21190
13800 11,261 29325 35190 11,261 39413 29560 48620 31603 39413 29560 28600 60200 39130
CUADRO COMPARATIVO ENTRE NORMAS PARA VOLTAJES DE PRUEBA

Prueba de Inductancia y
Capacitancia (IEEE 1415)

 Medición de L, Z, C (Inductancia, Impedancia, Capacitancia, ángulo de fase)

I
V
I
V
360˚
Z: Impedancia Ángulo de Fase

ZL
XL
R
L: Inductancia
φ: Ángulo
C: Capacitancia
ZC
XC
R
Q: Calidad
D: Disipación

Ejemplos: Errores en Devanados
Zreference
XL
R
1) Alambre más delgado, mismo # vueltas
Q1: R, L, crece, decrece, igual?
Q2: Z y φ?
Q3: Q cambia?
2) Mismo alambre, menos # vueltas
Q1: R, L cambian?
Q2: Z y φ cambian?
Q3: Q cambia?
Z2
3) Mismo Alambre, igual # vueltas, bobina invertida
Q1: R y L cambian?
Q2: Z y φ cambian?
Q3: Q cambia?
Z3
Z1

Descargas Parciales: ¿Qué son?
 Arco eléctrico parcial localizado en el dieléctrico entre conductores o entre
conductores y pared de tierra.
 El estrés por tensión en combinación con una mala laminación, impregnación de
aislamiento inadecuada y contaminación contribuyen al fenómeno.
Image Credit: www.intechopen.com

Estándares para la Medición de PD
 IEC-60270: High Voltage Test Techniques – Partial Discharge Measurements
 Principalmente se refiere a las mediciones de CA y CC de PD, las pruebas de impulso de DP no se
especifican explícitamente
 IEC-61934: Electrical insulating materials and systems – Electrical measurement of partial discharges
(PD) under short rise time and repetitive voltage impulses
 Específicamente desarrollado para proporcionar orientación sobre la detección de impulsos de PD con el
aumento de popularidad de las formas de onda de conmutación por IGBT
 IEEE 927: IEEE Guide for the Measurement of Partial Discharges in AC Electric Machinery
 Discusión de técnicas de medición en línea y fuera de línea.
 IEC-60034-18-41 (Qualification and type tests for Type I electrical insulation systems used in rotating
electrical machines fed from voltage converters)
 Referencias 61934 y 60270

Equipo portátil de pruebas en baja tensión - MTR105
Giro del Motor
DLRO
Multímetro
LCR
Secuencímetro
Megómetro
Medidor de
Temperatura
MTR105

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