Chuck Yung
Especialista Senior de Soporte Técnico de EASA
Un requerimiento frecuente al personal de soporte técnico de EASA es la solicitud de ayuda para la identificación de los cables de salida que no están marcados. Este artículo establece una serie de procedimientos para identificar los cables no marcados en motores con 1 ó 2 bobinados que tienen 6 cables de salida. Para identificar la mayoría de las conexiones, los únicos instrumentos necesarios son un óhmetro y un equipo de onda de choque. (surge tester)
Una ventaja adicional de estos procedimientos es que también pueden ser utilizados para identificar el tipo de conexión del motor (Tabla 1); por ejemplo, cuando un motor se recibe sin placa de datos.
Si un motor tiene 6 cables, su conexión podría estar diseñada para arranque por devanado partido, estrella-delta o que sea un motor de dos velocidades.
La información disponible sobre la aplicación del motor nos puede ahorrar varios pasos durante el proceso de identificación de los cables. Por ejemplo, lo más probable es que un motor vertical de una planta de tratamiento de agua, pueda estar conectado para arranque por devanado partido. Si la aplicación es una centrífuga u otra carga de alta inercia, quizás tenga una conexión estrella-delta. Si se trata de una aplicación para un ventilador o un mezclador, lo más probable es que sea un bobinado de dos velocidades.
Midiendo continuidad
Cuando un motor no tiene placa de datos, el primer paso para identificar el tipo de conexión es medir la continuidad de los cables con un óhmetro. Este instrumento debe medir la resistencia de forma precisa. Si la resistencia es menor de 5 ohmios, utilice un mili-óhmetro o un puente especial (kelvin, etc.)
2 circuitos con 3 cables por circuito
Si el motor tiene dos circuitos independientes, cada uno con tres cables, puede que esté conectado para arranque por devanado partido o que sea un motor de dos velocidades. Si al realizar la prueba de onda de choque por separado, a cada serie de 3 cables, se obtiene una forma de onda “buena” y dos formas de onda “malas”, el motor tiene una conexión para arranque por devanado partido- polos adyacentes. Para cada serie de tres cables, la forma de onda buena se obtiene al comparar los cables 1 y 3, o 7 y 9. Las formas de onda “malas” aparecen al comparar el cable 2 con cualquiera de los cables 1 ó 3 o al comparar el cable 8 con los cables 7 ó 9.Con lo cual, los cables comunes a la forma de onda “mala” son el #2 y el #8. Una los cables 2 y 8, y luego forme dos parejas con los otros 4 cables (uniendo un cable de cada circuito independiente) y realice una prueba de onda de choque. Si las formas de onda son buenas, las parejas formadas son correctas: 1&7, 2&8, 3&9. En caso contrario, intercambie los cables en cada cada pareja y repita la prueba.
Si ambas series de tres cables presentan formas de onda buenas, el motor puede ser de dos velocidades con dos devanados o tener una conexión para arranque por devanado partido-polos salteados.
Pruebe el motor aplicando tensión a cada una de las series de tres cables por separado y mida la velocidad con un tacómetro. Si durante ambas pruebas, el motor gira a la misma velocidad, la conexión debe ser para un arranque por devanado partido-polos salteados. Numere una de las series de 3 cables como 1-2-3 y la otra como 7-8-9. Y vuelva a probar cada serie por separado para determinar la secuencia de fase correcta: El sentido de giro deberá ser el mismo para 1-2-3 y para 7-8-9.
Si el motor tiene dos velocidades diferentes, numere los cables de la velocidad baja como 1-2-3 y los cables de la velocidad alta como 11-12-13. Asegúrese de identificar los cables de tal forma que sea posible obtener el mismo sentido de giro/secuencia de fase. Para facilitar esto, la secuencia de fase de su tablero de pruebas debe estar claramente identificada.
No intente probar con tensión nominal cada una de las series de tres cables de un motor diseñado para arranque por devanado partido. Realice la prueba de onda de choque con el motor completamente conectado (una los cables 1&7,2&8 y 3&9) y pruebe el motor, energizándolo en esta misma conexión. Cuidado: La prueba de onda de choque se realizan conectando el motor de esta forma , para asegurarnos que los cables 1,3,7 y 9 están correctamente identificados. No hay ninguna consecuencia al intercambiar 1-2-3 con 7-8-9.
3 circuitos con 2 cables por circuito
Si la medición de continuidad revela que los seis cables se dividen en 3 series de 2 cables cada una, el motor tiene una conexión estrella-delta y podría estar diseñado para arranque estrella-delta o para funcionar con dos voltajes con relación 1: 1.732 (ej. un motor IEC 230/400 v).Las parejas de cables son 1-4, 2-5, 3-6. Para identificar correctamente los cables, marque arbitrariamente las parejas de cables que tienen continuidad como 1-4, 2-5, 3-6.
Conecte entre sí los cables 4-5-6 (estrella) y realice una prueba de onda de choque. Si durante la prueba se obtiene una forma de onda mala en dos de las tres comparaciones efectuadas, seleccione el cable común a las formas de ondas malas e intercambie de posición sus números de identificación (ej. si el cable común es el # 3, intercambie el # 3 por el #6 y el #6 por el # 3) y pruebe de nuevo. Repita el proceso cuantas veces sea necesario hasta obtener tres formas de onda ”buenas”.
Una vez se alcancen resultados satisfactorios , con el devanado conectado en estrella, para verificar que finalmente todos los cables se encuentran correctamente marcados, reconecte los seis cables en delta (1&6, 2&4, 3&5) y realice otra prueba de onda de choque. No hay ninguna consecuencia al intercambiar las tres parejas (1-4, 2-5 y 3-6).
Los 6 cables tienen continuidad
Si los 6 cables se encuentran conectados entre sí, las conexiones pueden ser, delta extendida/ arranque por devanado partido-doble delta, o un motor de 2 velocidades con un solo devanado. De todas estas, la conexión más complicada de identificar es la de 2 velocidades con un solo devanado.
2 velocidades con 1 bobinado
Un bobinado de dos velocidades (con una relación de 2 a 1), se denomina conexión “Dahlander”. En este tipo de conexión especial es posible que el motor funcione en una de sus velocidades (alta), conectando el bobinado para producir polos alternos o que funcione a la mitad de las rpm de la velocidad alta, conectando el bobinado para polos consecuentes (formando el doble de polos alternos). La conexión Dahlander más común, es la de torque constante (2 estrellas/1 delta), sin embargo también es posible encontrar las de potencia constante y torque variable.
Este procedimiento funciona independientemente del número de circuitos en paralelo que tenga la conexión. La Figura 1 ilustra los esquemas NEMA de las conexiones Dahlander para torque constante, potencia constante y torque variable (CT, CH y VT) respectivamente.
Dado que existe continuidad entre todos los 6 cables del bobinado de 2 velocidades, para realizar la identificación de los cables, podemos aplicar los principios básicos de las resistencias conectadas en paralelo. En la conexión de torque variable la relación (razón) entre las resistencias es intuitiva, debido a esto describiremos inicialmente los procedimientos para CT/CH que son los más complicados.
Conexión para torque constante o potencia constante
Como podemos observar en la Figura 1, las conexiones Dahlander para torque constante y potencia constante son simétricas, por lo que midiendo únicamente las resistencias óhmicas, existe una probabilidad del 50-50 para identificar correctamente los cables 1-2-3 y 4-5-6. Como paso final, será necesario energizar el motor para confirmar que los cables están bien identificados.
Las trayectorias entre cualquiera de dos de los cables, pueden trazarse en el sentido de las agujas del reloj o en su contra (Figura 2). Por consiguiente, la resistencia entre cualquiera de dos de los cables puede ser tratada como 2 circuitos de resistencias en paralelo. La relación (razón) entre las resistencias de dos trayectorias conectadas en paralelo (a favor o en contra del sentido del reloj) puede deducirse de la Figura 2. La resistencia final de dos resistencias conectadas en paralelo (R1 y R2 en la formula) puede calcularse como: Resistencia del circuito = (R1xR2)/(R1+R2)
Dado que cada fase del bobinado está formada por el mismo número de grupos, la relación (razón) entre las resistencias puede usarse para identificar cada uno de los cables. Independientemente de la resistencia del bobinado o del número de circuitos en paralelo, la relación (razón) entre las resistencias es constante.
Comience utilizando letras para identificar temporalmente los cables. Utilice un óhmetro muy preciso para medir la resistencia entre cada cable y los cinco restantes. Si la resistencia de los bobinados es de al menos 5 ohmios (la resistencia de los bobinados es inversamente proporcional a la potencia nominal en kw/hp), bastará con utilizar un multímetro (tester) convencional. Generalmente en las potencias muy grandes, la resistencia es muy baja, con lo cual para tomar estas medidas, se necesita un mili-óhmetro u otro tipo de puente especial (kelvin, etc.). Para la interpretación de los resultados utilice las relaciones (razones) indicadas en la Tabla 2.
Existen tres pares de cables con resistencias mayores a las de los otros. De la Figura 3 resulta evidente que estas combinaciones de cables son 1-5, 2-4 y 3-6. Debido a que solo hasta que el motor funcione no tendremos certeza si las combinaciones de números son correctas (ej. 1-2-3 podría ser realmente 5-4-6, o viceversa), es necesario marcar los cables de forma temporal.
Cuidado: En este punto, estén bien identificadas o no las tres parejas de cables, el resultado al realizar una prueba de onda de choque deberá ser satisfactorio.
La resistencia entre 1,2 y 3 deberá ser aproximadamente el 89% de la resistencia entre 1-5, 2-4 y 3-6. (La resistencia entre 4-5-6 también es el 89% de los valores máximos). Las parejas de cables con menor resistencia serán: 1-6, 2-6, 2-5, 3-5, 4-3 y 1-4.
Por consiguiente el cable con menor resistencia que es común a 5 y 6 será el # 2. De igual forma, el cable con menor resistencia común al #4 y al #6 será el #1 y entre los cables #4 y #5 será el #3.
El siguiente paso, es el de realizar una prueba de onda de choque a cada uno de los bobinados del motor conectados en su respectiva velocidad. Las formas de onda deberán ser normales, aún si los cables 1-2-3 estuviesen intercambiados por 5-4-6.
Ensamble el motor y energícelo en las dos conexiones de baja y alta velocidad, Si el motor funciona correctamente en ambas velocidades, los cables se encuentran bien identificados. Si los cables 1-2-3 y 4-5-6 estuvieran intercambiados, el motor probablemente funcionaría en la conexión de alta velocidad, pero haría ruido y su velocidad sería muy baja.
En la conexión de baja velocidad, el motor no funcionará y consumirá mucha corriente.
Si el motor no funciona correctamente, intercambie los números de todas las parejas de cables: Cambie el #1 por el #5, el # 2 por el # 4 y el #3 por el # 6. Como confirmación final, vuelva a probar el motor en ambas velocidades.
Torque variable
En esta conexión, la identificación de los cables es más sencilla, debido a que el bobinado tiene una estrella interna y tres de sus cables pertenecen a las derivaciones (taps) centrales de sus respectivas fases. La relación de la resistencia entre los cables puede deducirse de la Figura 4 y se ilustra en la Tabla 3.
Las resistencias más altas serán medidas entre los cables 1-2-3. No tiene ninguna importancia cuales son los cables que se identifican como 1, 2 ó 3. Mida la resistencia entre el cable #1 y los demás cables, el que tenga el menor valor es el cable #4. Mida la resistencia entre el cable #2, y los demás, el de menor resistencia es el #6 y el cable restante #5 deberá ser el que tenga la menor resistencia en relación con el cable #3.
Como en los ejemplos anteriores de las conexiones CT y CH, energice el motor ensamblado, conectándolo para que funcione en alta y baja velocidad.
Después de utilizar estos procedimientos, para convertir la nomenclatura de las marcas de los cables de motores de dos velocidades de NEMA a IEC o viceversa, utilice la Tabla 4.
Estos procedimientos le ayudarán la próxima vez que reciba un motor con 6 cables no identificados o que tengan marcas dudosas. Si el motor no tiene placa de datos se puede realizar un proceso de identificación más detallado, comparando el número de ranuras, grupos y el paso de bobina.
Una fuente de información para determinar la conexión de un motor, que fácilmente pasamos por alto, es el cliente. Puede que ellos no sepan de conexiones, pero existe una buena posibilidad que nos puedan enviar un esquema de los controles. Contactores marcados como “alta velocidad” o “baja velocidad” nos pueden ayudar a solucionar rápidamente las dudas.
DISPONIBLE EN INGLÉS
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