Sensor de acoplamiento inductivo para la medida de pulsos de corriente de alta frecuencia: aplicación para la medida y detección de descargas parciales

摘要

El propósito de esta tesis es la presentación del diseño e implementación deun sensor que detecta señales de alta frecuencia entre las unidades y decenas deMHz. Consiste en una espira conductora rectangular que funciona por acoplamientoinductivo. Su modelo eléctrico se realiza en parámetros concentrados yla determinación de los valores de su circuito equivalente se hace por medio detres análisis: uno basado en la teoría electromagnética, otro mediante elementos nitos y nalmente, uno experimental con un analizador de impedancias.Posteriormente, a partir del análisis teórico y experimental de la respuesta enfrecuencia, se establece que la banda del sensor puede llegar hasta los 40 MHzcon un error en la medida de aproximadamente un 4 %.La validación del sensor se realiza por medio de la detección de descargasparciales, por su importancia en el estudio del envejecimiento de aislanteseléctricos. Las pruebas se realizan sobre tres objetos de prueba utilizando unmontaje conforme a la norma IEC 60270. El primero, constituido por una lámina dieléctrica limitada por un electrodo y el plano de tierra; el segundo, elaislamiento de un motor de baja tensión; y el tercero, un prototipo para medidasde descargas tipo corona. Las medidas se realizan simultáneamente con unaresistencia que se toma como referencia y con un transformador de corriente dealta frecuencia (High Frequency Current Transformer, HFCT) que permite lacomparación del prototipo con un transductor comercial del mismo tipo. Paracuantificar las medidas obtenidas con el sensor propuesto, se calculan los valorescuadráticos medios de cada pulso de corriente entregado por cada sensor yse realiza la comprobación de la similitud de las formas de onda mediante elcálculo de coeficientes de correlación.Posteriormente, con el fin de modificar la respuesta derivativa del sensor sepresentan dos prototipos, uno con una etapa integradora y otro, más e ciente, obtenido con una pequeña resistencia en los terminales de la espira inductivaque entrega una señal proporcional a la corriente mediante una autointegración.Para estos prototipos también se realiza la validación en el laboratorio y sedetermina el error introducido en la medida. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------