Diseño de prácticas de laboratorio de la asignatura diseño y cálculo de máquina eléctricas mediante pruebas de medida de resistencia de aislamiento y factor de disipación

Abstract

En este TFG se plantea la realización de unas prácticas de laboratorio para la asignatura de Diseño y Cálculo de Máquinas Eléctricas del 3er curso, segundo cuatrimestre, del Grado en Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Cantabria. Primeramente, se plantea una explicación de los conceptos y procedimientos que se seguirán a lo largo de la realización de este TFG, estableciéndose el alcance del mismo mediante una explicación detallada de los pasos a seguir. Posteriormente, se han realizado los guiones de las prácticas en los que se plantean las explicaciones y los conceptos que el estudiantado debe conocer previo a la práctica y los que debería de aprender posteriormente a la realización de esta. Estos son el análisis del aislamiento de un transformador por medio de dos pruebas, las cuales son la resistencia de aislamiento ante una corriente continua y la medición del factor de disipación (o tangente de delta) del aislamiento del transformador. También, se explica la razón por la qué puede ser de relevancia conocer dichos conceptos, debido a su importancia en un futuro, por ser la realización de las mediciones que se han de llevar a cabo en las prácticas propuestas una salida laboral para un Ingeniero Eléctrico. A continuación, se plantea una explicación muy detallada de la conexión de los equipos con los que se realizan las prácticas, ya que en ciertos casos dicha conexión puede ser compleja. Se comienza con la explicación de la conexión del equipo Megger MIT1025, el cual es usado para la medida de resistencia de aislamiento ante una corriente continua. Se continua con la explicación de la conexión de los equipos CPC 80 y CP TD12 de Ómicron, los cuales deben de utilizarse para la realización de la medición del factor de disipación (o tangente de delta). En los dos casos se explican en detalle las diferentes funciones de las que disponen. En el caso de los equipos de Ómicron, se dispone de un programa que facilita la realización de las mediciones, por lo que se realiza una explicación detallada de su funcionamiento y de la conexión de dicho programa con los equipos. Por último, en este trabajo se ha realizado la medición de la resistencia de aislamiento ante una corriente continua y la medición del factor de disipación de dos transformadores reales, existentes en el Laboratorio de Altan Tensión de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales y de Telecomunicación, para el análisis de los resultados obtenidos. Esta medición se ha llevado a cabo, por una parte, para realizar un estudio de los transformadores; y por otra, para comprobar que los transformadores disponibles pueden servir como referencia a modo didáctico para el estudiantado, aunque el estado de su aislamiento no permita un funcionamiento normal. Se termina este trabajo con un análisis general de resultados y unas conclusiones.

In this Final Degree Project (TFG), the implementation of laboratory practices is proposed for the subject Design and Calculation of Electrical Machines, part of the third-year, second semester curriculum of the Bachelor's Degree in Electrical Engineering at the University of Cantabria. Firstly, an explanation is provided of the concepts and procedures that will be followed throughout the development of this TFG, defining its scope through a detailed description of the steps to be taken. Subsequently, the practice guidelines have been developed. These include explanations and concepts that students must understand prior to the practice, as well as those they are expected to learn afterwards. The practices involve the analysis of a transformer’s insulation through two tests: insulation resistance under direct current and the measurement of the dissipation factor (or delta tangent) of the transformer's insulation. The relevance of these concepts is also discussed, highlighting their importance for the professional future of Electrical Engineers, as the measurements proposed in these practices represent a potential career path in the field. Next, a highly detailed explanation is given regarding the connection of the equipment used in the practices, as in certain cases such connections may be complex. The explanation begins with the connection of the Megger MIT1025 device, which is used to measure insulation resistance under direct current. It continues with the explanation of the connection of the CPC 80 and CP TD12 devices by Omicron, which are required for the dissipation factor (or delta tangent) measurement. In both cases, the various functions of each device are described in detail. In the case of the Omicron equipment, a software program is available to facilitate the execution of the measurements. Therefore, a detailed explanation of the program’s operation and its connection with the devices is also included. Finally, this project includes the actual measurement of insulation resistance under direct current and the dissipation factor in two real transformers located in the High Voltage Laboratory of the School of Industrial and Telecommunication Engineering. The aim was to analyze the results obtained. These measurements were carried out, on one hand, to study the condition of the transformers, and on the other, to verify whether the available transformers can be used as didactic references for students, even if their insulation state does not allow for normal operation. The project concludes with a general analysis of the results and a set of conclusions.