Mike Howell
Especialista de Soporte Técnico de EASA

La mayoría de los centros de servicio realizan algún tipo de prueba por comparación de impulsos, aunque la terminología y la metodología pueden variar. En términos simples, se comparan las respuestas o formas de onda obtenidas al aplicar  pulsos con tiempos rápidos de subida y si existe una diferencia excesiva, la unidad bajo prueba podría estar defectuosa. La forma de onda producida por el pulso es exclusiva de la unidad bajo prueba, que por ejemplo podría ser el devanado de un estator. La forma de onda será función de la resistencia, capacitancia e inductancia del circuito bajo prueba y un buen número de variables pueden afectar esas características.

Una dificultad o reto de la prueba por comparación de impulsos ha sido su subjetividad. Es decir, que para quienes realizan la prueba no siempre es fácil obtener la misma conclusión al comparar dos formas de onda. Durante las dos últimas décadas, varios fabricantes de equipos han comenzado a utilizar métodos analíticos para evaluar los resultados de la prueba por comparación de impulsos. El objetivo es eliminar tanto como sea posible la mayor cantidad de subjetividad, de tal forma que el operador pueda decidir de forma sencilla lo que debe hacer con la unidad. El método de análisis más utilizado, en diferentes formas, es el Error de Relación de Área (EAR) .

¿Necesita estar capacitado en EAR para poder realizar las pruebas por comparación de impulsos de forma satisfactoria? No, pero si usted cuenta con dicha formación, un conocimiento básico de los datos reportados por el equipo le puede ayudar a tomar una decisión bien fundamentada.

Qué es EAR?
Para los propósitos de este artículo, nos limitaremos a ver el problema gráficamente como se explica en alguna literatura [1]. En la Figura 1, las dos formas de onda mostradas representan una prueba por comparación de impulsos típica. La práctica común consiste en graficar el voltaje en el eje vertical y el tiempo en el eje horizontal. Por lo tanto, en el punto “A” de la Figura 1, se aplica un pulso que tiene un tiempo de subida muy rápido, como se puede ver en la pendiente pronunciada. En la Figura 1, vamos a llamar a la forma de onda “1” la forma de onda de referencia y a la forma de onda “2” la forma de onda de prueba. Si las dos formas de onda pertenecen a circuitos de prueba con la misma resistencia, inductancia y capacitancia, esperaremos que las formas de ondas se vean idénticas, es decir, que cuando se superponen veríamos una sola forma de onda. En la Figura 1, se puede ver que la forma de onda “1” y la forma de onda “2” no son idénticas; la dependencia del tiempo (frecuencia) de la forma de onda “2” es diferente y tiene diferentes niveles de tensión (amplitud). La pregunta es: ¿Cuánta diferencia es demasiada?. Los primeros equipos de pruebas automáticos usaban comparaciones de voltaje en las que en algunos puntos de tiempo la diferencia de voltaje entre las dos formas de onda es calculada como se muestra en “3”, en la Figura 1. La mayoría de la literatura sugiere que el EAR es un método más efectivo.

Si esperábamos que las dos formas de onda de la Figura 1 sean idénticas, podríamos considerar cualquier diferencia entre ellas como un error. La Figura 2 muestra las mismas dos formas de onda con el área entre ellas sombreada. Esta zona se conoce como el Área de Error. Es evidente que a medida que las formas de onda difieren más, el área entre ellas será más grande. Para desarrollar un conjunto de criterios de aceptación comunes que sean aplicables a los bobinados de diferente tamaño, forma, configuración, etc., necesitamos normalizar nuestro resultado a algo que sea sencillo de comparar - como un porcentaje. La práctica común es comparar el Área de error mostrada en la Figura 2 con el área de referencia, que se muestra en la Figura 3. Por lo tanto, si el área en la Figura 2 fue de 3 voltios-segundos y el área en la Figura 3 fue de 30 voltios-segundos , el EAR sería de 3/30 = 0,1 por unidad = 10%.

Ahora que hemos cubierto el tema del EAR, vamos a ver las dos aplicaciones más comunes que son el EAR-Pulso a Pulso (P-P EAR) y el EAR-línea a línea (L-L EAR). Estos son dos pruebas diferentes y deben ser tratadas como tal. Una tercera opción, que no se aborda aquí en detalle, sería la de comparar una bobina individual con una forma de onda “patrón” de referencia almacenada en la memoria del equipo de prueba.

EAR-Pulso a Pulso (P-P EAR)
Es posible que recuerde haber detectado durante una prueba anterior un fallo o un corto circuito que se produjo sólo al superar cierto nivel de voltaje. Es decir, cuando aumentamos lentamente la tensión, podemos notar un cambio repentino en la forma de onda, como un aumento de frecuencia (cambio a la izquierda) y tal vez un cambio notable en la amplitud. La prueba P-P EAR busca este tipo de cambios - Digamos que aplicamos un pulso a un bobinado en la fase A, y luego aplicamos otro pulso a la fase A, pero a un voltaje ligeramente superior. Debido a que el voltaje del segundo pulso es más alto, existe una diferencia razonable y predecible entre las dos formas de onda que es detectada por el programa del computador. Sin embargo, si el cambio se convierte en algo mucho más grande de lo esperado, será el P-P EAR calculado el que indique al operador del equipo que un defecto potencial ha sido identificado. Debido a que con la prueba P-P EAR solamente se está probando un devanado o una bobina a diferentes voltajes, no hay problema con las diferencias en la configuración del bobinado o con la trayectoria del circuito magnético, lo que permite probar máquinas ensambladas. Este no es el caso de la prueba EAR línea a línea.

EAR-Línea a línea (L-L EAR)

La prueba L-L EAR es similar a lo que tradicionalmente conocemos como una prueba por comparación de impulsos - comparando dos devanados o bobinas diferentes los cuales consideramos deben ser iguales. Por ejemplo, para un estator trifásico obtendríamos unos valores L-L EAR entre A-B, B-C y A-C. No es raro que para una determinada unidad bajo prueba, los valores L-L EAR excedan los valores P-P EAR. Hay varios factores que causan esto y algunos de ellos son los siguientes:

• Configuración del bobinado
  • Diferentes formas de devanados concéntricos
  • Devanados imbricados en los cuales no se levanta el paso de la bobina (lazy-lapping)
  • Comprobar solo una parte de un bobinado conectado en devanado partido-estrella
• Estado del núcleo del estator
  • Laminaciones en corto circuito
  • Zonas en las cuales se ha realizado un pulido o esmerilado para remover el cobre fundido
  • Disimetría geométrica, ej. dimensiones del yugo variables
• Posición del rotor, si está instalado
  • El acoplamiento mutuo rotor-estator es función de la posición

Dado que la prueba L-L EAR compara dos bobinados, es valiosa para detectar las diferencias entre ellos - bobinas invertidas, bobinas a las que le faltan o le sobran espiras, problemas de conexión, etc. Sin embargo, alguna de las condiciones anteriores podrían indicarnos que un bobinado en buen estado presenta un fallo. En este caso las pruebas de resistencia del devanado, con un rotor pequeño (falso rotor) y de balanceo de fases pueden proporcionarnos información útil.

Pero, ¿Qué tan alto es demasiado alto?
Bueno, después de toda la discusión anterior para eliminar la subjetividad de la prueba por comparación de impulsos y utilizar un método analítico para determinar la aceptabilidad - todavía existe cierta subjetividad. Esto significa que el mismo criterio de pasa/no pasa utilizado en las pruebas L-L EAR y P-P EAR no necesariamente es adecuado para cada unidad bajo prueba. Al momento de escribir este artículo, algunos de los fabricantes de probadores de impulso (surge testers) que indican las capacidades EAR de sus equipos, no publican los criterios de pasa/fallo dentro de sus especificaciones. Los valores que usted obtiene no sólo dependen de la unidad bajo prueba, sino también del propio equipo y de cómo se calculan los datos. Por lo tanto, los operadores deben apoyarse en gran medida en el fabricante para obtener ayuda para determinar los puntos de partida aceptables. Si usted está considerando comprar un equipo de prueba con estas capacidades - discuta esto en detalle con el fabricante antes de enviar la orden de compra. Normalmente, los valores EAR P-P para estatores trifásicos (con el rotor dentro o fuera) se encuentran por debajo del 10%. Los valores EAR L-L típicamente aceptados para estatores trifásicos (sin el rotor dentro) están por debajo del 15%.

Bibliografía
[1] J. Lebesch, "Method and Apparatus for Automatically Calculating the Integrity of an Electrical Coil". USA Patent 5,111,149, 5 May 1992. 

Categories: AC motors, Testing, Motor testing

Tags: Surge comparison test

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