ANTEPROYECTO DISEO DE UNA DIVISORRESISTIVO COMPENSADO DE ALTA TENSIN Presentado por:Camilo Rodrguez.scar Acevedo.Leonardo Ramos. Presentado a:HerbertEnrique Rojas. UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA. FACULTAD DE INGENIERA LABORATORIO DE AISLAMIENTO ELCTRICOMAYO DE 2012. INTRODUCCIN Enestedocumentodeencuentranconsignadolosprincipalesaspectosparadesarrollodel proyectofinaldecursodelaasignaturadelaboratoriodeaislamientoelctrico,aquse incluyenlosprincipalesaspectoscomosonjustificacindelaescogenciadelproyecto,los objetivos y las caractersticas bsicas de diseo.Seestablecernlimitantesdecorrienteypotenciaparaevitardaodelosdiferentes elementosquecompondrneldivisor.Seescogerposteriormenteeltipoderamadebaja tensin disponible en el laboratorio para el diseo completo de la rama de lata tensin. OBJETIVOS Desarrollodeunproyectoparaeldiseoyconstruccindivisorderesistivocompensado de alta tensin, con caractersticas necesarias de funcionalidad, precisin, confiabilidad y robustez. Cumplir con los lmites permisibles de potencia y corriente de cada uno de los elementos del diseo con el fin de evitar dao en el divisor de alta tensin. Aplicar los distintos conocimientos adquiridos en el desarrollo del curso, desarrollando un elemento de medida de alta tensin. JUSTIFICACIN DEL PROYECTO Eldesarrollodeundivisordealtatensinesdegranimportanciaenellaboratoriodealta tensindebidoaquenospermiteobtenermedianteotrosistemadebajatensinel comportamiento de un sistema elctrico con facilidad y practicidad.Undivisorresistivocompensadopresentalagrancaractersticasdepermitirlamedicinde tensiones AC y DC a diferencia de otras ramas(Capacitiva y la capacitiva amortiguada), es por ellolaescogenciade este divisor,el cualpermitesu bi-funcionalidadconrespectoalostipos de tensiones. MARCO TERICO El divisor de voltaje consta de dos ramas una se denomina rama de alta la cualest destinada a que la mayora del voltaje al que se conecta caiga sobre ella, la segunda es la rama de baja en la cual se ubicara el dispositivo de medicin. El sistema divide el voltaje total al que se conecta entre las ramas de alta y baja, permitiendo conocerconunasimplerelacinentrelasimpedancias,cualeselvoltajequetendrcada rama. Figura 1.Comoelsistemaestenserietenemosquelacorrientequepasaporlasimpedanciasesla misma y los voltajes, estn relacionados: I1 = _Z1Z1 +Z2] I I2 = _Z2Z1 +Z2] I SirealizamosunamedicindelvoltajeI2ytenemosencuentaquelasimpedancias permanecencontantes,vemosquelarelacinentreelvoltajedeentradaI2yelvoltajede alimentacinI es: I = H I2 Siendo H la relacin de transformacin del divisor, y definida como: H = Z1 +Z2Z2 DISEO DE LA RED CON UN DIVISORRESISTIVO COMPENSADO DE ALTA TENSIN. Datos caractersticos del divisor: Relacin de transformacin divisor de baja: 1000 Valor rama de baja tensin: 1222k y 100nF. BAJA TENSIN Hallamos las magnitudes de las impedancias de baja tensin. ReactanciaXB1 = ]2 n 6u 1uu 1u-9 XB1 = ]26S2S.826 Y la impedancia de baja tensin es: ZB1 = 1222k]26S2.826H La magnitud de la impedancia de alta tensin es es: ZB1 = 26S19.S76 88.7S6ALTA TENSIN Con el valor de alta tensin realizamos un divisor de tensiny obtenemos el valor de la rama de baja tensin: IA1 = I]ucntc ZA1ZA1 +ZB1 Despejando y reemplazandoobtenemos que: I]ucntcIA1= ZA1 +ZB1ZA1= 1.uu1uu1 As obtenemos el valor de la impedancia de baja tensin requerido: ZA1 =ZB1u.uu1uu1 ZA1 = 26S19.S76 88.7S6 u.uu1uu1 ZA1 = 2649SuS7.16S 88.7S6 De lo anterior obtenemosel valor equivalente en paralelo del sistema, debido a que es valor de impedancia corresponde al valor en serie. 1ZA1 puuIcIo =1RA1 +]1XcA1 Reemplazando en cada uno de los trminos obtenemos el valor de resistencia y capacitancia que resulta. 12649SuS7.16S 88.7S6 =1RA1 +]1XcA1 1RA1 =12.6S2944 1u-80 1XcA1=12.68Su1 1u-80 Por lo cual se obtiene los valores: RA1 = S7.74H0C = 71.22pFDeloanteriorobtenemosqueelvalordelaresistenciaycapacitanciaysonde37.74My 71.22pF respectivamente. El valor de la resistencia se puede obtener las siguientes resistencias en serie 37Resistencias de1M, una de 180k y una de 560k. Este capacitor se puede obtener con 30 capacitores en serie en total se tendr un equivalente de71 pF. NUEVA RELACIN DE TRANSFORMACIN Con los nuevos valores se obtiene la nueva relacin de transformacin terica. Capacitanciade71pFyunaresistenciade37.74M,seobtienequelanuevarelacinde transformacin es:Nuc:o Rclocion= 1uu9MXIMA CORRIENTE Y POTENCIAS CONSUMIDAS PARA UNA TENSIN DE 80 kV TERICA Corriente mxima Imx =SukI2649SuS7.16S 88.7S6 +26S19.S76 88.7S6 |Imx| = 1.1S7 mAPotencia consumidas mximas por la rama de alta tensin.Como se presenta una divisin de corriente en la rama obtenemos que la corriente en laresistencia de alta tensin suponiendo que los 30 kV los recibe la rama de alta, la corriente es la siguiente:IRA1 =SukIS7.74H0 IRA1 = 79SA Como el sistema se comprende de 33 resistencias se evalan las potencias consumidas por cada resistor para hallar su capacidad: Para las resistencias de 1M P1MU = (79SA)2 (1H0) P1MU = u.6S18w Se utilizarn resistencias de 1M a 1 W para cumplir con las condiciones.Para la resistencia 180 k P180kU = (79SA)2 (18uk0) P180kU = 11S.76mw Se utilizar resistencia de 180k a 0.25 W para cumplir con las condiciones.Para la resistencia 560 k P560kU = (79SA)2 (S6uk0) P560kU = SSSmw Se utilizar resistencia de 180k a 0.5 W para cumplir con las condiciones.Potencia consumidas mximas por la rama de baja tensin.Como se presenta una divisin de corriente en la rama obtenemos que la corriente en laresistencia de baja tensin suponiendo que30 V los recibe la rama de baja tensin la corriente esla siguiente:IRB1 =SuI1222k0 IRA1 = 24.SSA Como el sistema se comprende de 39 resistencias se evalan las potencias consumidas por cada resistor para hallar su capacidad:Para las resistencias de 1M P122kU = (24.SSA)2 (1222k0) P1222kU = u.7SSmw El dimensionamiento del circuito es correcto debido a que el valor de potencia consumida en laresistenciadebajatensinesmnimagarantizandoquenosufradaos,ademsse dimensionaros la resistencia para cumplir con las potencias consumidas INSTALACIN DE LOS DISPOSITIVOSSeinstalaranloselementosenunaregletaelcualposeevariasconexionesypermitelafcil conexindeloscondensadoresyresistencias,esteelementopermitequeloselementosse mantenganfijosyademsnosernutilizadospuntosdesoldadurasinounsistemade atornillado, lo cual har ms fiable la conexin.Se utilizara un tubo metlico como base del sistema, a este le ser conectado el sistema para la conexindelaramadebajatensin.Lastaparasdel tuboseraligualque eltubometlicos para permitir la conexin de la alimentacin. Nos basaremos en el diseo de los divisores que se implementan en las prcticas del laboratorio. SIMULACIONES Se realizaron dos simulaciones para corroborar el comportamiento del dispositivo. CIRCUITO AC Aplicando una tensin AC de 1000 kV se obtiene el siguiente comportamiento de salida en el divisor de baja tensin. Figura 2. Diseo del divisor resistivo compensado ante seal AC.En la figura 3 se muestra el comportamiento del divisor: Figura3. Respuesta del divisor ante una seal tipo impulso. (file proyecto.pl4; x-var t)v:XX0001 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 [s]-12-8-404812[V] CIRCUITOTIPO IMPULSO Aplicando una tensin tipo impulso de 1000 kV se obtiene el siguiente comportamiento de salida en el divisor de baja tensin. Figura 4. Diseo del divisor resistivo compensado ante seal impulso. Figura5. Respuesta del divisor ante una seal tipo impulso. (file proyecto.pl4; x-var t)v:XX0001 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 [ms]012345678[V] ANLSIS ECONMICO Y CANTIDAD DE MATERIALES. Mediante consultas a distribuidoresobtuvimos el siguiente anlisis de costos:ElementoCantidad Valor unitarioValor total Resistencia de 1M-1W 37$ 600,00$ 22.200,00 Resistencia de 580k-0,5 W 1$ 300,00$ 300,00 Resistencia de 180k-0,25 W 1$ 100,00$ 100,00 Condensadores 2200pF-1000V 30$ 800,00$ 24.000,00 Conector conectores tipo UHF hembra chass 1$ 1.000,00$ 1.000,00 Tubo metlico base del divisor 1$ 10.000,00$ 10.000,00 Tapas del tubo metlico 2$ 12.500,00$ 25.000,00 Regleta para conexin 3 m$ 1.500,00$ 4.500,00 TOTAL$ 87.100,00 Tabla 1. Valores econmicos de la construccin del divisor de alta tensin. El costo aproximado es de $82600, en la tabla 1 se enumeran tanto los materiales requeridos para la construccin, algunas herramientas utilizadas no se incluyen en el presupuesto debido a que ya son propios y no es necesario adquirirlos.