GENERACIN DE IMPULSOS DE ALTO VOLTAJE

En el ao 1920, ya exista la necesidad de que la aislacin de los bobinados de AV de los transformadores fuera capaz de resistir las sobretensiones de corta duracin originadas por las descargas atmosfricas y aunque se careca de bases experimentales y tericas suficientes, se ensaya la misma - especialmente en Alemania y Suiza - con ondas de frente escarpado que alcanzaban un valor mximo de 1,1 veces la tensin de lnea. El estudio del problema fue atacado vigorosamente en la dcada del 30, sobre todo en los EE.UU., mediante la investigacin directa de los fenmenos producidos por el rayo en las redes de AT. Las innumerables mediciones y registros grficos efectuados, as como la interpretacin estadstica de los resultados obtenidos, echo luz sobre la evolucin, duracin y valor mximo de esas sobretensiones; permiti reproducirlas artificialmente en costosas instalaciones destinadas a la realizacin de ensayos y condujo a modificaciones del diseo del transformador que derivaron en el transformador a prueba de rayos" llamado tambin "anti resonante".

A comienzos de la dcada del 40, los ensayos con los nuevos impulsos de tensin ya eran parte de los que realizaban las grandes fbricas de transformadores norteamericanas.

En la fig.12 se ha pretendido resumir parcialmente los resultados de aquellas investigaciones, en cuanto a las corrientes desarrolladas por el rayo. Se observa que se trata de una onda que crece rpidamente hasta el mximo 1 a 10 seg y decrece mucho ms lentamente 10 a 100 seg. Para reducirse a la mitad del valor mximo, y 100 seg a 1,5seg para extinguirse - alcanzando grandes valores de cresta.

Los impulsos de tensin registrados en redes de AT durante la descarga directa del rayo sobre ellas o en las inmediaciones (descarga indirecta) asumieron caractersticas similares, con crestas entre 5000 V Y 50 kV.

Ondas para ensayos

Los impulsos de tensiones positivos y negativos destinados a la comprobacin de la calidad del aislamiento y del diseo de los aparatos de AT que se emplean actualmente son los siguientes:

Una onda completa de evolucin y duracin similar a la del rayo estadstico, la cual debido a su, larga duracin, penetra a travs de todo el arrollamiento y permite verificar la totalidad de la aislacin entre espiras y entre bobinas parciales.

Estas onda se define, convencionalmente por el valor de cresta o amplitud Vm, expresado en kV y por las duraciones del frente o parte ascendente de la curva (T1) y de la cola o parte descendente de la curva hasta la mitad del valor de cresta (T2), expresadas en seg y medidas a partir del origen convencional que determina la interseccin de la recta que pasa por los valores 0,1 Vm y 0,9 Vm con el eje de los tiempos.

Habitualmente dichas duraciones se escriben separadas por una barra; es decir en la forma T1/T2.

La onda completa ms utilizada tiene T1 =1 seg. y T2 = 50 seg, y se indica, por tanto con la abreviatura "onda 1/50".

Matemticamente la onda completa se expresa bien por la ecuacin

u = U (e-.t e-t) (1) con U = cte. y < (1)

Se observa que, prcticamente, la primera exponencial gobierna la evolucin de la cola, y la segunda la del frente. De all que las inversas de y , coeficientes cuyas dimensiones son seg -1 se denominen "constantes de tiempo de cola, 2 y de frente 1respectivamente. Cuando , o sea 2 1 como en la onda 1/50, u alcanza un valor mximo Um Prcticamente igual a U y en el instante T1 que lo adquiere, la primera exponencial todava conserva aproximadamente el valor U; es decir que

u = Um y U. e-.t = U. e-t/2 = Um

En consecuencia segn se deduce de (1), en este caso puede admitirse que el frente se rige por la ecuacin

u = Um (1 - e-t/1) (2)

IMGENES ASOMBROSAS DEL GENERADOR DE ALTO VOLTAJE DE NIKOLA TESLA.

DESCARGAS ATMOSFERICAS

La polaridad de las descargas respecto a la de la

tierra, puede ser positiva o negativa, pero se hall que

el 90 % de los rayos; son negativos

Un rayo comienza por la acumulacin de cargas negativas en la base de la nube. Esos electrones conforman una descarga gua que se dirige desde la nube hacia el suelo. Mientras tanto, en las puntas y sobresaltos del terreno se van a acumular cargas positivas.

Cuando esa descarga est lo suficientemente cerca del suelo, sale una descarga positiva desde el suelo hacia la nube.

Cuando esas dos descargas se unen forman un canal de aire ionizado que es el que va a tomar el rayo propiamente dicho, o mejor dicho, uno de los strokes del rayo (en teora no vemos el rayo, es demasiado rpido, lo que vemos es el resultado de varios de estos strokes

Existen Rayos que van desde TIERRA hacia NUBE, y rayos van desde la NUBE hacia la TIERRA. Hay en total 4 tipos; Cmo reconocerlos?, muy sencillo: Los rayos NEGATIVOS que van desde NUBE a TIERRA tienen las ramificaciones mirando hacia abajo, estn fuertemente ramificados, y nacen en la regin negativa de la nube.

Los rayos POSITIVOS que van desde NUBE a TIERRA tienen las ramificaciones mirando hacia abajo tambin, estn menos ramificados, y nacen en la regin positiva de la nube que se encuentra en la zona del yunque (las cargas positivas se asocian a los cristales de hielo).

Los rayos NEGATIVOS que van desde TIERRA a la NUBE tienen las ramificaciones mirando hacia arriba, y estn poco ramificados, nacen en el suelo y mueren en la parte positiva del yunque de la nube.

Y finalmente, los rayos POSITIVOS que van desde

TIERRA a NUBE

Tienen las ramificaciones mirando hacia arriba, y

estn ms ramificados que los anteriores, nacen en el

suelo y mueren en la parte negativa de la nube.