Resistance testing capacitors and high voltage components

Condensadores
de pruebas
de resistencia
y componentes
de alta tensión
Programa formativo
para socios
de Fluke
Nota sobre la aplicación
Resistencia al aislamiento
Caso práctico
Herramientas de medición:
megóhmetro Fluke 1550B
Operador: ASI Robicon, fabricante de
variadores de frecuencia de gran potencia
Prueba realizada: tensión del
rectificador controlado de silicio, calor
del rectificador controlado de silicio,
conmutación de transistores bipolares
de puerta aislada, condensador
Tom Lasek es un ingeniero de
campo de ASI Robicon, uno de los
principales fabricantes de variadores
de frecuencia de estado sólido de alta
potencia para el control de motores
de corriente alterna industriales de
hasta 20.000 caballos de potencia,
alimentados por hasta 13.800 voltios.
Entre las responsabilidades de Lasek
se incluyen la instalación y puesta en
servicio de estos sistemas de motores
de alta potencia, el mantenimiento
preventivo general y la solución de
problemas. Emplea un megóhmetro
1550B de Fluke casi a diario para lo
siguiente:
Documentación y pruebas de
resistencia de aislamiento para
poner en servicio e iniciar
sistemas de la empresa.
•
Variador de frecuencia (VFD) refrigerado por agua en perfecta armonía de ASI Robicon
• Solución de problemas de
componentes de alta tensión
en motores de alta potencia.
En este caso práctico se detalla
la metodología de pruebas del
condensador y los componentes de
alta tensión que ha desarrollado
Lasek durante sus 30 años de
experiencia.
Al utilizar un 1550B como
dispositivo de pruebas de
componentes de alta tensión en
procedimientos de mantenimiento
preventivo habituales, Lasek detecta
los componentes defectuosos antes
de que fallen. La prevención de fallos
prematuros supone un ahorro de
tiempo y dinero para ASI Robicon
y sus clientes.
Pruebas de tensión del
rectificador controlado
de silicio (SCR)
El megóhmetro 1550B de Fluke
puede determinar con rapidez la
calidad relativa o debilidad de
dispositivos no lineales en fuentes
de alimentación de estado sólido de
alta potencia: los SCR (semiconductor
rectificador controlado de silicio) y
los dispositivos de alta potencia IGBT
(transistores bipolares de puerta
aislada). Los dispositivos de pruebas
de estado sólido normales emplean
fuentes de prueba de corriente
y tensión bajas y no siempre
detectan dispositivos defectuosos,
especialmente si se averían
con carga.
Metodología
1. Aísle el dispositivo de todas
sus conexiones para garantizar
lecturas precisas.
2. Ajuste una tensión alta en
el 1550B, aplíquela y anote
la lectura.
Pruebas de calor del
rectificador controlado
de silicio (SCR)
Si el componente presenta daños
físicos, es posible que se deba retirar
para realizar una prueba de calor.
Metodología
1. Ajuste el Fluke 1550B a la tensión
nominal del dispositivo. La
mayoría de los SCR de ASI Robicon
utilizan variadores de frecuencia
(VFD) de 480 V con una tensión
nominal de 1.400 V. También
emplean dispositivos de 3.000 V
apilados en series de unidades de
tensión media (2.300 V y 4.160 V).
2. Realice dos lecturas, directa
e inversa, mientras el dispositivo
está en frío.
3. Caliente el componente a 82,2 °C
en un horno y repita la prueba.
Un SCR que da una lectura de
20 mW en ambas direcciones está
bien, pero uno que lea 80 mW en
una dirección y 20 mW en la otra
puede fallar. Los SCR nuevos suelen
dar lecturas de 100 mW a 200 mW
en ambas direcciones y en la mitad
de los casos son iguales en ambas
direcciones.
Pruebas de
condensadores
Lasek también emplea una función
de tensión ajustable del megóhmetro
para probar condensadores de alta
tensión.
Metodología
Cargue varios condensadores
idénticos y compare el tiempo que
tardan en cargarse hasta mostrar
lecturas similares.
Resultados
Ejemplo de lectura de SCR.
Resultados
• Los SCR defectuosos muestran
lecturas muy distintas cuando se
prueban con polarización directa
y con polarización inversa (ánodo
a cátodo).
• Los SCR suelen producir lecturas
prácticamente iguales en ambas
direcciones (aproximadamente
100 mW).
• Cualquier SCR de alta potencia
que produzca una lectura inferior
a 5 mW está dañado y se debe
descartar.
• Si el SCR da una lectura de
50 mW a 200 mW en una
dirección y de 10 mW a 50 mW
en la otra (diferencia de 4 a 1),
probablemente entre en
conducción automáticamente con
carga (en lugar de dispararse en el
punto de disparo deseado, entrará
en conducción aleatoriamente).
Esto es muy perjudicial. Provoca
pulsos de corriente extremos en
la fuente de alimentación y puede
provocar que un conmutador
produzca chispas en motores de
corriente continua alimentados
por estas fuentes.
Si la fuga alcanza o supera el 50%,
el dispositivo se debe descartar.
Las pruebas convencionales de
SCR afirman que los dispositivos
son válidos si no han sufrido un
cortocircuito total. En opinión de
Lasek, esta premisa es absolutamente
falsa. Cuando ASI Robicon repara
las fuentes de alimentación de los
SCR, su objetivo es minimizar las
averías y el tiempo de inactividad,
no reducir el coste de las piezas de
la reparación.
Es necesario tener en cuenta que
cualquier dispositivo que muestre
lecturas inestables o cambiantes
cuando se ajuste a su tensión nominal
puede fallar en poco tiempo, por
Ejemplo de lectura de condensador.
lo que se debe aislar. Las lecturas
inestables indican daños en el arco
Resultados
interno o la conducción automática
Si un condensador se carga con
del semiconductor.
extrema rapidez, puede tener el
circuito abierto.
•
Pruebas de dispositivos
de conmutación IGBT
(transistores bipolares
de puerta aislada)
Los dispositivos de conmutación IGBT
(transistores bipolares de puerta
aislada) también pueden someterse
a pruebas de calor, si bien todos
tienen un único diodo trasero, por
lo que solo se pueden comprobar en
una dirección (directa). Asimismo,
los diodos de alta potencia pueden
someterse a pruebas de calor (lecturas
en frío y en caliente comparadas para
detectar cambios). Por lo general, los
diodos presentan una resistencia
mucho más alta y una fuga inferior
que los SCR (lecturas normales de
200 mW a 700 mW).
• Si las lecturas fluctúan
repetidamente, es posible que se
estén produciendo arcos eléctricos
en el interior del condensador.
Retire el dispositivo y sustitúyalo.
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