Prueba de factor de potencia a los aislamientos.

PRUEBA DE FACTOR DE POTENCIA A LOS AISLAMIENTOS.

El Factor de Potencia de un aislamiento es una cantidad adimensional normalmente expresada en por ciento, que se obtiene de la resultante formada por el cociente entre la corriente de carga Ic y la corriente de pérdidas Ir que toma el aislamiento al aplicarle un voltaje determinado. El Factor de potencia, es en sí una característica propia delos aislamientos al ser sometidos a campos eléctricos.
Corriente resultante en aislantes con bajo factor de potencia.
Cuando se aplica voltaje a un aislamiento, se establece una corriente de carga Ic (puramente capacitiva) y una corriente Ir (que está en fase con el voltaje aplicado). A esta corriente en fase se le denomina corriente de pérdidas dieléctricas y es una corriente que pasa através del aislamiento. Con base a lo anterior, el comportamiento de los dieléctricos queda representado por el siguiente diagrama vectorial.

Diagrama vectorial que muestra el comportamiento de un aislamiento al aplicarle un voltaje dado.

Ir | Corriente de pérdidas |
Ic | Corriente de carga. (Capacitiva) |
I | Corriente resultante de Ic más Ir. |
V | Voltaje aplicado. |
Paraaislamientos con bajo Factor de Potencia, (Ic) e (I) son substancialmente de la misma magnitud, por tanto, la corriente de pérdidas (Ir) será muy pequeña; en estas condiciones, el ángulo δ es muy pequeño y el Factor de Potencia estará dado por:
FP=cosθ=IrI=senδ=IrI Pero en este caso I = Ic
Y prácticamente FP= IrIc=tgδ Sólo para aislantes de muy bajo FP (Altamente capacitivos)
La tg δ,también conocida como Factor de disipación es una medida de las pérdidas dieléctricas de los aislamientos.

El Factor de Potencia siempre será la relación de los Watts de pérdidas, entre la potencia aparente en Volts - Amperes del dieléctrico bajo prueba. Pero también, la corriente de pérdidas entre la corriente de carga del dieléctrico bajo prueba.

FP=Pérdidas en WATTSVolts-Amperes=IrI

Elfactor de disipación será la corriente de pérdidas entre la corriente de carga.
Factor de disipación=tgδ=IrIc

El factor de potencia y factor de disipación son equivalentes, solo hay que tener cuidado a la hora de interpretarlos.
NOTA: Los aislantes se caracterizan por ser altamente capacitivos
En la actualidad, existe una gran diversidad de equipos que entre otras cosas miden el factorde potencia y su funcionamiento se basa en un circuito puente de resistencias y Capacitores. Ver catálogos de equipos

Con el conocimiento de los valores de la corriente de carga Ic, el voltaje de prueba V y la frecuencia f, la capacitancia C de un aislamiento puede ser determinada de la siguiente manera.
Xc=VI
C=1ω Xc
La capacitancia de aislamientos secos no es afectada apreciablemente porla temperatura; sin embargo en los casos de aislamientos húmedos o contaminados, ésta tiende a incrementarse con la temperatura.

Tomando en consideración que la reactancia de los aislamientos es predominantemente capacitiva y las pérdidas eléctricas reducidas, la magnitud de la corriente de carga Ic puede calcularse por:
I=VXc=V1wC=VwC
Ic=V w C También VA=V2 w C

Ic = |Magnitud de la corriente de carga. |
V = | Potencial o voltaje aplicado. |
w = | Frecuencia angular (2πf). |
C = | Capacitancia. |
Con las fórmulas anteriores puede determinarse la máxima capacitancia que un equipo de prueba puede aceptar para obtener mediciones confiables.

Por ejemplo:
La máxima capacitancia que puede aceptar un equipo de prueba con los siguientes datos de salida,sería:
Voltaje de salida--------------------------------10 KV.
Amperaje de salida por 15 minutos -------- 0.200 Amp.
Amperaje de salida en forma continua ----- 0.100 Amp.
NOTA: Datos tomados de un equipo BIDDLE Delta 2000 (Ver Catálogo)

Máxima capacitancia por 15 min
C=Iw V=I2πfV=0.2002π6010,000=0.200377×104=53.050×10-9 F=53,050 ρF

Máxima capacitancia en forma continua:
C=Iw...