Puente de Schering: medición de la capacitancia y el factor de disipación

Discutiremos cómo medir Capacidad y Factor de disipación. La capacitancia se mide usando Puente Schering. Qué es esto ¿Puente Schering? Primero discutiremos cómo equilibrar un puente.

Como sabemos para el puente balanceado,
no debe haber ninguna corriente a través del detector, lo que significa que la diferencia de potencial a través del detector es cero.

I1Z1= I2Z2…………………………………………………(1)

Pero I1 = I3 = E / (Z1+Z3), E es la tensión de alimentación.

I2= I4 = E / (Z2+Z4)

Por lo tanto, de (1),

Z1Z4 = Z2Z3 para que el puente esté balanceado.

La conexión y el diagrama fasorial de Schering Bridge en condiciones equilibradas se muestran en la figura a continuación.

Índice de contenidos

Diagrama fasorial:
¿Por qué voltaje de baja frecuencia?

Diagrama fasorial:

Sea, C1 = Condensador de prueba (Condensador cuya capacitancia se va a medir)

r1 = Una resistencia en serie que representa la pérdida en el condensador C1

C2 = Un condensador estándar. Este condensador puede ser de aire o de gas y, por lo tanto, sin pérdidas. Es por eso que no hay resistencia en serie en C2.

R3 = Una resistencia

C4 = Un capacitor variable

R4 = Una resistencia variable en paralelo con C4

Entonces, en nuestro caso, para que Schering Bridge sea equilibrado,

Z1Z4 = Z2Z3

(r1+1/jwC1){R4/(1+jwC4R4)} = R3/(jwC2)

O, (r1+1/jwC1) R4 = R3(1+jwC4R4)/jwC2

r1R4 – jR4/wC1= -jR3/wC2 + R3R4C4/C2

Igualando la parte real e imaginaria, obtenemos

r1 = R3C4/C2

y C1 = C2R4/R3

y bronceado = wC1r1= w(C2R4/R3)(R3C4/C2) = wC4R4.

Por lo tanto, podemos encontrar el valor del capacitor de prueba balanceando el puente de Schering. Schering Bridge se usa ampliamente para medir la capacitancia y el factor de disipación. Se utiliza para la medición de propiedades de aisladores, casquillos de condensadores, aceites aislantes y otros materiales aislantes.

Hay tres modos de prueba, Prueba de muestra sin conexión a tierra (UST), Prueba de muestra con conexión a tierra (GST) y Prueba de muestra con conexión a tierra-Guard (GST-G).

El modo de prueba UST se utiliza cuando el objeto de prueba no está conectado a tierra en ninguna parte. En este caso, el cable de alto voltaje (HV) se conecta a un punto del objeto de prueba y el cable de bajo voltaje al otro punto. Por ejemplo, el cable de alta tensión se conecta al devanado de alta tensión del transformador y los cables de baja tensión al devanado de baja tensión. En el modo UST, solo hay una forma de que la corriente de fuga regrese al kit de prueba, que es solo a través del cable LV. El kit de prueba analiza esta corriente de retorno y muestra el valor de capacitancia y tanδ. Tenga en cuenta que Schering Bridge está equilibrado solo en las partes internas del kit.

El modo de prueba GST se utiliza para el objeto de prueba que está conectado a tierra en cualquier punto. En la práctica, si el equipo está instalado, existe un 99% de probabilidad de que el equipo esté conectado a tierra y, por lo tanto, para medir la capacitancia y la tanδ, se utiliza el modo GST. En este modo, el cable HV está conectado a un terminal del objeto de prueba y el cable LV a tierra. Por lo tanto, la Prueba analiza la corriente de fuga de retorno desde tierra y muestra la Capacitancia y tanδ.

El modo de prueba GST-Guard se utiliza cuando queremos eliminar el efecto de la capacitancia debido a la presencia de otro circuito. Debe tenerse en cuenta que el valor tanδ en el modo GST es igual a la suma del valor en el modo UST y GST-guard.

El objeto de prueba cuyo bronceado se va a medir se aísla primero del sistema. Luego se conecta al kit de prueba. Después de eso, se aplica un voltaje normal de muy baja frecuencia a través del objeto de prueba. Si el valor de tanδ concuerda con el informe de prueba de fábrica del objeto de prueba, entonces el voltaje se incrementa de 1,5 a 2 veces el voltaje nominal y se anota el valor de tanδ. De la misma manera, el voltaje se incrementa en pasos y se registra el valor de tanδ. Los valores obtenidos se comparan con el informe de prueba de fábrica o con los datos históricos del objeto de prueba. Si los valores coinciden con una ligera desviación, concluimos que el objeto de prueba está sano o dañado.

En caso de que no tengamos datos históricos o informes de pruebas de fábrica, trazamos el valor de tanδ con respecto al voltaje aplicado. Si no hay o hay una ligera variación en el valor de tanδ, entonces podemos decir que el objeto de prueba está sano. Como bronceado no depende del voltaje o la frecuencia aplicada.

Una curva típica para el objeto de prueba saludable y el objeto de prueba no saludable se verá así,

A partir de la curva, está claro que para un buen objeto de prueba hay un ligero cambio en el valor de la tensión wrt tanδ, mientras que lo mismo no es cierto para un objeto de prueba en mal estado. Tanδ aumenta con el voltaje para el objeto de prueba defectuoso, lo que a su vez significa la entrada de humedad, suciedad o impurezas en el dieléctrico del condensador. También se debe tener en cuenta que si se observa que tanδ aumenta con el voltaje, debemos detener la prueba, ya que aplicar un voltaje más alto puede provocar una ruptura dieléctrica.

¿Por qué voltaje de baja frecuencia?

Es importante tener en cuenta que el kit de prueba aplica voltaje de baja frecuencia en la prueba tanδ. Hay dos beneficios de esto:

a) Baja frecuencia significa más 1/wC, ya que w = 2πf, lo que significa que la Reactancia ofrecida por el Condensador será Alta. Debido a la alta impedancia, el capacitor consumirá menos corriente del equipo de prueba a un voltaje dado en particular. Por lo tanto, se reducirá el requisito de KVA del kit de prueba.

b) Debido a la baja frecuencia el valor de bronceado= 1/2πfCr, será alto y, por lo tanto, más fácil de medir.

Eso es todo lo que quería compartir. Por favor comente si tiene alguna sugerencia/consulta.

Para un video tutorial sobre este tema, haga clic aquí.

Dejar un comentario
Cancelar la respuesta