INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR “
CENTRAL TÉCNICO
”
Nivel tecnológico tecnológico
SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN 1 ESCUELA DE ELECTRICIDAD
EFECTO CORONA Y EFECTO PIEL Tema
Nombre: Cristian Guagalango Nivel: Cuarto “C” Electricidad Electricidad Fecha: 2013/05/02 Profesor: Freddy Torres
1
EFECTO CORONA “Se conoce por descarga o efecto corona a la pérdida de carga producida por la ionización del aire que rodea a un conductor cargado” Ya que el aire no es un aislante perfecto y a la elevada concentración de campo eléctrico alrededor de los cables, para valores importantes de tensión (elevado gradiente de potencial), cuando dicho gradiente supera cierto valor crítico se produce la ionización del aire con un débil resplandor que rodea al cable. Este efecto depende del tamaño y del estado de la superficie de los cables, de la
¿Cómo puede suceder esto en aire si es
un buen aislante? En el, aire siempre hay electrones e iones de ambos signos, en mayor o menor concentración dependiendo de las condiciones atmosféricas ue al ser
separación entre ellos y de las condiciones Consecuencias del atmosféricas. efecto corona El efecto corona se manifiesta por luminiscencias ● Pérdidas de energía o penachos azulados que aparecen alrededor del ● Radio interferencias conductor, más o menos concentrados en las irregularidades de su superficie. La descarga va acompañada de un sonido silbante y de olor de En realidad sólo se produce ozono. Si hay humedad apreciable, se produce ácido nitroso. Para ilustrar en líneas de tensión superior este fenómeno, supongamos cuerpo cargado que tiene un vértice muy a 80 kV puntiagudo. Cuando electrones o iones de la atmósfera entran en el intenso campo eléctrico que se crea alrededor de este vértice se aceleran y adquieren grandes velocidades. Estas partículas cargadas chocan con mucha energía con las moléculas neutras de la atmósfera y tienen capacidad para arrancarles electrones y ionizarlas. El resultado es que aumenta rápidamente la concentración de iones y electrones en las proximidades del cuerpo cargado, se dice que se produce una avalancha de carga. Ahora el aire circundante se hace mucho más conductor facilitando la descarga rápida del cuerpo cargado. Las moléculas de aire excitadas por las colisiones emiten luz en las zonas próximas al lugar donde se producen las descargas. Para reducir el efecto corona, debe disminuirse el gradiente eléctrico (V/m) junto a los conductores, ya sea aumentando su diámetro, o, mejor, disponiendo dos, tres o más conductores por fase, convenientemente distribuidos; esta disposición de línea en paralelo tiene además la ventaja de reducir la inductancia de la línea, permitiéndole transmitir más potencia. Aparece a tensiones altas: aproximadamente 30 kV/cm en el aire. En las líneas aéreas, puede aparecer en los conductores, herrajes, amortiguadores, aisladores, y en general en cualquier punto donde se supere el gradiente de potencial mínimo. La fórmula general de la tensión crítica disruptiva para la que se presenta el efecto corona, se debe al ingeniero americano Peek y es la siguiente : Dónde: Uc= tensión compuesta crítica eficaz en kV para la que comienza el efecto Corona, o sea tensión crítica disruptiva. mc = Coeficiente de rugosidad del conductor sus valores son: mc = 1 para hilos de superficie lisa. mc = de 0,93 a 0,98 para hilos oxidados y rugosos. mc = de 0,83 a 0,87 para cables. = factor de corrección de la densidad del aire, función directa de la presión barométrica e inversa de la temperatura absoluta del medio ambiente: 2
Siendo: h = presión barométrica en centímetros de columna de mercurio. = temperatura media en grados centígrados. mt = Coeficiente para tener en cuenta el efecto que produce la lluvia haciendo descender el valor de Uc: mt =1 con tiempo seco. mt = 0,8 con tiempo lluvioso. r= radio del conductor en centímetros. D= Distancia entre ejes de fases, en centímetros.
Bibliografía: http://www.e-seia.cl/archivos/Anexo_N__5_Efecto_Corona.pdf http://bacterio.uc3m.es/docencia/profesores/herreros/itts/ficheros/Corona.pdf http://ingenieriaelectricaexplicada.blogspot.com/2009/12/visualizacion-del-efecto-corona-parte-1.html
3
EFECTO PIEL El efecto piel, skin, kelvin, pelicular o cortical, es un fenómeno electromagnético debido a la dificultad de los campos electromagnéticos de penetrar en l os materiales conductores. Se demuestra directamente de las ecuaciones de Maxwell, y se confirma para diámetros del conductor superiores a 3 veces la distancia de la superficie a la que circula la carga para una misma frecuencia. En un conductor, la circulación de una corriente se distribuye en la superficie de su sección de acuerdo a la frecuencia. En corriente continua o alterna de muy baja frecuencia, toda la sección del conductor conduce corriente en forma homogénea. A medida que la frecuencia aumenta, la circulación sólo se produce por las zonas exteriores del conductor. A frecuencias muy altas, sólo conduce la superficie exterior. Distribución de la densidad de Este fenómeno hace que la resistencia efectiva o de corriente alterna sea corriente en un conductor macizo cuando es recorrido mayor que la resistencia óhmica o de corriente continua. Este efecto es el por: causante de la variación de la resistencia eléctrica, en corriente alterna, de a) Corriente Continua (DC). un conductor debido a la variación de la frecuencia de la corriente b) Corriente alterna (AC). eléctrica que circula por éste. Este fenómeno es muy perjudicial en las líneas de transmisión que conectan dispositivos de alta frecuencia (por ejemplo un transmisor de radio con su antena). Si la potencia es elevada se producirá una gran pérdida en la línea debido a la disipación de energía en la resistencia de la misma. También es muy negativo en el comportamiento de bobinas y transformadores para altas frecuencias, debido a que perjudica al factor Q de los circuitos resonantes al aumentar la resistencia respecto a la reactancia. Una forma de mitigar este efecto es el empleo en las líneas y en los inductores del denominado hilo de Litz, consistente en un cable formado por muchos conductores de pequeña sección aislados unos de otros y unidos solo en los extremos. De esta forma se consigue un aumento de la zona de conducción efectiva.
Cálculo de la profundidad superficial Se define la profundidad superficial de los conductores al área efectiva por la que circula corriente en el conductor. Depende de la frecuencia, permeabilidad magnética y resistividad del material; se da en metros.
Bibliografía: http://es.scribd.com/doc/130933639/Efecto-Skin http://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_pelicular
4
