Fundamentos para la generation de altas tensiones en AC y métodos para realizar mediciones de este tipo de tensiones.

1. Generación y Medición de
Alta tensión en A.C
FELIPE IGNACIO GUARNIZO VARGAS

2. Generación de alta tensión en A.C
Transformadores de prueba.
Transformadores en cascada.
Transformadores resonantes.
Generación de AT a altas frecuencias (Bobina Tesla).

3. Generación de
alta tensión en
A.C
Cuando las pruebas no requieren de
tensiones > 300 kV, se puede emplear un
único transformador de pruebas.
Un transformador para pruebas posee 2
devanados un devanado de BT y un
devanado de AT, en algunos casos se
puede agregar un tercer devanado para
realizar medición de tensión.
La impedancia de estos transformadores
es < 5% y deben ser capaces de soportar
corrientes de cortocircuito por al menos
un minuto o más dependiendo de los
requerimientos de la prueba.
Transformador para pruebas. (a) Diagrama. (b & c) Diferentes tipos constructivos. (1) Núcleo. (2)
Primario devanado de excitación BT. (3) secundario devanado AT. (4) Field grading shield. (5) base
del tanque puesta a tierra. (6) aislador de AT. (7) tanque. (8) electrodo de AT.

4. Transformadores
en cascada
Cuando se requieren tensiones > 300 kV,
la fabricación de transformadores de
prueba se hace in viable tanto
técnicamente como económicamente.
Debido a la anterior situación se
emplean transformadores conectados en
serie(cascada), facilitando el transporte
y el ensamble.
Por lo general los transformadores en
cascada cuentan con de 2 a 4 unidades,
generalmente se emplean 3 unidades.

5. Transformadores conectados en cascada (3 etapas)

6. Transformadores
en cascada con
transformadores
de aislamiento en
la excitación
En este caso la excitación de cada etapa
se alimenta mediante un transformador
de aislamiento.
D e s v e n t a j a s :
 en comparación al anterior requiere
más espacio.
 Requiere de divisores de tensión
capacitivos.
V e n t a j a s :
 Se puede utilizar refrigeración
natural.
 Los transformadores son más ligeros
y compactos.

7. Transformadores
resonantes
V e n t a j a s :
 tensión de salida de onda seno pura.
 Los requerimientos de potencia son
menores(5 a 10% de la potencia
aparente total requerida)
 No ocurren arcos y fuertes
sobrecorrientes si el objeto de prueba
falla, ya que la resonancia cesa durante
la falla.
 Existe la posibilidad de conexión en
cascada para tensiones muy altas.
 Montaje simple y compacto.
 No se presenta flameo repetido en caso
de fallas parciales y recuperación del
aislamiento.
D e s v e n t a j a s :
 Requiere de bobinas adicionales que
deben ser capaces de soportar las
tensiones y las corrientes de la prueba.

8. Transformadores resonantes

9. Generador de altas
frecuencias en AC
(Bobina Tesla)
En la bobina tesla el primario es
alimentado por el condensador C1, un
par de electrodos se dispara para una
tensión determinada V1 lo cual
produce una alta auto excitación en el
secundario. La tensión de salida es una
función de las inductancias L1 y L2 y
de las capacitancias C1 y C2.
Ventajas:
la ausencia de núcleo de hierro trae
consigo un ahorro en costo y tamaño.
Salida de onda seno pura.
Acumulación lenta de tensión durante
algunos ciclos y por lo tanto no se
presentan daños durante
sobretensiones de switcheo.

10. Medición de alta tensión en A.C
Voltímetros de impedancia serie.
DIVISORES DE POTENCIAL CAPACITIVOS Y TRANSFORMADORES DE TENSIÓN CAPACITIVOS.
TRANSFORMADORES DE POTENCIAL PT (TIPO MAGNÉTICO)
VOLTÍMETROS ELECTROSTÁTICOS.
VOLTÍMETROS DE LECTURA PICO.
ELECTRODOS PARA LA MEDICIÓN DE TENSIÓN

11. VOLTÍMETROS DE
IMPEDANCIA EN
SERIE
Para mediciones a frecuencia industrial,
la impedancia serie puede ser
puramente resistiva o una impedancia.
Unidades de muy altas resistencias
poseen capacitancias parasitas, por lo
cual no es posible determinar la
magnitud de la impedancia con
exactitud, además las resistencias sufren
variaciones debido a las altas
temperaturas haciéndolo menos fiables.
Debido al anterior fenómeno es
preferible utilizar voltímetros con
capacitancia serie ya que la capacitancia
no sufre de variaciones provocadas por
las variaciones en la temperatura.
Se pueden presentar errores por
armónicos si la onda no es pura
sinusoidal.
Voltímetro de resistencia serie Voltímetro de capacitancia serie

12. DIVISORES DE
POTENCIAL CAPACITIVOS
Y TRANSFORMADORES
DE TENSIÓN
CAPACITIVOS
Los errores ocasionados por los
armónicos pueden ser eliminados
empleando un divisor capacitivo y un
voltímetro electrostático.
La medición de la tensión se hace en el
condensador de BT (C2). Y se calcula la
tensión de C1. la tensión total será la
suma de V1 y V2.
 C1: es la capacitancia del
condensador de AT.
 C2: es la capacitancia del
condensador de BT.
 Cm: es la capacitancia del
medidor y del cable de conexión.
 V1: tensión del condensador C1.
 V2: tensión del condensador C2.

13. Transformadores
de tensión
capacitivos (CVT)
Las ventajas de los CVT´s:
 Diseño simple y fácil instalación.
 Pueden usarse tanto para medición
como para relés.
 Proporciona aislamiento entre la
terminal de AT y la terminal de BT de
medición.
Las desventajas de los CVT´s son:
 La relación de tensión es susceptible
a variaciones de temperatura.
 Problemas de ferro-resonancia en los
sistemas de potencia.

14. TRANSFORMADORES
DE POTENCIAL (TIPO
MAGNÉTICO)
Estos son los dispositivos
más comunes para la
medición, su construcción es
simple, para altas tensiones
puede emplearse la
conexión en cascada.
𝑎 =
𝑁1
𝑁2
=
𝑉1
𝑉2

15. VOLTÍMETROS
ELECTROSTÁTICOS
El principio de funcionamiento del
voltímetro electrostático consiste en
emplear la fuerza de atracción
producida por un campo eléctrico para
desplazar una placa móvil, este
desplazamiento se traduce en una
tensión.

16. VOLTÍMETROS A.C.
DE LECTURA PICO
Es una variante del voltímetro de
capacitancia serie, el cual cuenta con
un diodo en serie con el amperímetro
D.C el cual solo permite la medición de
una parte de la onda.
Este método presenta problemas
como:
 Corrientes inversas debido a
rectificadores defectuosos.
 No sirve para ondas no simétricas.
 Pueden haber desviaciones por la
frecuencia.

17. ELECTRODOS PARA
LA MEDICIÓN DE
ALTA TENSIÓN A.C
(TENSIÓN PICO)
La medición se realiza cambiando la
separación de los electrodos, hasta
que se produzca una descarga. Cuando
se produce una descarga se detiene el
desplazamiento de los electrodos y se
busca en una tabla o grafica la tensión
de ruptura de acuerdo con las
temperaturas del aire.