MATERIALES ELÉCTRICOS AISLANTES

Transcripción

1 MATERIALES ELÉCTRICOS AISLANTES

2 R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 2 Los aislantes reales presentan Corrientes de desplazamiento Absorción de corriente (corriente reactiva como RC) Paso de corriente de conducción

3 R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 3 Materiales eléctricamente activos Presentan características RLC Buscar en EDO!...

4 R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 4 Propiedades generales Propiedades eléctricas Propiedades mecánicas Propiedades fisicoquímicas

5 Propiedades eléctricas Resistencia de aislamiento Rigidez dieléctrica Constante dieléctrica Factor de pérdidas dieléctricas Factor de potencia Reistencia al arco R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 5

6 Resistencia de aislamiento Hay dos componentes: Resistencia superficial Resistencia transversal o volumétrica Que se supone actúan en paralelo R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 6

7 R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 7 Resistencia y resistividad superficiales l V,I a R=ρ S.l/a > [ρ S ] = Ω

8 R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 8 Resistencia y resistividad superficiales Toda suciedad o adherencia será una resistencia extra en paralelo por lo que idealmente un aislador no debe tener porosidad superficial ni rugosidades que faciliten la acumulación de las mismas

9 R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 9 Resistencia y resistividad superficiales La medición de resistencia (resistividad) superficial debe hacerse en condiciones de limpieza (grasas, polvo, humedad, incrustaciones) cuidadosamente verificadas

10 R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 10 Resistencia y resistividad volumétrica l,v,i A R=ρ.l/A > [ρ] = Ω.m

11 R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 11 Resistencia y resistividad volumétricas La resistencia (resistividad) volumétrica varía con la temperatura, la tensión aplicada, el tiempo, la humedad, el espesor de material, etc. Un ensayo debe hacerse a la máxima temperatura de servicio.

12 R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 12 Rigidez dieléctrica Es el máximo campo eléctrico que soporta un dielèctrico antes de convertirse drásticamente en conductor (ruptura o perforación). Se expresa en V/M y tiene dependencia variable con la temperatura.

13 R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 13 Rigidez dieléctrica La temperatura límite puede ser tan baja como -50 C o llegar hasta 500 C en algunos cerámicos. También depende fuertemente del espesor de material.

14 R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 14 Rigidez dieléctrica Si las corrientes de fuga y pérdidas dieléctricas elevan la temperatura por encima de la temperatura límite para la perforación esta se producirá a tensión mas baja

15 R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 15 Constante dieléctrica Es la relación entre la capacidad de un condensador que emplea el material considerado como dieléctrico y uno de la misma geometría que emplea el vacío (aire)

16 R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 16 Constante dieléctrica Para un condensador de placas planoparalelas es C=ε o.a/d Siendo d la separación entre placas (armaduras) y A su area.

17 Factor de pérdidas dieléctricas El factor de potencia (tg δ) varía con la Temperatura Tensión aplicada Frecuencia R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 17

18 Resistencia al arco Es el tiempo que el material soporta los efectos del antes de inutilizarse, en general por grietas, surcos carbonizados en la superficie, etc. Es importante en interruptores, conmutadores tomas de corriente R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 18

19 R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 19 Resistencia al arco Varía no sólo con la tensión, corriente de arco temperatura y humedad, sino también con la forma, limpieza superficial, detalles de montaje, etc

20 R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 20 ENSAYOS Debido a la complejidad de los mecanismos de falla hay ensayos que pueden hacerse con probetas normalizadas pero otros deben hacerse directamente sobre los componentes terminados.

21 R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 21 ENSAYOS Eléctricos Térmicos Mecánicos Humedad Químicos (corrosión)

22 R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 22 ENSAYOS De resistencia de aislamiento transversal con electrodos de mercurio (también puede usarse para resistencia superficial).

23 ENSAYOS R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 23

24 R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 24 ENSAYOS Resistencia de aislamiento superficial con electrodos de cuchilla

25 R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 25 máquinas Se acepta comolímite que: RM [ Ω ] = P V siendo V la tensión nominal en voltios y P la potencia nominal en kw A la temperatura de funcionamiento a pleno

26 Rigidez dieléctrica R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 26

27 R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 27 Rigidez dieléctrica 3mm

28 Rigidez dieléctrica R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 28

29 Rigidez dieléctrica R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 29

30 Rigidez dieléctrica R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 30

31 Pérdidas dieléctricas R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 31

32 Propiedades mecánicas Resistencia a la tracción Resistencia a la compresión Resistencia a la flexión Resistencia al corte Resistencia al choque Dureza Maquinabilidad R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 32

33 Ensayo de flexión (MOR) R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 33

34 MOR & plegado R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 34

35 Plegado (embutibilidad) R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 35

36 R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 36 DUREZA Ej. D = P / π d h Dureza SHORE > D = f(p)

37 Propiedades físicas Algunas de las relevantes son: * Peso específico * Porosidad * higroscopicidad R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 37

38 R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 38 Propiedades térmicas Calor específico Conductividad térmica Inflamabilidad Temperatura de seguridad (muchas veces está relacionada con la vida útil pretendida)

39 Propiedades químicas (algunas) Resistencia al ozono Resistencia a la luz solar (UV) Resistencia a los ácidos y/o álcalis Resistencia a los aceites R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 39

40 R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 40 Resistencia al calor Martens Una probeta de 115*15*10mm se somete a termofluencia (en flexión a temperatura creciente (50 C/h) con una carga de 50 kg/cm 2. La temperatura para un desplazamiento de 1,5mm de la parte superior de la probeta es el grado Martens.

41 Clases térmicas R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 41

42 Clase Y (90 C) Algodón, seda y papel sin impregnar Polietileno, papeles y cartones sin impregnar, madera, fibra vulcanizada sin impregnar, etc., post ensayo que demuestre su resistencia térmica R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 42

43 Clase A (105 C) Algodón, seda, papel, impregnados o sumergidos en dieléctrico líquido. Moldeados o estratificados con relleno de celulosa. Láminas y hojas de acetato de celulosa y similares. Fibra vulcanizada y madera, impregnadas cont. R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 43

44 Clase A (105 C) cont. Policloruro de vinilo. Barnices aislantes a base de resinas natutales, asfaltos naturales y fenólicos modificados. R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 44

45 Clase E (120 C) Esmaltes a base de acetato de polivinilo, esmaltados cubiertos con fibras naturales o artificiales. Papel baquelizado,películas de tereftalato de polietileno Moldeados y estratificados de algodón, papel, y resinas fenólicas o similares Barnices de resinas alquídicas R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 45

46 Clase B (130 C) Esmaltes a base resinas de poliuretanos. Tejidos de vidrio y amianto impregnados Mica y papel de mica aglomerada con goma laca, asfaltos y alquídicos Caucho de eetileno-propileno cont. R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 46

47 Clase B (130 C) cont. Moldeados y estratificados de amianto y fibra de vidrio con resinas fenólicas, de melamina, epoxídicas y poliester Tejidos de vidrio-amianto Barnices de resinas de melamina, epoxídicos y poliester R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 47

48 Clase F (155 C) Tejido de vidrio con resina poliester Mica y papel de mica aglomerada con resina poliester o epoxídica Estratificados de tejido de vidrio y epoxis de gran reistencia térmica Estratificados de amianto-vidrio R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 48

49 R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 49 Clase H (180 C) Elastómeros de siliconas Fibra de vidrio aglomerada o recubierta con siliconas Mica y papel de mica aglomerado con siliconas Estratificados de vidrio y siliconas Barnices de siliconas

50 Clase C (más de 180 C) Mica y papel de mica con agomerante inorgánico Estratificado de amianto con aglomerante inorgánico Porcelana y materiales cerámicos Vidrio y cuarzo R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 50

51 R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 51 Temperatura del punto más caliente Es la que debe tomarse como referencia para la definición de los materiales a utilizar, lo que incluye a los aislantes

52 R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 52 Temperatura ambiente máxima Se suele tomar como base una temperatura ambiente máxima de 40 C, la que a veces, en particular en varias zonas de nuestro país, es muy baja

53 Valores máximos de aumento de temperatura Es la máxima temperatura de trabajo menos la máxima temperatura ambiente aceptada. Tiene que ver con la potencia a disipar y la conductividad térmica del aislante R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 53

54 R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 54 Recomendación 1 Antes de diseñar una máquina o equipamiento averigüe dónde y en qué ambiente será instalado. Verifique que la información que usa es compatible con ese lugar y ambiente

55 R. Tinivella Materiales Eléctricos - Aislantes 55 Recomendación 2 Antes de comprar una máquina o equipamiento averigüe para dónde y para qué ambiente fue diseñado/a. Verifique que las especificaciones son compatibles con el lugar y ambiente a que está destinado/a