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Problemas de motores comunes en el centro se servicios

  • February 2024
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Tom Bishop, PE
Especialista Sénior de Soporte Técnico de EASA

Tres de los problemas más comunes en los motores trifásicos por los que somos consultados son:

  1. “El motor toma mucha corriente en vacío”
  2. “La corriente en las tres líneas no está balanceada”
  3. “ El motor trabaja caliente”

Incluso si nunca te has enfrentado a uno de estos problemas, sigue leyendo porque es casi inevitable que lo hagas y querrás saber qué hacer al respecto.

1. “El motor toma mucha corriente en vacío”
Esta llamada suele estar asociada a un motor que acaba de ser rebobinado. Las causas frecuentes de la alta corriente son un devanado con densidades de flujo magnético elevadas o un aislamiento de las láminas del núcleo dañado. Verificar las densidades de flujo magnético y probar el núcleo antes de rebobinar son buenas prácticas que pueden prevenir el problema de la alta corriente. El programa AC Verification and Redesign de EASA - Versión 4 calcula rápidamente los flujos magnéticos y la densidad de corriente e "indica" los valores que quedan fuera de los rangos de aceptación típicos. Una comprobación rápida de la densidad del entrehierro (AGD) consiste en utilizar la base de datos de devanados y buscar "HP (kW), polos, largo y diámetro interior del núcleo" y comparar las densidades con la de sus datos. Si sus datos dan como resultado un AGD de más de un 20 %, la culpa es de sus datos. Se puede utilizar un probador de núcleo comercial o una prueba de lazo ("toroide") para verificar la condición del núcleo laminado. Si utiliza el método de prueba de lazo, consulte la Sección 7 del Manual técnico de EASA para obtener una guía paso-paso de esta prueba.

Los valores de flujo magnético del devanado que son demasiado altos, o las pérdidas en el núcleo excesivas, a menudo resultan en una corriente sin carga más alta de lo normal. Al verificar las densidades magnéticas, los datos del devanado se pueden corregir antes de rebobinar el motor envés de hacerlo después de que se haya ensamblado por completo. Del mismo modo, un núcleo defectuoso se puede reparar o reemplazar como resultado de una prueba del núcleo en lugar de saber después del ensamblaje que el núcleo está defectuoso. Si no está seguro de un procedimiento o resultado de una prueba, comuníquese con nuestro departamento de soporte técnico: technicalsupport@easa.com o +1 314 993 2220.

La alta corriente en vacío podría tener causas distintas a los defectos mencionados anteriormente. Los motores de baja velocidad, normalmente de 8 o más polos, tienen una corriente sin carga relativamente alta. Consulte con el fabricante del motor, sus propios registros de reparaciones anteriores o contacte nuestro soporte técnico para evaluar la alta corriente antes de desmontar el motor, o tomar la decisión más costosa: Retirar los devanados. Además, compare el voltaje de línea aplicado con el voltaje nominal del motor. Otras posibles causas incluyen: Desalineación axial de los núcleos del estator y del rotor (deben estar alineados dentro del 3% de la longitud del núcleo del estator); un núcleo del estator en cortocircuito; Conexión o vueltas incorrectas.

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La Tabla 1 es una adaptación y ampliación del artículo de Currents de febrero de 2005: “No-load Current Basics: Practical Guidelines for Assessment” y proporciona rangos típicos para las corrientes en vacío de los motores. A más número de polos, mayor será la relación entre la corriente en vacio y la corriente a plena carga. Las densidades de flujo magnético de los devanados, en particular las del entrehierro y el yugo (corona), también afectan la relación entre las corrientes en vacio y a plena carga. Cuanto mayor sea la densidad de flujo, mayor será la corriente sin carga comparada con la corriente a plena carga. Los motores de mayor potencia tienden a tener relaciones más bajas. Un voltaje de línea superior al nominal aumentará la corriente en vacio y un voltaje inferior al nominal la reducirá. Por muy obvio que parezca, es algo que a menudo pasamos por alto cuando probamos un motor, como un motor de 200 o 208 voltios que se prueba con 240 voltios o más, u otro de 380 voltios que se prueba con más de 415 voltios.

Nota: Puede encontrar información adicional sobre las corrientes en vacío en los siguientes artículos técnicos en easa.com/currents: "A Closer Look At The Sin-Load Current" en la edición de Currents de mayo del 2001 y "Avoiding High No-Load Amps" On Rewound Motors” en la edición de Currents de febrero del 2004.

2. “La corriente en las tres lineas no está balanceada”
La corriente desbalanceada se puede atribuir al motor o a la línea de alimentación. Para determinar la causa, marque arbitrariamente las líneas de alimentación como A, B y C, y las del motor como 1, 2 y 3. Conecte A con 1, B con 2 y C con 3, energice el motor y mida la corriente en las tres lineas. Apague el motor y reconecte A con 3, B con 1 y C con 2, opere el motor y mida las tres corrientes de nuevo, Si la corriente más alta y más baja siguen las mismas líneas, el problema está en la alimentación; pero si siguen las líneas del motor, está en el motor. Esto se ilustra en la Tabla 2.

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Si la causa es la alimentación, se requiere balancear el voltaje de suministro. Las normas NEMA establecen un límite del 1% para este desbalanceo y remarca que el desbalanceo total de corriente esperado para el motor funcionando a velocidad nominal es de 6-10 veces el desbalance de voltaje. Si el desbalanceo de la fuente de voltaje excede del 1% o la corriente desbalanceada sobrepasa el 10%, se debe corregir el porcentaje de desbalanceo a menos del 1% o derratear el motor.

Si el motor es la causa, las vueltas por fase o los circuitos en paralelo probablemente están desbalanceados o el bobinado está mal conectado. Un error de fabricación puede conducir a que las bobinas no tengan las mismas vueltas dando como resultado vueltas por circuito/fases desiguales. Las vueltas desbalanceadas darán como resultado corrientes desequilibradas similares a las producidas por los voltajes de alimentación desbalanceados. Un bobinado desbalanceado o mal conectado normalmente se puede detectar con un probador de impulso (surge). Medir la resistencia entre fases con un microohmímetro (DLRO) también puede detectar vueltas desiguales. Estos valores deben estar dentro del 2 % para bobinados de alambre redondo o del 1 % para bobinados de pletina (solera). Nota: Algunos devanados concéntricos pueden exceder el límite del 2 %,

También puede ocurrir una corriente desequilibrada si el devanado tiene grupos desiguales con más circuitos de los permitidos. Otra fuente de desbalanceo es una secuencia de agrupación incorrecta de acuerdo a los puentes seleccionados (polo adyacente versus polo saltado). Además, aunque es poco común, si el entrehierro está excéntrico, pueden ocurrir corrientes desequilibradas. En ese caso, la “corriente más alta” permanecerá con el motor. Esto es particularmente cierto en un devanado cuyo número de circuitos es la mitad del número polos (por ejemplo, una conexión de 3 circuitos en un motor de 6 polos). Otra posibilidad es una conexión abierta que omita un circuito en un devanado con varios circuitos en paralelo. Un ejemplo de esto es una conexión delta en un motor de 4 polos en la que uno de los circuitos de una fase no ha sido conectado. El resultado es un devanado con tres circuitos en una fase y cuatro circuitos en cada una de las dos fases buenas. La medición de resistencia entre fases con un DLRO o una termografía durante una prueba de estator abierto a voltaje reducido detectaría esta condición.

Nota: Puede encontrar información adicional sobre desbalance de corriente (y voltaje) en easa.com/currents en el artículo técnico titulado: “Unbalanced Voltages and Electric Motors” en la edición de Currents de diciembre del 2007.

3. “El motor trabaja caliente”
¿Con qué frecuencia ha escuchado esto de uno de sus clientes? En algunos sistemas de aislamiento modernos, la temperatura de la superficie del motor podría ser lo suficientemente alta como para causar quemaduras si se posa un dedo o una mano sobre él. Por tanto, una advertencia: Nunca utilice una parte de su cuerpo para comprobar la temperatura de un motor. Utilice un sensor de temperatura. Las normas definen los límites de temperatura para los devanados, pero no para la superficie de un motor.

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Si se puede alcanzar con seguridad el exterior del centro axial del núcleo del estator con un sensor de temperatura (ver Figura 1), se puede estimar la temperatura del devanado. Esto es que la temperatura del devanado será aproximadamente entre 5 °C a 10 °C (9 °F a 18 °F) más alta que la temperatura medida en el exterior del centro axial del núcleo del estator. Los límites de temperatura del devanado varían según el tamaño y el tipo de motor. Para determinar si el devanado está muy caliente, vea el artículo: “Understanding Motor Temperature Rise Limits” en la edición de Currents de noviembre del 2003 en easa.com/currents. Si la temperatura del devanado es mayor de lo esperado en comparación con la temperatura de la superficie de la carcasa, es posible que el núcleo esté suelto, lo que inhibe la transferencia de calor. Las causas del calentamiento excesivo del devanado pueden ser externas o internas al motor. Las externas incluyen temperatura ambiente alta, contaminantes, sobrecarga, cargas de alta inercia, voltaje de suministro alto o bajo o voltajes desequilibrados. La temperatura total del devanado es la combinación del aumento de temperatura del devanado más la temperatura ambiente. Si el ambiente es 10°C (18°F) más caliente de lo normal, el devanado en las mismas condiciones probablemente estará 10°C (18°F) más caliente y tendrá aproximadamente la mitad de su vida térmica normal. Los contaminantes que se acumulan en el motor o que bloquean los conductos de ventilación aumentan la temperatura del devanado y de otros componentes, como los rodamientos, lo que provoca fallos prematuros.

La sobrecarga simplemente significa que la carga impulsada excede la potencia nominal del motor. Una bomba o ventilador con una válvula de descarga o compuerta muy abierta puede aumentar la carga, al igual que poner demasiado peso en un transportador. Las cargas de alta inercia, como ventiladores o sopladores, requieren un tiempo de arranque prolongado, lo que aumenta el calentamiento del rotor y del estator. Los voltajes de suministro altos o bajos darán como resultado pérdidas en el núcleo excesivas o una capacidad de torque reducida, respectivamente. Los voltajes desequilibrados aumentan la corriente en al menos una fase, aumentando las pérdidas en el cobre del devanado (I2R). También producen corrientes de “secuencia negativa” (tema fuera del alcance de este artículo) que calientan la superficie del estator y del rotor al doble de la frecuencia de línea. Las causas internas del motor incluyen también contaminantes que se acumulan en el motor o que bloquean los conductos de ventilación, un núcleo del estator dañado o un devanado con datos incorrectos. Un núcleo de estator dañado puede aumentar considerablemente las pérdidas en el núcleo y provocar un calentamiento excesivo y una corriente elevada incluso sin carga. (Vea el problema Nº 1). Los ejemplos de datos de devanado incorrectos incluyen un devanado mal conectado, como un devanado conectado en delta envés de estrella, un bobinado con "menos" vueltas (la reducción de vueltas aumenta la densidad del flujo magnético y las pérdidas en el núcleo), o un voltaje incorrecto como un devanado de 200 o 208 voltios energizado con 240 voltios.

DISPONIBLE EN INGLÉS

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