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En ALL-TEST Pro, nos comprometemos a ofrecerle la información más reciente y los conocimientos de pruebas de motor disponibles.
Cuando se detecta un fallo en el devanado desde el centro de control del motor o la desconexión mediante MCA, se debe realizar una prueba en el motor, ya que las mediciones de análisis del circuito del motor de Valor de Prueba Estático, ángulo de fase y respuesta de corriente/frecuencia, y aislamiento a tierra pueden detectar también fallos en los cables.
Si la prueba del devanado es buena en el motor, entonces el cable tiene un fallo; si la prueba mejora pero sigue mostrando un fallo, es un fallo tanto del cable como del devanado; y si la prueba muestra los mismos resultados en el motor, el fallo está en los devanados del estator.
El enfoque multitecnológico del diagnóstico de motores significa que se utilizan diferentes tecnologías de prueba que se complementan y validan entre sí. Un ejemplo es que su técnico de vibraciones sospecha de un posible problema en el rotor de una aplicación crítica, pero el coste de la sustitución supone una parada de la producción, en la que el coste del motor es pequeño comparado con los costes incurridos del
apagado.
En una situación como ésta, muchas personas se mostrarían reticentes a la hora de solicitar la sustitución, ya que si el diagnóstico es erróneo, el coste es muy elevado. Por lo tanto, este motor puede funcionar hasta el fracaso, debido a la incertidumbre del diagnóstico. En este caso, para poner en práctica el enfoque multitecnológico, utilice el Análisis de Firma Eléctrica (prueba energizada) para confirmar o descartar los hallazgos preliminares (rotor malo). Si se puede girar el eje del motor instalado o desconectar rápidamente la carga, se puede realizar una prueba de análisis del circuito del motor (sin energía) para evaluar el estado del rotor, el estator y las conexiones. Al utilizar el enfoque multitecnológico, tendrá más confianza en sus hallazgos y, por lo tanto, un mayor grado de certeza de que ha determinado la(s) verdadera(s) avería(s).
El aislamiento del bobinado se degrada con el tiempo. El MCA™ (Análisis del Circuito del Motor) detecta estos fallos en desarrollo muy pronto.La detección temprana de estos fallos permite una acción correctiva antes de que se conviertan en catastróficos y den lugar a una reconstrucción o sustitución importante.
Estos fallos en los devanados internos son el principio del fin de la mayoría de los motores.El uso del Análisis del Circuito del Motor (MCA™) puede ayudar a identificar este tipo de fallos en los devanados internos. El MCA™ es un método de prueba deengerizado y la prueba puede iniciarse desde el Centro de Control de Motores (CCM) o directamente en el motor.
Para un técnico que evalúa un motor, un megóhmetro es como el manguito de presión arterial de un médico. Es una medida que tienes que hacer. Proporciona información importante, y cuando es mala, es mala. Pero es una prueba unidimensional, que evalúa sólo la integridad del sistema de aislamiento a tierra. Por sí solo, no proporciona suficiente información para diagnosticar la salud motora general. Una lectura alta de megaohmios no descarta problemas eléctricos del motor, como tampoco una lectura normal de la presión arterial descarta una enfermedad grave.
Además, una prueba de megahora no detectará los fallos entre vueltas en los devanados, no detectará las conexiones deficientes, puede no detectar una fase abierta y no se ve afectada en absoluto por los problemas del rotor. Entonces, ¿hay que medir la resistencia del aislamiento? Por supuesto, pero hay que reconocer que se necesita mucha más información para evaluar la salud eléctrica del motor. La combinación de la resistencia de aislamiento con otras pruebas basadas en la CA, como el análisis del circuito del motor, puede ofrecerle una imagen completa del estado eléctrico del motor, ya sea para la resolución de problemas o para la supervisión de su estado.
En el caso de los motores de inducción de CA, los fallos de los devanados pueden empezar y terminar como cortocircuitos en las espiras y bobinas que no atraviesan el aislamiento de la pared de tierra, independientemente de la causa del fallo. Las pruebas de aislamiento a tierra sólo detectan los caminos resistivos entre el núcleo del estator y los conductores adyacentes al núcleo del estator.
El análisis del circuito del motor (MCA™) es una prueba no destructiva y sin energía que evalúa el estado de las conexiones del motor, el estator y el rotor. Las pruebas MCA™ pueden realizarse desde el lado de salida del arrancador o del accionamiento del motor, por lo que no es necesario abrir y desconectar los cables de fase en el motor para realizar las pruebas rutinarias.
Un óhmetro se utiliza para medir la resistencia eléctrica entre dos puntos. Un microóhmetro se utiliza para medir circuitos de baja resistencia. Un megóhmetro se utiliza para medir circuitos de alta resistencia. La unidad de medida de la resistencia es el ohmio.
Cuando se comprueban motores eléctricos, es útil conocer la resistencia de aislamiento entre los devanados del motor y la toma de tierra del bastidor. Este valor suele ser de decenas, cientos o millones de ohmios.
Sin embargo, los fallos del bobinado del motor también pueden producirse dentro del bobinado y no son detectables con los medidores Meg o Micro-Ohm. Para este tipo de pruebas, es necesario utilizar otro tipo de instrumentos, como los comprobadores de motores portátiles, ligeros, de mano y sin energía que ofrece ALL-TEST Pro.
ALL-TEST Pro proporciona instrumentos de prueba portátiles de mano y a pilas, diseñados para evaluar la salud eléctrica completa del motor. Esto incluye la detección de cortocircuitos entre bobinas, entre espiras y entre fases antes de que se conviertan en una catástrofe. Estos instrumentos aumentarán la eficacia de la localización de averías, mejorarán su programa de mantenimiento de motores eléctricos y le ayudarán a evitar interrupciones imprevistas de la producción.
Cuando se implementa por primera vez un programa de pruebas de motores MCA™ sin tensión, no es inusual que entre el 10 y el 30% de los sistemas de motores probados muestren una o más condiciones de alarma cuando las pruebas se realizan desde la salida del arrancador o del accionamiento del motor. Cuando un sistema de motor se encuentra en estado de alarma, esto no significa necesariamente que el motor vaya a fallar o que deba detenerse inmediatamente, sino que los valores medidos han superado unos límites predeterminados.
Una de las primeras consideraciones debe ser la criticidad del motor. Obviamente, los motores más críticos deben tener mayor prioridad que los menos críticos. La segunda consideración es el tipo y la ubicación de la alarma (¿está relacionada con las conexiones, el cable, el bobinado del motor, etc.?)
Nuestro último consejo sobre el análisis de datos del MCA™ indicó que no es raro, para los nuevos usuarios que comienzan un programa de pruebas de motores del MCA™, que entre el 10 y el 30% de los sistemas de motores probados muestren alguna condición de alarma. Es importante tener en cuenta que un sistema de motor que muestra una condición de alarma no debe ser condenado (o el motor reemplazado), si la prueba se realizó desde el centro de control del motor (salida del arrancador del motor o el accionamiento del motor). Las conexiones del motor y los cables entre el punto de prueba y el propio motor pueden ser la causa de la alarma.
Por lo tanto, el siguiente paso es realizar otra prueba en el siguiente punto de conexión, ya sea una desconexión o en el propio motor, con los cables de fase entrantes desconectados. Si la condición de alarma desaparece, entonces el problema está aguas arriba del punto de prueba. Si la alarma persiste entonces es el motor. Por último, los resultados de las pruebas no repetibles deben considerarse sospechosos e investigarse más a fondo.
Nuestros dos últimos consejos de análisis de datos de MCA™ indicaron que no es raro que los nuevos usuarios que comienzan un programa de pruebas de motor de MCA™ puedan tener entre 10-30% de los sistemas de motor probados para exhibir alguna condición de alarma. En el consejo 2 se habló de la importancia de realizar pruebas adicionales para confirmar el origen de la alarma. Es decir, ¿está relacionado con las conexiones, los cables o los devanados del motor?
Además, con respecto a los motores de inducción de CA con rotor de jaula de ardilla <1000V, muchos motores nuevos presentarán un desequilibrio de inductancia e impedancia, debido al diseño/construcción del motor.Por lo tanto, un motor sano puede presentar una alarma de impedancia e inductancia (aunque esté en buenas condiciones). Las mediciones de MCA™ incluyen mediciones de impedancia e inductancia, pero el balance de fase no se utiliza para evaluar el estado de los devanados del motor.
Una distinción importante entre los medidores RCL y los MCA™ es la capacidad de ejercitar completamente todo el sistema de aislamiento del bobinado. Utilizando sólo la resistencia, se puede determinar la pérdida de I2R en un circuito, pero no se puede determinar la fiabilidad eléctrica del sistema, el desarrollo de fallos en el devanado o la eficiencia. La inductancia, que es variable, dependiendo del diseño del devanado y de la posición del rotor con respecto al devanado*, tampoco puede utilizarse para estos fines.
Desgraciadamente, los sistemas que utilizan la inductancia como base suelen fallar los buenos motores eléctricos y los devanados. Para obtener el verdadero estado del devanado de un motor, hay que ver todos los componentes del circuito del motor, incluyendo la resistencia, la impedancia, la inductancia, la respuesta de frecuencia de la corriente de ángulo de fase (I/F) y la resistencia de aislamiento, DF y capacitancia a tierra.
El Motor Circuit Analysis™ (MCA™) es un método de prueba no destructivo y sin energía para evaluar el estado eléctrico completo de un motor.
El Valor de prueba patentado Static™ (TVS™) se calcula a partir de la prueba estática MCA™ trifásica y se utiliza como valor de Referencia para el motor. Los tipos comunes de fallas en el devanado del rotor y del estator cambiarán el TVS™. El TVS™ tiene una tendencia durante un periodo de tiempo para detectar cambios en el estado del estator y del rotor. TVS™ también se puede utilizar para comparar motores de la misma fabricación exacta para asegurarse de que está recibiendo motores buenos y de calidad.
Las pruebas tradicionales con megóhmetros sólo detectan los fallos a tierra. No todos los fallos del devanado del estator eléctrico del motor comienzan como fallos a tierra. Los fallos pueden producirse entre espiras de la misma bobina, entre bobinas de la misma fase y de fase a fase. Si la única prueba del motor que realiza es con un megóhmetro, no detectará los fallos cruciales del estator y del rotor.
El análisis del circuito del motor proporciona una visión completa del motor en cuestión de minutos. La prueba puede iniciarse desde el Centro de Control del Motor (CCM) o directamente en el motor.
El análisis del circuito del motor es un método de prueba no destructivo y sin energía para evaluar el estado eléctrico completo de un motor.
MCA: Modo de prueba IND frente al modo de prueba Z-Fi para los instrumentos de la serie AT7™ y AT5™.
El análisis del circuito del motor (MCA™) utiliza tres pruebas únicas IND, Dynamic (DYN) y Z-Fi para probar tanto el aislamiento del bobinado como la resistencia del aislamiento a tierra. El factor de disipación (DF), la capacitancia (C) a tierra y la resistencia de aislamiento a tierra (INS) se utilizan para comprobar el aislamiento de la pared de tierra. La capacitancia es la capacidad de un cuerpo, sistema, circuito o dispositivo para almacenar una carga eléctrica. DF es la relación entre la pérdida de potencia resistiva y la pérdida de potencia reactiva del material aislante. Se utiliza para detectar devanados contaminados o sobrecalentados. La razón principal de la prueba del INS es la seguridad. El INS se realiza aplicando una alta tensión continua entre los conductores portadores de corriente desenergizados (devanados) y la carcasa de la máquina o tierra.
El modo de prueba IND se utiliza para probar motores de inducción de jaula de ardilla trifásicos de CA con una tensión nominal inferior a 1000 V. Este modo de prueba realiza la prueba estática y la prueba DYN opcional sobre el aislamiento del devanado y la resistencia del aislamiento a tierra. Utilice la prueba IND durante el mantenimiento rutinario basado en la condición (CBM) en equipos que tienen una Referencia de Valor de Prueba Static™ (TVS™) previamente almacenada. Los valores de referencia TVS™ son una forma rápida y sencilla de determinar si el estado del motor está cambiando. La prueba DYN puede determinar el estado del rotor y del estator si el motor está desacoplado de la carga accionada.
El modo de prueba Z-Fi se utiliza en todo tipo de motores de CA (de cualquier tensión), generadores y transformadores. Las pruebas de baja tensión realizan automáticamente todas las pruebas estáticas: DF/C, INS, impedancia, inducción, ángulo de fase, respuesta en frecuencia de la corriente (I/F), y calcula un TVS. El modo de prueba Z-Fi
debe utilizarse en todos los equipos de media o alta tensión (superior a 1.000V) y debe utilizarse en equipos instalados sin TVS™ Reference. La razón por la que la prueba Z-Fi se utiliza en motores sin TVS previo es porque se quiere determinar la salud actual del motor. Una vez que se genera un valor de TVS™ se puede empezar a hacer la tendencia de los datos. En el modo de prueba Z-Fi no se realiza una prueba DYN (prueba dinámica de estator y rotor) porque la carga o el accionamiento están conectados al motor y la prueba no es práctica.
¿Puede realizar una prueba DYN en el modo Z-Fi? No se ofrece una prueba DYN en el modo de prueba Z-Fi. Piensa en ello como una línea de base para saber cuál es el estado del motor sin una prueba de referencia. Este equipo suele estar ya
instalados sin poder girar el eje del motor, es decir, conectados a una caja de engranajes, sumergibles o a una bomba.
El seguimiento de sus activos de motor desde la “cuna hasta la tumba”; ya sea el mantenimiento rutinario, el rebobinado o la sustitución, TVS™ vigila sus activos de motor y crea una cultura de “¡Puedo hacerlo!” que es fácil de adoptar en cualquier instalación donde haya motores.
Cualquier cambio en el estado del aislamiento del devanado o del rotor, se reflejará en el TVS™. Una ventaja tecnológica de la implementación y uso del TVS™ es que elimina los errores causados por los desequilibrios de inductancia que pueden producirse debido a la posición de un rotor de jaula de ardilla. TVS™ es independiente de la posición del rotor. ATP dispone de las únicas herramientas (instrumentos) de comprobación de motores del mundo que proporcionan un valor TVS™.
- TVS™ comienza con una prueba de referencia o de inspección de entrada en los motores de repuesto y de sustitución.
- Las pruebas secundarias y siguientes de TVS™ deben tomarse después de la instalación del equipo desde el controlador de salida o cualquier punto de fácil acceso. Las lecturas posteriores deben tomarse en el mismo lugar y deben compararse con el valor de TVS™ instalado.
- Si el valor del TVS™ remoto indica un problema, se debe realizar otra prueba directamente desde el motor. Si el motor se prueba bien, sabemos que es el cableado del control. Si el motor está mal, generalmente sabemos que el motor está mal y el cableado está bien. Ambas cosas pueden ser malas, pero es raro.
La prueba de resistencia en Motor Circuit Analysis™ (MCA™) se utiliza principalmente para encontrar conexiones de alta resistencia. Estas pruebas se realizan directamente en la caja de conexiones del motor. Una prueba de resistencia puede revelar un motor mal conectado, o juntas de soldadura frías.
Una prueba de resistencia de fase realizada en un Centro de Control de Motores (CCM) o en un controlador comprueba todo el circuito del motor. Esta prueba puede revelar conexiones de alta resistencia en cajas de conexiones intermedias, interruptores de desconexión locales y problemas en la propia caja de conexiones del motor. Estas conexiones de alta resistencia generan calor, nunca mejoran, siempre empeoran y casi siempre provocan pérdidas de producción no programadas.
Además de los daños térmicos puntuales y de los posibles fallos de fase a fase o de fase a tierra, que pueden causar costosos daños catastróficos, las conexiones de alta resistencia provocan desequilibrios de tensión que, a su vez, conducen al sobrecalentamiento del motor y a la disminución de su eficiencia operativa.
El Análisis de Firma Eléctrica (ESA) es un método de prueba energizado en el que se capturan formas de onda de tensión y corriente mientras el sistema del motor está en funcionamiento para evaluar la salud del sistema del motor. Las pruebas energizadas proporcionan información valiosa para los motores de inducción de CA y de CC, los generadores, los motores de rotor bobinado, los motores síncronos y los motores de máquinas herramienta, entre otros.
El análisis del circuito del motor (MCA™) es un método de prueba sin energía para evaluar la salud del motor y del circuito del motor. Este método puede iniciarse desde el Centro de Control del Motor (CCM) o directamente en el motor. La ventaja de las pruebas desde el CCM es que se evalúa toda la parte eléctrica del sistema del motor, incluidas las conexiones y los cables entre el punto de prueba y el motor.
ALL-TEST Pro produce sus instrumentos ESA y MCA™ como unidades discretas, de mano, que funcionan con baterías y que son todas extremadamente portátiles en el campo. Los elementos de análisis y almacenamiento de datos se basan en WINDOWs y se comparten fácilmente entre ordenadores. Además de proporcionar flexibilidad a un departamento de fiabilidad, el uso de instrumentos individuales proporciona a los usuarios la capacidad de elegir qué cantidad de tecnología es la mejor para su programa de mantenimiento de motores eléctricos. Tanto los instrumentos como el software proporcionan respuestas rápidas y fiables para que el personal de mantenimiento y los directores puedan tomar decisiones fiables y mantener a su equipo de mantenimiento trabajando simultáneamente en diferentes aplicaciones de motor.
Prueba en la caja de conexiones del motor: Al igual que con muchos motores, una forma sencilla de probar el motor de seis cables implica ir directamente a la caja de conexiones del motor. Después de confirmar que se han cumplido todos los requisitos de bloqueo/etiquetado y que se ha comprobado la presencia de tensión en los cables del motor, se puede abrir con seguridad la caja de conexiones del motor.
Si los cables del motor desde el controlador y los cables internos del motor están etiquetados, anote esa conexión. Si no están marcados, márquelos con cinta adhesiva de color u otro tipo de identificación para que puedan volver a conectarse correctamente cuando finalicen las pruebas.
Desconecte los cables del motor de arranque de los cables internos del motor, o de los terminales en la caja.
Los cables o terminales internos del motor deben estar numerados, del uno al seis. Como comprobación, debería poder probar la continuidad eléctrica entre los terminales/cables 1-4, 2-5 y 3-6. Estos son sus cables de fase (A, B, C, o 1, 2, 3).
Para probar el motor en la configuración WYE debe cortocircuitar los terminales/cables número 4, 5 y 6. Los cables pueden atornillarse entre sí o utilizar puentes de cortocircuito de tamaño considerable. El probador o probadores pueden entonces conectarse a los terminales/cables números 1, 2 y 3. En esta configuración sólo es necesaria una prueba de INS a tierra.
Los cables 4, 5 y 6 deben estar en cortocircuito. Esto se puede hacer con puentes en la parte inferior de los contactores DELTA o WYE o se puede forzar de alguna manera el contactor WYE. Una vez realizado este cortocircuito, el instrumento puede conectarse a los cables 1, 2 y 3 en la parte inferior del contactor RUN.
El ALL-TEST PRO 7™ lleva el mantenimiento predictivo a las pruebas de motores de corriente continua. Las tareas de mantenimiento preventivo de los motores de corriente continua, como la inspección de colectores y escobillas o la lubricación, son muy importantes para su buen funcionamiento a largo plazo. Sin embargo, estas inspecciones no determinan el estado del devanado eléctrico o del aislamiento. La adición de pruebas eléctricas periódicas, como las mediciones de la resistencia de los devanados y la resistencia del aislamiento a tierra (IRG), proporciona cierta información sobre posibles problemas de conexión y debilidades en el aislamiento de la pared de tierra, pero sigue sin determinar el estado general del aislamiento de los equipos.
Al añadir las lecturas del MCA™ a las pruebas de los motores de corriente continua, se obtienen indicaciones tempranas de los problemas que se están desarrollando en el sistema eléctrico de los motores, más allá de los que se detectan con un megóhmetro y un ohmímetro. Las pruebas MCA pueden realizarse rápidamente desde el accionamiento y pueden confirmar o eliminar fallos en las máquinas de CC.
Varios puntos clave determinan rápidamente el estado de las máquinas de CC
- Tome las lecturas del devanado en serie y del devanado del inducido juntas
- Probar motores y generadores lo mismo
- La lectura de I/F fuera del rango de -15 a -50 indica un fallo en el bobinado
- Un aumento de la resistencia del devanado corregido por la temperatura, acompañado de cambios en la impedancia, indica que las conexiones están sueltas
- Una disminución de la resistencia corregida por temperatura acompañada de cambios en la impedancia, la inductancia, el ángulo de fase y la respuesta de frecuencia de la corriente (I/F) indica que se están produciendo cortocircuitos en el devanado
- Las desviaciones de ángulo de fase o I/F de más de 2 puntos entre motores similares indican la necesidad de un análisis completo de MCA
- Los cambios en la lectura de la MCA en el circuito de la armadura entre los intervalos de prueba, provoca una prueba de la armadura barra a barra
- Los cambios en las lecturas de MCA en el circuito del inducido tomados de forma consecutiva indican la acumulación de carbono en el inducido
Siguiendo estas sencillas pautas el uso del AT7P™ proporciona una detección temprana de fallos antes de que la máquina de CC falle durante su funcionamiento. Los intervalos de comprobación recomendados deben ser como mínimo los indicados en el cuadro 1.
Tabla 1: Frecuencia del motor de CC
Una vez que se detecta un fallo en desarrollo, se recomienda reducir los intervalos de tiempo entre las pruebas hasta que la máquina pueda ser retirada para su reparación. Se recomienda realizar una prueba completa del inducido junto con las tareas de mantenimiento preventivo.
Conclusión
La comprobación eléctrica preventiva de las máquinas de corriente continua es mucho más fácil utilizando la función del modo DC del AT7P™. Los procedimientos detallados paso a paso y fáciles de seguir se proporcionan en la gran pantalla LCD retroiluminada para que las pruebas sean rápidas y fáciles de realizar desde el accionamiento del motor en menos de 5 minutos. Se dispone de pruebas y funciones adicionales para la localización de averías en el motor, con el fin de localizar rápidamente el origen del problema. Las pruebas MCA™ mejoran drásticamente las pruebas con máquinas de CC al ahorrar tiempo y proporcionar más detalles en comparación con las técnicas y métodos tradicionales.
Para las tendencias y el análisis del MCA de los motores eléctricos trifásicos, se conectan tres cables del motor al instrumento MCA. Cuando se comprueban motores nuevos, el técnico puede encontrar motores con múltiples cables. Esto permite utilizar los motores en múltiples aplicaciones. Normalmente, los diagramas de conexión son proporcionados por el fabricante de equipos originales (OEM). Esta guía se proporciona si el diagrama del fabricante no está disponible. Estas directrices no sustituyen a las conexiones OEM. Por lo general, todas las bobinas utilizan esquemas de numeración estándar, por lo que su conexión para las pruebas MCA es sencilla. Se supone que el técnico tiene conocimientos básicos de electricidad y acceso a los materiales adecuados para las conexiones de los cables, como tuercas para cables, pernos partidos, orejetas, tornillos o pernos de máquina variados y materiales aislantes que pueden ser necesarios para hacer conexiones temporales o permanentes a los motores bajo prueba.
Los devanados de los motores trifásicos tienen cada uno un inicio de fase y un final de fase. Estas fases se conectan en una configuración DELTA o WYE. Cualquier desequilibrio en los resultados de las pruebas aparecerá independientemente de la configuración conectada. Si el resultado de la prueba se va a utilizar como datos de referencia, cualquier prueba posterior deberá realizarse con la misma configuración para establecer tendencias y realizar comparaciones. Se puede introducir una nota sobre la configuración de la prueba en el análisis informático correspondiente
archivo de datos de pruebas de software. Ejemplo: software informático MCA PRO™.
Diagrama del motor de seis cables
Para probar el motor en la configuración DELTA, el inicio de cada fase se conecta al final de otra, y los cables del motor T1, T2 y T3 se conectan a esta unión de los cables de fase. Conecte firmemente los cables T1 a T6, T4 a T2 y T5 a T3 y utilice estas conexiones como puntos de prueba 1, 2 y 3. Para conectar el motor en la configuración WYE, conecte firmemente el extremo de las fases para formar una conexión en “estrella” y aísle los cables T4, T5 y T6 y luego utilice el inicio de las fases como los puntos de prueba 1, 2 y 3 como conexiones de fase.
Diagrama del motor IEC de seis cables
Diagrama del motor de nueve cables
Los motores de nueve plomos vendrán del OEM o de las instalaciones de reparación con algunas de las conexiones conectadas internamente en una configuración DELTA, o WYE. Para completar las conexiones, conecte los cables del motor T4 a T7, T5 a T8 y T6 a T9 con tuercas para cables u otros medios adecuados y utilice los puntos de prueba del motor 1, 2 y 3 como conexiones de las fases.
Diagrama del motor IEC de nueve cables
Para las tendencias y el análisis del MCA de los motores eléctricos trifásicos, se conectan tres cables del motor al instrumento MCA. Cuando se comprueban motores nuevos, el técnico puede encontrar motores con múltiples cables. Esto permite utilizar los motores en múltiples aplicaciones. Normalmente, los diagramas de conexión son proporcionados por el fabricante de equipos originales (OEM). Esta guía se proporciona si el diagrama del fabricante no está disponible. Estas directrices no sustituyen a las conexiones OEM. Por lo general, todas las bobinas utilizan esquemas de numeración estándar, por lo que su conexión para las pruebas MCA es sencilla. Se supone que el técnico tiene conocimientos básicos de electricidad y acceso a los materiales adecuados para las conexiones de los cables, como tuercas para cables, pernos partidos, orejetas, tornillos o pernos de máquina variados y materiales aislantes que pueden ser necesarios para hacer conexiones temporales o permanentes a los motores bajo prueba.
Los devanados de los motores trifásicos tienen cada uno un inicio de fase y un final de fase. Estas fases se conectan en una configuración DELTA o WYE. Cualquier desequilibrio en los resultados de las pruebas aparecerá independientemente de la configuración conectada. Si el resultado de la prueba se va a utilizar como datos de referencia, cualquier prueba posterior deberá realizarse con la misma configuración para establecer tendencias y realizar comparaciones. Se puede introducir una nota sobre la configuración de la prueba en el análisis informático correspondiente
archivo de datos de pruebas de software. Ejemplo: software informático MCA PRO™.
Diagrama del motor de doce cables
Los motores de doce conductores ofrecen la mayor flexibilidad de todos los motores. Pueden conectarse en configuración WYE o DELTA, y se utilizan para el funcionamiento en “alta” o “baja” tensión o para operaciones de múltiples velocidades. Sin embargo, esta versatilidad no complica el procedimiento de prueba de los repuestos de motor o de los motores que vuelven de una reparación.
Diagrama del motor IEC de doce cables
Para probar el motor en configuración DELTA, conecte firmemente los cables T1 a T12, T2 a T10, T3 a T11, T4 a T7, T5 a T8 y T6 a T9. A continuación, utilice los pares que contienen T1, T2 y T3 como fases 1, 2 y 3 para la prueba.
Para probar el motor en configuración WYE, conecte y aísle firmemente los cables T10, T11 y T12. A continuación, conecte los cables T4 a T7, T5 a T8 y T6 a T9 y utilice 1,2 y 3 como conexiones de las fases para las pruebas.
Hay otras configuraciones que pueden aplicarse a aplicaciones específicas. Por ejemplo: Arranque WYE, marcha DELTA, o para alta tensión o baja tensión. Para la prueba MCA, lo más importante es que todas las bobinas se prueben durante la prueba y las conexiones recomendadas lo consiguen. Si se detecta un desequilibrio, se pueden comprobar las bobinas individuales como se indica a continuación.
Las fases o bobinas individuales pueden probarse realizando mediciones monofásicas desde el inicio de una fase o bobina hasta el final de la misma fase o bobina. Por ejemplo, en un motor de 12 conductores conectado a DELTA, la fase A puede medirse de 4 a 9, la fase B de 5 a 7 y la fase C de 6 a 8. Para un motor conectado en WYE, fase A 1-10, fase B 2-1, fase C 3-12. Los segmentos individuales pueden compararse mediante mediciones monofásicas de bobinas individuales, 1-4, 2-5, 3-6, 7-10, 8-11, 9-12.
Cómo saber si el motor eléctrico está mal
¿Qué se hace cuando falla un motor o se dispara un accionamiento? ¿Qué herramientas utiliza actualmente para determinar si el motor es “bueno” o “malo”? Si usted es como la mayoría de los técnicos, probablemente utilice un megóhmetro y un multímetro digital.
Mirando una prueba de motor real en un motor instalado donde el accionamiento se había disparado.
El electricista, utilizando un megóhmetro y un multímetro digital, obtuvo estos resultados.
Entonces, ¿qué indica esto sobre el estado de este motor? Basado en estas lecturas el problema es obviamente, con el Drive y no con el Motor, ¿cierto? Así que,
¿Qué reemplazaría el VFD o el motor? El técnico de servicio se basó en una prueba de aislamiento a tierra con un megóhmetro, que indica que el aislamiento de la pared de tierra no tiene debilidades a tierra, y en un multímetro digital (prueba de resistencia), que indica que hay continuidad en los devanados y que todas las conexiones están bien. El técnico de servicio sólo estaba mirando 2 factores que afectan al motor. Las mediciones de ambos instrumentos indican que no hay nada malo en los componentes probados, pero no proporcionan una imagen completa del estado del motor. Por lo que estos instrumentos pueden decir este motor está en buenas condiciones.
Estos métodos de prueba son muy fiables para determinar si su motor está “vivo” o “muerto” (es decir, en cortocircuito a tierra) o tiene problemas de conexión, pero no le dará el estado de salud actual del motor. ¿Sustituyó el accionamiento o el motor?
Utilizando el Motor Circuit Analysis™ (MCA™), esto es lo que encontró ese mismo electricista: al realizar las pruebas MCA™. El ángulo de fase (Fi) y la corriente/frecuencia (I/F) indican que no hay evidencia de cortocircuitos en los devanados.
Si ha sustituido el motor, le ha costado a su empresa tiempo y dinero, tanto por el coste del motor como por el hecho de que tendrá que sustituir el accionamiento cuando vuelva a dispararse.
El mismo electricista hizo que un motor idéntico disparara el accionamiento en una línea diferente.
¿Y ahora qué? ¿Es el accionamiento o el motor? Si has dicho Motor, estás en lo cierto. Dado que estas lecturas son las mismas que las del motor anterior, esto sugiere que el motor está bien, por lo que el fallo debe estar en el accionamiento.
Los instrumentos MCA™ muestran claramente desequilibrios tanto en el ángulo de fase como en la respuesta de frecuencia de la corriente, que son indicaciones de cortocircuitos en los devanados. Así que en este caso el fallo está definitivamente en el motor.
Los instrumentos MCA™ ofrecen respuestas rápidas y fiables sobre el estado de salud de los motores.
– Prueba rápida en menos de 3-5 minutos.
– Fácil de usar, con instrucciones en pantalla.
– Las respuestas aparecen en la pantalla como BUENO, MALO, ADVERTENCIA.
– Disponible con la APP del teléfono o las suites de software MCA™.
¿Qué miden sus herramientas de comprobación de motores?
¿Qué es la tecnología MCA™? El MCA™ (Análisis del Circuito del Motor) es un método de prueba de baja tensión desenergizada que ejercita el sistema de aislamiento del bobinado del motor para evaluar la salud de todo el motor y el cableado asociado.
La resistencia es una propiedad fundamental de la capacidad de un material para resistir el flujo de electricidad a través de él. Las unidades de resistencia son los ohmios y utiliza el símbolo griego omega (Ω) y el símbolo matemático es (R). Todos los materiales tienen cierta resistencia, la mayoría de los metales tienen poca resistencia y se conocen como conductores. La resistencia específica de un material es la resistividad y se representa por(ρ). La resistencia de un material depende del tipo de material, la longitud y la forma del mismo. La resistencia de un objeto o material determina la cantidad de trabajo o calor que se crea cuando la corriente fluye a través del material. Por ejemplo, un material con una alta resistencia consumirá una gran cantidad de energía cuando la corriente fluya a través del material. La corriente que produce trabajo y crea calor se conoce como corriente resistiva (Ir).
La medición de la resistencia lleva el nombre de Georg Simon Ohm, un físico alemán del sigloXIX que estudió la relación entre la tensión, la corriente y la resistencia. Se le atribuye la formulación de la Ley de Ohms, según la cual la resistencia de un circuito (R) es igual a la tensión (E) aplicada al circuito dividida por el flujo de corriente (I) a través de un circuito. R = E/I
Los materiales de los circuitos eléctricos se clasifican como conductores o aislantes.
Los conductores son materiales que tienen electrones poco enlazados en la capa más externa de los átomos que componen el material conductor y ofrecen muy poca resistencia al flujo de corriente. Los electrones fluyen fácilmente a través del material conductor. Ejemplos de conductores son el cobre, el acero, el hierro, el bronce y muchos otros metales.
Los aislantes son materiales que tienen electrones muy unidos en la capa más externa de los átomos que componen el material aislante y resisten el flujo libre de la corriente a través del material. Los aislantes presentan una gran resistencia y restringen el flujo de electrones. Algunos ejemplos son el caucho, el vidrio, la madera y muchos plásticos.
Lo fundamental de la electricidad es que la corriente toma el camino de menor resistencia, por lo que los aislantes se utilizan para dirigir el flujo de corriente por el camino previsto y evitar el flujo de corriente por caminos no deseados.
En los motores, los conductores forman bobinas o devanados para crear el campo magnético necesario para convertir la energía eléctrica en par mecánico. Para maximizar la fuerza del campo magnético es necesario que la corriente fluya a través de cada vuelta del bobinado. Por lo tanto, los conductores que se utilizan construyen los devanados están recubiertos con múltiples capas de aislamiento para dirigir la corriente a través del devanado. Este aislamiento se denomina aislamiento de bobinado o de giro.
Cuando el aislamiento entre los conductores comienza a romperse, la corriente seguirá sin fluir entre los conductores hasta que la resistencia del aislamiento caiga por debajo de la resistencia del material conductor alrededor del conductor. Por lo tanto, la medición de la resistencia de cada uno de los devanados no cambiará hasta que el aislamiento haya fallado por completo.
La resistencia es directamente proporcional a la longitud total del conductor, al tamaño del mismo (en molinos circulares) y a la temperatura del conductor. Por ejemplo, es mucho más fácil que el agua fluya por una tubería ancha y corta que por una más estrecha y larga. La corriente a través de un conductor eléctrico reacciona de la misma manera. La corriente fluirá mucho más fácilmente a través de un trozo de cable grande y corto que a través de un trozo de cable más estrecho y largo, porque hay menos resistencia al flujo de electrones en el conductor más grande que en el más pequeño.
Por lo tanto, cuando
medición de la resistencia del bobinado
en un motor eléctrico trifásico desenergizado, cualquier desequilibrio de la resistencia suele ser el resultado de problemas de conexión. La resistencia de las tres fases debe estar equilibrada entre sí. Cualquier desequilibrio del 5% es una advertencia e indica que hay problemas en el circuito del motor.
Cuando se realizan pruebas desde el MCC, un desequilibrio de la resistencia podría estar en cualquier parte de la conexión en el MCC (gabinete de control del motor), el cableado o el propio motor. Es necesario realizar pruebas adicionales progresivamente más cerca del motor para localizar las conexiones que están causando la resistencia desequilibrada.
Si las mediciones de resistencia en el motor están equilibradas, esto verifica que el problema está en algún lugar entre el MCC y los cables del motor. Si los valores de resistencia directamente en el motor están desequilibrados, esto confirma que hay un problema dentro del motor. Algunos ejemplos de cosas que pueden causar resistencias desequilibradas son conexiones sueltas, juntas de soldadura frías en el motor o en el CCM, cables deshilachados o rotos, terminales sucios u oxidación de las conexiones en cualquier parte del circuito del motor.
El MCA™ es un método probado en el campo, muy fácil de usar y seguro, para evaluar el estado de las equipo mientras el equipo está desenergizado. La premisa básica de la MCA:
En los equipos con bobinas trifásicas todas las fases deben ser idénticas. En consecuencia, todas las características eléctricas del bobinado deben ser las mismas. Si se produce algún cambio en el estado del aislamiento, nunca es bueno, (los bobinados no se “arreglan” solos). Por lo tanto, cualquier cambio en el sistema de aislamiento del bobinado es “malo”. Las bobinas de fase tienen dos sistemas de aislamiento separados e independientes: el sistema de aislamiento de la pared de tierra y el sistema de aislamiento del devanado; el estado de un sistema de aislamiento no indica el estado del otro, por lo que cada sistema de aislamiento debe probarse de forma exhaustiva e independiente. El sistema de aislamiento de la pared de tierra aísla las bobinas del bastidor del equipo o de otras partes expuestas del mismo, mientras que el sistema de aislamiento del bobinado dirige la corriente a través de los conductores para crear el campo magnético. MCA™ realiza una serie de pruebas en ambos sistemas de aislamiento.
Aislamiento del muro de tierra: La rotura del sistema de aislamiento del muro de tierra es un problema de seguridad y requiere una acción inmediata. MCA™ mide la resistencia del aislamiento a tierra para localizar cualquier debilidad en el aislamiento de la pared de tierra, pero no proporciona el estado general del aislamiento. La lectura del factor de disipación (DF) y de la capacitancia a tierra (CTG) proporciona una indicación adicional del estado general del sistema de aislamiento de la pared de tierra, pero ninguno de ellos proporciona ninguna indicación del sistema de aislamiento del bobinado.
Aislamiento del bobinado: Un fallo en el sistema de aislamiento de los devanados dará lugar a cortocircuitos entre los túneles de los devanados, lo que provoca un debilitamiento del campo magnético, un flujo de corriente desequilibrado, un aumento del calentamiento y, finalmente, un fallo atastrófico del equipo. El MCA™ realiza una prueba en serie aplicando tensión de CA y CC de bajo voltaje a los devanados trifásicos mientras el motor está desenergizado. La tensión continua mide la resistencia del bobinado utilizando cables Kelvin especialmente diseñados para proporcionar mediciones muy precisas de la resistencia del bobinado para identificar problemas de conexión.
Cuando el aislamiento del bobinado comienza a degradarse, sufre un cambio en la composición química del material aislante que rodea a los conductores. La corriente alterna que circula por los devanados ejercita todo el aislamiento de los mismos. Se miden y evalúan los pequeños cambios que se producen debido a la composición química. Al analizar la cantidad y las relaciones, se pueden identificar las causas y la gravedad de los fallos de los devanados en desarrollo y recomendar las medidas adecuadas.
MCA™ puede utilizarse para:
1) Inspecciones de entrada en todos los motores nuevos y reparados
2) Prueba de repuestos
3) Pruebas de preinstalación
4) Solución de problemas
5) Pruebas rutinarias de mantenimiento predictivo
Pruebas MCA™
Prueba estática: comprueba los tres devanados de los motores de CA, realiza una serie de pruebas a diferentes frecuencias en las tres fases de los devanados del motor desde los cables de línea de los motores, T1, T2, T3. Los resultados de la prueba se introducen en un algoritmo propio para crear el valor de prueba estático (TVS). El TVS es un número adimensional que sirve como valor de referencia para definir el estado del equipo. Cualquier cambio en este valor > 3% indica un fallo. Este valor puede compararse con el de otros equipos idénticos (debe ser el mismo índice de HP/KW, velocidad, tamaño de bastidor y fabricante).
Prueba dinámica: se realiza en motores de inducción de jaula de ardilla < 1000 V. Mientras el eje del motor se gira manualmente de forma suave y lenta, se crean firmas en el estator y el rotor. Las firmas del estator y del rotor se analizan automáticamente para identificar e informar de los fallos en el rotor o en el estator.
Prueba de comparación de fases: comprueba las bobinas trifásicas en todo tipo de equipos trifásicos, incluidos motores, generadores y transformadores. La prueba de comparación de fase o “Z” mide, la resistencia del devanado de CC (R), la impedancia (Z), la inductancia (L), el ángulo de fase (Fi) y la respuesta en frecuencia de la corriente (I/F).
Los resultados de las pruebas se registran y se facilitan para determinar cualquier diferencia en las fases. Estas diferencias se comparan con directrices predeterminadas creadas a lo largo de muchos años de pruebas sobre el terreno del estado del aislamiento de los bobinados. Estos valores pueden ser objeto de una tendencia en el tiempo, utilizarse para determinar el tipo y la gravedad del fallo en desarrollo y proporcionar una estimación del tiempo hasta el fallo.
Las siguientes directrices se han desarrollado a partir de más de 35 años de pruebas de campo, pero son simplemente directrices y son un buen punto de partida, sin embargo, como con cualquier directriz el fracaso no se producirá de inmediato si estas directrices se superan.
Los procedimientos básicos para las pruebas MCA™ pruebas estáticas y dinámicas se realizan todas en equipos nuevos para evaluar la condición de los nuevos motores y establecer la línea base o los valores de referencia para futuras pruebas. Las nuevas líneas de base se establecen desde el centro de control de motores (CCM) una vez que se ha instalado un motor. Todas las lecturas futuras pueden realizarse si todas las mediciones del CCM están equilibradas, todas las conexiones en el circuito del motor están apretadas y el aislamiento del bobinado que rodea a los conductores en todas las fases está en buenas condiciones. Si se produce un desequilibrio, puede ser necesario realizar un análisis y quizás más pruebas para evaluar el tipo y la gravedad del fallo. Las pruebas de CA miden la impedancia (Z), la inductancia (L), el ángulo de fase (Fi) y la respuesta en frecuencia de la corriente (I/F) para evaluar el estado del aislamiento del bobinado.
La experiencia ha demostrado que entre el 20 y el 40 por ciento de los sistemas de motor probados pueden presentar algún tipo de alarma. El hecho de que un motor haya superado los límites de alarma en MCA Basic™ o MCA PRO™ no significa necesariamente que el motor vaya a fallar o deba detenerse inmediatamente. Durante más de 30 años, el personal dedicado de ALL-TEST Pro ha reunido datos y recursos para determinar cuándo es más probable que un motor falle en los motores de jaula de ardilla trifásicos más comunes. Algunos motores pueden tener un diseño especial que puede hacer que los valores medidos estén fuera de los límites estándar pero que sigan funcionando correctamente. En algunos casos, incluso un motor completamente nuevo puede recibir una alarma de inductancia e impedancia debido a la relación barra del rotor/bobinado. Los siguientes consejos de análisis le ayudarán a determinar cuándo un motor debe ser condenado y debe ser retirado del servicio.
Nunca condene un motor desde el Centro de Control de Motores (CCM). Los cables defectuosos y las malas conexiones entre el punto de prueba y el motor pueden causar lecturas desequilibradas y producir una alarma. Si se recibe una alarma en el CCM se debe realizar otra prueba directamente en
el motor con los cables del motor desconectados del CCM. Si la alarma se mantiene, se puede descartar un problema con los cables y las conexiones del CCM y se puede investigar más a fondo el motor. Si la alarma desaparece, hay que inspeccionar los cables y las conexiones del motor para detectar posibles fallos.
Otra cosa que hay que tener en cuenta es qué tipos de fallos se identifican durante una prueba. Los cortocircuitos del bobinado suelen ser más graves que los fallos de contaminación o del rotor. Los fallos del motor en desarrollo se indican en primer lugar por los cambios entre el valor de TVS de referencia y un nuevo valor de TVS obtenido, la firma del estator o los desequilibrios en el ángulo de fase (Fi) y la respuesta de frecuencia de la corriente (I/F). Los motores que reciben estos fallos deben tenerse en cuenta antes que los motores con fallos de inductancia/impedancia o resistencia.
Nunca se debe condenar un motor a partir de una sola prueba. Si hay alguna tensión residual en el motor, puede obtener un resultado que podría mostrar una advertencia o una mala alarma. Se recomienda realizar una segunda e incluso una tercera prueba del motor para verificar las alarmas. También es importante aislar el motor de cualquier otra tensión inducida de otros equipos eléctricos mientras se realiza una prueba. Una tensión inducida en el motor puede causar lecturas inconsistentes y poco fiables que no se repiten. Es importante no condenar un motor que da lecturas irrepetibles por este motivo.
Los motores de inducción pueden definirse como un transformador con un secundario giratorio. Esto se debe a que la potencia se induce desde el circuito eléctrico del estator al circuito eléctrico del rotor. La corriente alterna trifásica se aplica a los devanados del estator y crea un campo magnético que gira alrededor del estator a velocidad constante. La velocidad viene determinada por el número de polos y la frecuencia aplicada. Este campo magnético que gira alrededor del estator induce una FEM (fuerza electromotriz) en la parte eléctrica (jaula de ardilla) del rotor. La interacción entre los campos magnéticos del estator y del rotor convierte la energía eléctrica en par mecánico. Esta breve discusión describe estos principios y cómo afectan a las mediciones de MCA™.
Inductancia
La inductancia se define como la propiedad de un circuito o sistema eléctrico que se opone a cualquier cambio de corriente. La inductancia se representa con el símbolo L y las unidades se miden en Henry’s. La cantidad de inductancia de una bobina depende de la construcción física de la misma. Las cinco características físicas que determinan la inductancia de una bobina son:
1) El número de espiras de la bobina; la inductancia aumenta como el cuadrado del aumento del número de espiras.
2) Diámetro de la bobina; la inductancia es directamente proporcional al área de la sección transversal.
3) Longitud de la bobina; la inductancia es inversamente proporcional a la longitud de la bobina. Cuanto más lejos estén los giros
se separan cuanto menor es la inductancia.
4) Número de capas en la bobina; cuantas más capas, más inductancia.
5) Permeabilidad del material del núcleo; cuanto mayor sea la permeabilidad del núcleo, mayor será la inductancia.
Hay dos tipos de inductancias:
1. La autoinductancia se define como la inducción de una FEM (tensión) en un conductor conductor de corriente, cuando la corriente que fluye a través del conductor está cambiando. El campo magnético es creado por la propia corriente del circuito e induce una tensión en el mismo circuito. Un inductor almacena energía en forma de campos magnéticos y se opone a un cambio de corriente.
2. La inductancia mutua es la FEM creada cuando el campo magnético, creado por la corriente que circula por un circuito, se cruza con los conductores de otro circuito. La ley de Faradays, establece que cuando un campo magnético cambiante del circuito primario se cruza con los conductores del circuito secundario, induce una tensión en el circuito secundario.
Un transformador es uno de los dispositivos eléctricos más sencillos y es quizás el mejor ejemplo de inductancia mutua. El circuito con la fuente de CA es el lado primario del transformador. El circuito en el que se induce el campo magnético es el secundario. Un transformador presenta todos los principios de la inductancia mutua. Los transformadores cambian efectivamente la tensión de un circuito a otro cambiando el número de vueltas en cada uno de ellos.
Por ejemplo, si la bobina primaria tiene menos vueltas que la secundaria, el campo magnético en el secundario será más fuerte que en el primario y la tensión inducida del secundario aumentará. Se trata de un transformador elevador.
Ecuación 1: Relación de transformación – Vp/Vs = Np/Ns
Vp = Tensión del primario Np = Número de vueltas del primario
Vs = Tensión del secundario Ns = Número de vueltas en el secundario
Motores de inducción de CA
Definiendo el motor de inducción de CA como un transformador, el devanado del estator actúa como el primario del transformador y establece principalmente la autoinductancia. Durante el funcionamiento de
, el campo magnético giratorio se basa en la ley de Faraday de la inductancia mutua para inducir una FEM en la parte eléctrica del rotor, que es la jaula de ardilla. La jaula de ardilla consta de barras fundidas o fabricadas (barras del rotor) que proporcionan el camino para la corriente necesaria para la inductancia mutua.
Reactancia inductiva (XL)
Por definición, la inductancia se opone a un cambio de corriente, esta oposición al cambio de corriente reduce el flujo de corriente a través del conductor y se conoce como reactancia inductiva. X se mide en ohmios.
Ecuación 2: Reactancia inductiva – XL = 2πfL
Donde: f = frecuencia L = inductancia
Por lo tanto, si la frecuencia aplicada o la inductancia propia o mutua aumentan, el XL aumentará.
Impedancia (Z)
La impedancia es la resistencia global de un circuito y se compone de la resistencia de CC, la reactancia de inductancia y la reactancia capacitiva. El símbolo de la impedancia es Z y las unidades son ohmios (Ω).
En los motores de inducción de CA la R (resistencia) se produce por la resistencia del devanado del estator, la XC (reactancia capacitiva) proviene de cualquier C (capacitancia), creada por el material aislante entre los conductores de los devanados del estator. Sin embargo, la mayor parte de la Z proviene de la gran contribución de la inductancia creada por la autoinductancia de las bobinas del estator y la inductancia mutua entre las bobinas del estator y las barras del rotor.
Análisis del circuito del motor™ ( MCA™)
Motor Circuit Analysis™ aplica una serie de señales de CA y CC de baja tensión a los devanados del estator del motor. Si las bobinas son todas iguales, la respuesta a estas señales debería ser toda igual o “equilibrada”. Por lo general, cualquier cambio en el estado del aislamiento del devanado hará que cambien uno o varios de estos valores medidos. Sin embargo, debido al diseño y a la posición del rotor dentro del estator, los resultados del MCA™ mostrarán un desequilibrio en las mediciones de L (inductancia) y Z (impedancia) en las fases incluso en motores en perfecto estado. El software MCA™ y el AT7™ proporcionarán una indicación de “ADVERTENCIA” cuando cualquiera de las L o Z de la fase se desvíe más de un 5% de la media de las tres fases. Este WARN no indica necesariamente un fallo en desarrollo o existente, sino que podría ser el resultado de la “posición del rotor”, que se aborda en la prueba de reposición del rotor más adelante.
Cuando se prueba un motor que está instalado en una máquina, es una buena práctica realizar una prueba directamente en el armario de control del motor (MCC). No sólo está comprobando la salud de su motor, sino que también está comprobando si hay problemas en el conjunto de cables del motor, así como en los puntos de conexión en el CCM y en el motor. Si se recibe una alarma mientras se realiza una prueba con uno de los instrumentos de ALL TEST Pro sin energía en el CCM, el siguiente paso sería realizar una prueba directamente en el motor con los cables del motor desconectados.
Dependiendo de si la alarma se despeja o se mantiene, podrá determinar la ubicación de su alarma entre el CCM y el motor. Si se recibe una alarma en el CCM y es consistente en el motor, entonces se confirma que el motor es la causa del problema. Si recibe una alarma en el CCM y se despeja directamente en el motor, la causa de la alarma se encuentra entre el CCM y los cables del motor.
Algunos problemas potenciales podrían ser:
– Fraguado y debilitamiento del material de aislamiento de los cables
– Conexiones deficientes o sueltas en el CCM o en el motor
– Contactores contaminados/oxidados en el MCC
Recuerde siempre hacer varias pruebas en cada lugar para confirmar la repetibilidad y la precisión de los resultados de las pruebas.
Durante décadas, ALL TEST Pro ha sido pionera en la industria al ofrecer instrumentos fáciles de usar, portátiles y que funcionan con baterías para todas sus necesidades de pruebas de motores sin energía. En algunas instalaciones puede resultar bastante complicado encontrar una toma de corriente estándar de 120 voltios de CA a la que conectar un dispositivo, y más aún si se necesita un cable alargador para llegar al lugar donde se realizan las pruebas.
Lo más importante que hay que recordar con un instrumento que funciona con pilas es mantenerlo completamente cargado mientras no se utiliza. Puede parecer sencillo, pero no hay nada más frustrante que necesitar realizar una prueba de motor, pero hay que esperar porque la batería está totalmente descargada.
Por ello, se recomienda mantener el instrumento en el cargador cuando no se utilice. La batería se descargará lentamente mientras esté en reposo, por lo que si no utiliza el instrumento durante un período prolongado, la batería acabará descargándose por completo y no se encenderá. Mientras el instrumento esté enchufado al cargador suministrado, el circuito de carga del instrumento se encenderá automáticamente cuando la batería caiga por debajo del umbral preestablecido. Esto significa que no habrá energía en la batería si está a plena carga. Las baterías de iones de litio no desarrollan memoria y no requieren una descarga completa antes de la carga. Para aumentar la vida útil de la batería se recomienda realizar descargas parciales más frecuentes en lugar de una descarga completa. Asegúrese de utilizar únicamente el cargador suministrado con su instrumento, ya que el uso de un cargador de terceros o del mercado de accesorios puede dañar el circuito de carga y/o la batería si el cargador tiene la polaridad o el voltaje de suministro incorrectos.
Muchos motores eléctricos de media y alta tensión están equipados con una batería de condensadores o un descargador de sobretensiones para proteger los equipos de sobretensiones transitorias inesperadas debidas a rayos externos, eventos de conmutación internos u otras sobretensiones transitorias. Estos dispositivos son cruciales para proteger los equipos que podrían dañarse fácilmente por estas subidas de tensión inesperadas. Cuando se realiza una prueba de motor con una de las líneas de comprobadores de motor sin tensión de ALL TEST Pro, es especialmente importante que estas baterías de condensadores o descargadores de sobretensión estén desconectados y aislados del motor.
Estos condensadores y descargadores de sobretensión filtrarán los resultados de las pruebas y crearán lecturas incorrectas e inconsistentes que pueden conducir a diagnósticos falsos del motor. Cuando se pruebe un motor con una batería de condensadores o un descargador de sobretensiones, se recomienda realizar una prueba directamente en el motor con los cables de entrada del motor desconectados. También puede desconectar los cables del motor en el lado de carga de la batería de condensadores o del descargador de sobretensiones y realizar una prueba del motor en ese punto. Recuerde siempre realizar varias pruebas antes de condenar un motor para verificar la consistencia de los resultados. Consulte el manual de análisis del circuito del motor para obtener más detalles sobre los criterios de condena.
El MCA (análisis del circuito del motor) no sólo es una forma excelente de determinar los fallos del devanado de un motor en su fase inicial, sino que también puede utilizarse para determinar la ubicación exacta de un fallo en un sistema de motor, desde el MCC (centro de control del motor) hasta el motor. Uno de los factores más cruciales para encontrar los primeros fallos es realizar dos pruebas de referencia al instalar el motor. La primera prueba de referencia debe realizarse directamente en el motor completamente desconectado de cualquier cable del motor u otro equipo. Las pruebas futuras pueden ser comparadas con esta prueba de referencia para buscar cambios que indiquen un fallo en el motor.
Una vez instalado el motor en la máquina, debe realizarse una segunda prueba de referencia directamente desde el CCM. Esto establecerá una prueba de referencia en todo el camino desde el MCC hasta el motor y de nuevo se puede referenciar cuando se toman las pruebas futuras.
Con ambas pruebas de referencia será bastante sencillo determinar la ubicación exacta de un fallo si un motor está empezando a fallar o dispara intermitentemente un accionamiento o un disyuntor. En primer lugar, debe realizarse una prueba directamente en el CCM y luego compararse con la prueba de referencia inicial del CCM.
Si hay una desviación entre los resultados de la prueba o aparece un indicador de ADVERTENCIA o MALO en la pantalla de resultados, el técnico debe realizar una prueba directamente en el motor con los cables del motor desconectados. Si sigue habiendo una desviación entre la nueva prueba y la prueba inicial de referencia tomada directamente en el motor o un indicador de ADVERTENCIA o MALO, el técnico puede concluir que el motor es la causa principal del fallo y debe ser tratado adecuadamente. Si la desviación entre las pruebas desaparece y no se establecen indicadores de ADVERTENCIA o MALO, se pueden investigar más los cables del motor y los puntos de conexión en el CCM hasta encontrar el problema de fondo.
(MCA™) Motor Circuit Analysis™ elimina las conjeturas de los motores reconstruidos y de los nuevos. Al realizar una rápida prueba de motor de menos de 3 minutos en cuanto llega un motor, puede estar tranquilo sabiendo que el motor está perfectamente sano y funcionará correctamente una vez instalado o puede rechazar el motor directamente en el muelle de envío si no cumple con sus criterios.
Dependiendo de la aplicación, la instalación de un motor puede llevar hasta un día entero de trabajo, por lo que realizar una prueba antes de la instalación elimina la posibilidad de que el motor no funcione correctamente. El proceso y los objetivos son los mismos para los motores rebobinados o nuevos: ahorrar tiempo, garantizar la seguridad, conseguir que la sustitución se instale a la primera y mejorar la moral. No vuelva a pasar por la lucha de una dura instalación del motor para tener que sacarlo porque el motor se dispara tan pronto como se aplica la energía. Aplicando esta única estrategia, su empresa ahorrará dinero y evitará el trabajo adicional innecesario que supone instalar y desinstalar un motor defectuoso.
MCA™ se utiliza para probar motores de entrada y salida (nuevos y usados). Las etiquetas de motor con información MCA™ ayudan a la comunicación entre proveedores y clientes, así como al personal de mantenimiento. MCA™ determina la salud y el estado del motor eliminando la ambigüedad del inventario de motores si un motor está siendo enviado a la salida (proveedor o cliente) o está siendo recibido en la entrada para el stock o el uso inmediato.
(MCA™) Motor Circuit Analysis™ elimina las conjeturas de los motores reconstruidos y de los nuevos. Al realizar una rápida prueba de motor de menos de 3 minutos en cuanto llega un motor, puede estar tranquilo sabiendo que el motor está perfectamente sano y funcionará correctamente una vez instalado o puede rechazar el motor directamente en el muelle de envío si no cumple con sus criterios.
Ya en la década de 1960, muchas empresas se dieron cuenta de que mediante la supervisión rutinaria del estado de funcionamiento de los equipos rotativos es posible obtener una advertencia anticipada de los problemas operativos o de otro tipo que afectarían a un funcionamiento eficiente continuado. Esta alerta temprana da tiempo a poner la máquina fuera de servicio y realizar pequeñas reparaciones y ajustes antes de que se produzcan fallos catastróficos.
Esta filosofía de mantenimiento, denominada Mantenimiento Predictivo (PdM), se ha intensificado desde principios de los años 80, con la introducción de colectores de datos basados en microprocesadores. Muchas de las características de funcionamiento de las máquinas, como la temperatura, la presión, el estado del aceite, las vibraciones y el rendimiento, pueden ser objeto de tendencias para identificar los cambios. Sin embargo, una de las lagunas más evidentes del mantenimiento predictivo ha sido la incapacidad de identificar fácilmente y con precisión los fallos en los equipos eléctricos, como motores, transformadores, solenoides y otros equipos similares. Una de las principales razones era la falta de instrumentos de mantenimiento predictivo fáciles de usar para probar motores u otros equipos eléctricos.
Los instrumentos de mantenimiento predictivo deben ser:
– A mano
– Fácil de usar
– Proporcionar respuestas fáciles de entender
Implementación del mantenimiento predictivo La implementación de un programa exitoso de mantenimiento predictivo requiere una comprensión completa del proceso de PdM.
Un mantenimiento predictivo exitoso consta de tres fases: detección, análisis y corrección.
Detección La fase de detección consiste en controlar periódicamente las características de funcionamiento del equipo seleccionado. Estos valores son objeto de una tendencia, se comparan con los datos registrados anteriormente en esa máquina o en máquinas similares y, a continuación, se comparan con normas predeterminadas o publicadas y/o se revisan para detectar cualquier cambio.
Durante la fase de detección, el proceso de recogida de datos debe realizarse de forma rápida y cuidadosa, con la intención de
supervisar el mayor número posible de máquinas. Cuando se detecta un cambio, pueden ser necesarios datos adicionales, para
determinar la causa del cambio de estado de la máquina. Esto se hace durante la fase de análisis.
En la mayoría de los casos, los datos del Motor Circuit Analysis™ (MCA™) tomados durante la fase de detección pueden ser suficientes para
identificar los cortocircuitos en desarrollo u otros problemas de bobinado. Pero a veces es necesario realizar datos o pruebas adicionales
para identificar el problema con mayor precisión.
Suele ser una pérdida de tiempo realizar estas pruebas para un análisis más detallado durante el proceso de detección, ya que ralentiza el proceso de detección. Los departamentos de mantenimiento predictivo más experimentados han reconocido la importancia de separar estos dos procesos.
Análisis El proceso de análisis implica la realización de pruebas adicionales y quizás diferentes a las del proceso de detección. Esta prueba adicional puede requerir desconectar el motor de la carga, girar el eje o separar los cables del motor y requiere más tiempo para tomar los datos. Dado que, durante la inspección de detección, normalmente sólo unas pocas máquinas presentan algún cambio significativo, suele ser más eficaz en términos de tiempo tomar sólo los datos necesarios para identificar un cambio durante el proceso de detección, y luego volver a realizar un examen más detallado una vez que se detecta un cambio.
Sin embargo, si el emplazamiento de la planta está alejado o tiene otras limitaciones de acceso, éstas pueden justificar que se tomen datos más detallados durante el proceso de detección.
Corrección La fase de corrección consiste en corregir y eliminar el problema que provocó el análisis. Esto puede requerir la limpieza de un motor, el apriete de las conexiones o un rebobinado completo del motor. El tipo exacto de corrección y reparación se determina mediante el análisis.
La inversión financiera para implementar un proceso de pruebas MCA™ comienza con tan solo $5,500 USD dependiendo del tipo de motor y sus necesidades. Mejorará la fiabilidad de los equipos rotativos al detectar los defectos con antelación, cuando su empresa puede planificar y programar la parada, en lugar de experimentar el dolor de un fallo de la maquinaria cuando menos se espera. Mejorará la productividad del personal de mantenimiento equipando a sus técnicos con las herramientas correctas para realizar su trabajo de forma eficiente, segura y precisa.
El motor y el cableado asociado tienen factores de servicio que hay que tener en cuenta para su entorno de proceso, al igual que el equipo que utiliza para supervisar su tiempo de funcionamiento.
Las variables a tener en cuenta a la hora de sustituir el motor y el cableado son las temperaturas del entorno de funcionamiento, las condiciones del proceso (húmedo, seco, sucio, etc.) y la carga del proceso. La temperatura ambiente en la instalación puede aumentar durante la fase de proceso de la actividad. Con el tiempo, el calor se transferirá a otras partes del motor. Las clasificaciones de aislamiento de los motores ayudan a determinar los requisitos del aislamiento óptimo del motor para funcionar a una temperatura nominal durante un ciclo de vida operativo específico. Es el aumento de la temperatura por encima de la temperatura ambiente del entorno del proceso hasta un máximo.
Una clasificación dada no determina que un motor eléctrico funcionará para siempre, sino que significa que el aislamiento utilizado en el bobinado del motor no debería fallar a temperaturas específicas y luego envejecer y degradarse como es normal a lo largo de la vida del motor. En algún momento, el aislamiento llega a un punto en el que la tensión aplicada ya no es capaz de ser contenida y puede producirse un cortocircuito o un bobinado abierto. La NEMA (Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos) desarrolla normas técnicas para los equipos eléctricos y clasifica los motores como clase A a H. Un motor eléctrico con clasificación A es el de menor temperatura (105 grados centígrados) y el H (180 grados C) es el de mayor temperatura, con subidas de temperatura específicas y puntos calientes (punto central del bobinado del motor donde la temperatura es mayor). Tener el aislamiento del motor correcto para su entorno es fundamental para el tiempo de funcionamiento. La ecuación de Arrhenius establece que la velocidad de las reacciones químicas se duplica por cada 10° C de aumento de la temperatura. El funcionamiento de los motores por encima de la temperatura máxima nominal degradará rápidamente la vida del aislamiento y la vida del motor.
Las condiciones ambientales tienen un impacto directo en sus motores. Empezar con el motor y el cableado adecuados ayuda a garantizar el tiempo de funcionamiento. Para conocer, rastrear o hacer una tendencia del estado de los motores y cables, ATP recomienda el uso de la tecnología MCA™.
El Motor Circuit Analysis™ comprueba todo el cableado, las conexiones y el motor eléctrico, sin necesidad de conocimientos eléctricos avanzados, ni de utilizar múltiples puntos de prueba, ni de emplear un tiempo excesivo (prueba del motor en el control del motor o en el motor en menos de 3 minutos). El MCA™ puede determinar el estado del motor (rotor y devanados), los problemas de cableado y conexión, los problemas de los VFD y otros problemas que hacen que los motores fallen, se detengan, funcionen de forma intermitente y causen problemas en el proceso. MCA™ es la única tecnología eléctrica patentada y probada en el mundo que puede encontrar fallos tempranos en los devanados de motores, generadores, transformadores o cualquier bobina en sus primeras etapas antes de que empiecen a causar problemas.
MCA™ ejercita completamente el sistema de aislamiento del bobinado para identificar
los ligeros cambios en el sistema de aislamiento del bobinado se producen con el tiempo. Para determinar la salud del devanado, MCA™ mide múltiples medidas eléctricas estándar de resistencia, inductancia, impedancia, respuesta de frecuencia de la moneda, ángulo de fase, factor de disipación, resistencia y capacitancia a tierra para evaluar tanto el devanado como los sistemas de aislamiento de la pared de tierra. MCA™ utiliza un algoritmo propio para crear un único valor, TVS, que define el estado del devanado y del sistema del rotor. Los cambios en el TVS indican cambios en el motor y en la salud del mismo. La prueba dinámica patentada MCA™ puede realizarse simplemente girando manualmente el rotor de los motores mientras el motor está desenergizado para crear la (firma dinámica del rotor) y el estator (firma dinámica del estator). Esta prueba se puede realizar en la planta para determinar el estado del rotor y el devanado en 3 condiciones, OK, Warn, o Bad. MCA™ evalúa automáticamente el estado del motor mediante instrucciones fáciles de seguir en la pantalla. La comprobación de los motores a distancia desde el CCM permite localizar fallos en el cableado, en el motor o incluso en el controlador.
La comprobación de los motores a distancia desde el CCM permite localizar fallos en el cableado, en el motor o incluso en el controlador.
Los equipos eléctricos que operan en un entorno explosivo deben estar diseñados para evitar la formación de arcos o las altas temperaturas que podrían ser una fuente de ignición en esta atmósfera. Los motores diseñados para funcionar en estos entornos suelen tener una clasificación a prueba de explosiones. Los motores seleccionados para estas aplicaciones deben garantizar que la temperatura máxima de la superficie del motor seleccionado sea inferior a la temperatura de ignición de la zona en la que se coloca.
Dentro de la industria, todas las atmósferas explosivas e inflamables se han clasificado en zonas para los motores IEC y en División, Clase y Grupo para los motores NEMA. En cualquiera de los casos, las consideraciones dependen de la temperatura y de la naturaleza del material explosivo o inflamable cerca del cual funcionaría el motor.
El usuario final debe asegurarse de que el motor se instala, se mantiene y se utiliza de forma que no suponga ningún riesgo de ignición en la zona especificada. Un área de preocupación es la selección del motor XP correcto para operar con los VFD. Cuando se operan motores XP en VFDs, los motores pueden desafiar o incluso subvertir muchas de las características de protección incorporadas en los motores XP. Por ejemplo, los motores que funcionan correctamente con entradas sinusoidales de 50 o 60 Hz pueden no mantener las mismas características de funcionamiento cuando se conectan a VFD.
Los cambios en las características de funcionamiento de los motores son causados por las formas de onda de la tensión de salida creadas por la PWM (modulación por ancho de pulso) que controla y varía la velocidad del motor. La salida de los accionamientos crea subidas de tensión pronunciadas que pueden reflejarse debido a los largos recorridos de los cables desde el accionamiento hasta el motor. Estas tensiones reflejadas pueden hacer que la tensión en los bornes del motor sea (hasta un 250% mayor) que la tensión de alimentación. Además, la señal PWM crea armónicos en la tensión suministrada al motor, lo que provoca un calentamiento interno adicional.
Se producen aumentos adicionales de la temperatura de la superficie a medida que disminuye la velocidad del motor. Esto es el resultado de la disminución del flujo de aire de refrigeración procedente del ventilador de refrigeración. La primera ley de los ventiladores es que el caudal volumétrico es directamente proporcional a la velocidad del eje. Por lo tanto, si el ventilador está acoplado directamente al rotor del motor, el flujo de aire a través del disminuirá proporcionalmente con una disminución de la velocidad del eje. Los motores XP que pueden estar clasificados para funcionar en una zona peligrosa a la velocidad nominal pueden dar lugar a condiciones peligrosas cuando funcionan a velocidades reducidas.
Cualquier condición que provoque un aumento de las temperaturas superficiales puede crear problemas en atmósferas explosivas. Si se requiere un VFD para un motor XP, es necesario seleccionar la combinación adecuada de motor y VFD. El funcionamiento de los motores XP en los VFD comienza con la selección de las combinaciones correctas de motor/accionamiento que tienen en cuenta las condiciones ambientales, la tensión de alimentación, la frecuencia, la velocidad y la carga del motor, el tipo de carga, así como la zona y el grupo. Es importante utilizar únicamente motores XP que estén certificados para el funcionamiento a velocidad variable dentro de los rangos de temperatura y velocidad de la zona peligrosa en la que se encuentran.
Figura: Configuración del cableado del motor con sensores térmicos internos
Una característica de protección común para los motores XP son los sensores de temperatura internos en los devanados del motor que apagan el motor en casos de sobretemperatura. Si el motor alcanza el límite de temperatura predeterminado, el motor se apagará. A medida que el motor se enfría, los sensores térmicos pueden restablecerse automáticamente o deben ser restablecidos manualmente. Si las sobrecargas térmicas tienen que ser reajustadas manualmente, el usuario sabrá por qué ha fallado el motor, sin embargo, con los reajustes automáticos se desconocerá el fallo de la desconexión, y el motor volverá a funcionar.
El MCA™ (Motor Circuit Analysis™) confirmará el estado del bobinado del motor y verificará que los disparos del VFD están siendo causados por los disparos térmicos y no por la degradación del aislamiento del bobinado. Realizar una prueba estática y comparar el TVS actual con el RVS puede confirmar rápidamente el estado general del motor. Una prueba dinámica realizada mediante la rotación manual del eje proporcionará una evaluación más completa de las partes eléctricas del rotor y del estator. Una comparación de fases o una prueba Z puede evaluar rápidamente el estado del aislamiento del bobinado.
Los motores envejecen de forma diferente según la aplicación, la carga, el uso, las temperaturas ambientales de la planta, la humedad y los problemas de contaminación relacionados con el proceso de los motores. Los problemas más comunes de los motores son los rodamientos, el devanado del estator y los problemas del rotor.
En las últimas 5 décadas los programas de mantenimiento predictivo (PdM) han tomado la delantera en los entornos de planta con una gran población de equipos rotativos. La mayoría de las máquinas de estas plantas se accionan con motores eléctricos. Sin embargo, la mayoría de las tecnologías de PdM no pueden evaluar el estado de la parte eléctrica de los motores.
Los motores más comunes utilizados en estas aplicaciones son los motores de inducción de CA de jaula de ardilla trifásicos, generalmente < 1000V de tensión de alimentación. Estos son los motores para los que el TVS™ está diseñado para probar rápidamente, evaluar y reportar la condición de la parte eléctrica de estos motores. El TVS es el único método disponible para realizar esta importantísima fase de detección del proceso PdM.
TVS™ es un método de prueba patentado dentro de MCA™ que
utiliza las diversas mediciones probadas (más de 35 años en el campo) para identificar el estado del aislamiento que rodea a los conductores que conforman
las bobinas del sistema de bobinado del motor o los problemas del rotor. TVS™ hace un seguimiento de la vida de un activo de motor desde su recepción, instalación hasta su desmantelamiento o reparación (de la cuna a la tumba). TVS™ es un acrónimo de TEST VALUE STATIC™, que es una medida derivada tras realizar una prueba MCA™ Static. Este número, cuando se compara con una prueba de referencia, es un poderoso indicador de que se están produciendo fallos en la parte eléctrica del rotor, de los devanados del estator o de ambos. La prueba TVS™ inicial se convierte en el RVS, o valor de referencia estático.
El RVS es el número con el que se comparan los futuros números del TVS™. Los valores RVS pueden guardarse para cada motor individual en el instrumento o cargarse en el software MCA™ para su almacenamiento y análisis.
El establecimiento del promedio de TVS™ para motores buenos conocidos del tipo exacto de motor (fabricante, modelo, con las mismas tolerancias de fabricación, etc.) puede utilizarse para evaluar el estado de todos los motores idénticos nuevos o reconstruidos.
Cuando un nuevo número TVS™ comparado con el número RVS varía en más de un 3%, el instrumento o el software MCA™ proporcionará una indicación de advertencia. Una advertencia indica que el estado del motor está empezando a degradarse, lo que podría ser en el aislamiento del bobinado o en el sistema eléctrico del rotor.
Si el TVS™ actual se desvía del RVS por > 5% el instrumento o el software MCA™ proporcionará una condición “Mala” significando que ha ocurrido una degradación severa en la parte eléctrica del devanado de los motores o del sistema del rotor.
Prueba estática: es una prueba patentada que realiza una serie de mediciones de baja tensión en las tres fases de los motores de inducción de jaula de ardilla a 5 frecuencias diferentes para definir el estado del motor con un solo número. Los resultados de la serie de estas pruebas son la entrada de un algoritmo propio para crear un único número que es el Test Value Static™ (TVS™). El TVS™ define el estado de la parte eléctrica del sistema de aislamiento de los devanados del motor, así como de la parte eléctrica del rotor de jaula de ardilla.
Prueba dinámica: es una prueba patentada que mide y registra la impedancia de cada fase mientras el rotor del motor gira manualmente de forma suave y lenta. El usuario gira manualmente el eje de manera uniforme con la ayuda de un pitido automático transmitido desde el instrumento para mantener la cadencia en la velocidad de rotación. El instrumento calcula el % de cambio de impedancia mientras el rotor se gira manualmente. Las firmas del estator y del rotor muestran los cambios de cada fase mientras el rotor gira. Esta prueba puede determinar si el fallo en desarrollo se encuentra en el sistema de aislamiento del devanado (Estator) o en el eléctrico del rotor (Rotor) o en ambos. A diferencia de la prueba estática, las pruebas dinámicas pueden evaluar el estado de los motores de inducción de jaula de ardilla trifásicos con una sola prueba.
Tanto la prueba “estática” como la prueba “dinámica” son métodos únicos patentados que han erradicado los errores asociados a las posiciones relativas de los rotores y los campos del estator, eliminando así la necesidad de realizar “pruebas compensadas del rotor” adicionales para confirmar el fallo.
La prueba (IND) Industrial (en el instrumento 
) accede a las pruebas estáticas, dinámicas, de resistencia de aislamiento a tierra (IRG), DF (Factor de Disipación) y de capacitancia a tierra (CTG). Los motores nunca deben ser condenados usando un solo TVS™.
IND (Industrial Test) – son una serie de pruebas realizadas dentro de la suite tecnológica MCA™ que accede a todas las mediciones necesarias para evaluar de forma rápida y completa el estado de los motores de inducción de jaula de ardilla trifásicos < 1000V. La prueba IND proporciona las pantallas e instrucciones para realizar la prueba estática y dinámica. Esta prueba puede realizarse como parte de la comprobación completa de la salud del motor o aislar y localizar fallos en desarrollo si así lo dictan los resultados de la prueba.
La prueba IND también proporciona las pantallas e instrucciones para probar y evaluar el aislamiento de la pared del suelo (GWI). La combinación de la resistencia de aislamiento (IRG) y la capacitancia (CTG) a tierra con el factor de disipación proporciona una evaluación más completa del estado de la GWI que la medición de la IRG por sí sola.
https://alltestpro.com/resources/tech-tips.html#1607023307349-49097e7c-539b
Cómo utilizar TVS™ Static:
Prueba estática “RVS Solo ” – Esta es la prueba estática tomada directamente en el motor. Todos los motores nuevos y reconstruidos deben someterse a la serie completa de pruebas IND, incluyendo una prueba estática y dinámica, antes de aceptar el motor del proveedor o del centro de reparación.
La prueba dinámica confirmará que el motor está en “Buen” estado o localizará fallos en las partes eléctricas de las secciones del estator o del rotor. Si la prueba dinámica es buena, esto confirma que el motor está en una condición “buena”. Esta prueba se guarda como REF.
Cualquier cambio en el estado eléctrico del motor se reflejará como un cambio en el TVS. Todas las pruebas futuras del motor simplemente requieren realizar la prueba Estática y comparar el TVS™ resultante con el RVS almacenado para ese motor, si el TVS™ actual < 3% la condición del motor es la misma que cuando se realizó el RVS. Si los resultados son 3%≥ TVS™ < 5%, se está produciendo una degradación en la parte eléctrica del motor. Si el TVS™ >5% del RVS se detecta un fallo grave, ya sea en el rotor o en el estator. En este punto es necesario realizar una prueba dinámica para determinar si la degradación se produce en el estator o en el rotor.
Prueba estática remota “RVS Remote ” – Antes de colocar un motor en un sistema. Se debe realizar una prueba estática y compararla con el RVS “Solo”. Si el cambio es < 3%, el estado es el mismo que cuando era nuevo. Después de poner el motor en servicio, realice una prueba estática desde el MCC (centro de control del motor) y guárdela como REF, este es el valor “remoto” del RVS. Este nuevo valor incluirá los efectos de todos los componentes del CCM y el cableado desde el CCM hasta el motor. (Nota: esto no confirma que el cableado o los componentes eléctricos del CCM estén libres de fallos, sino que define el estado de todo el sistema eléctrico (desde el CCM hasta el motor).
Ahora, cualquier lectura futura puede tomarse desde el mismo lugar del CCM en el que se recogió la remota RVS. Compare estos valores de “corriente” con el remoto RVS almacenado, utilizando las mismas directrices >3% y > 5% se utilizan para evaluar todo el sistema eléctrico desde el MCC a través del motor.
Si se está desarrollando una avería que aísla al motor o al cableado, simplemente requiere realizar una prueba estática en el motor y compararla con el RVS Solo. Si estos valores son inferiores a <3%, el fallo está en el cableado o en la parte eléctrica del CCM. Sin embargo, si el TVS™ “actual” >3% del RVS solo, entonces se está desarrollando una falla dentro del motor. En este punto se recomienda realizar una prueba dinámica para aislar la avería en el rotor o el estator.
TVS™ es una poderosa herramienta para evaluar los motores. TVS™ le ahorra tiempo cuando se implementa. TVS™ lleva la fiabilidad a un nivel superior para los procesos operativos al identificar rápidamente los cambios en los activos del motor de forma continua.
El método patentado MCA™ de ATP es la única empresa en el mundo que puede localizar sistemáticamente los fallos de los devanados en desarrollo en las primeras etapas, y es portátil y probado en el campo durante más de 35 años. Los clientes de ATP están ubicados en todo el mundo, incluyen gobiernos, militares, empresas de Fortune 100 y 500 que confían en los instrumentos MCA™ para mantener sus operaciones funcionando sin problemas mediante la realización de pruebas no destructivas de la manera más segura.
En los equipos con devanados trifásicos, todas las fases deben ser idénticas (mismo número de espiras, mismo tamaño de cable, diámetro de bobina, etc.) En consecuencia, todas las características de los devanados deben ser también similares. Si se produce un cambio en alguna de estas características, el cambio nunca es a mejor, (los bobinados no se reparan solos) ya que se está produciendo una degradación.
Analizando la cantidad y las relaciones del cambio es posible identificar la causa de la degradación. Una vez conocidas la causa y la gravedad de la degradación, es posible determinar las medidas necesarias.
En un motor trifásico sano, todas las medidas de los devanados deben estar equilibradas.
Todo equilibrado = bueno
Uno o más desequilibrios = No es bueno
¿Qué hace USTED cuando un motor falla?
¿Qué herramientas utiliza actualmente para determinar si el motor es “bueno” o “malo”?
Si usted es como la mayoría de la gente, probablemente tenga un medidor de Meg-ohmios y un multímetro digital.
Veamos una prueba de motor real en un motor instalado en el que el accionamiento se había disparado.
– ¿Qué diría sobre el estado de este motor?
– ¿Sustituiste el accionamiento o el motor?
Utilizando el Motor Circuit Analysis™ (MCA™), esto es lo que encontró el electricista.
Si sustituye el motor, le costará a su empresa tiempo y dinero, tanto por el coste del motor como por tener que sustituir o reparar el accionamiento cuando vuelva a dispararse.
¿Adivina qué? El mismo electricista hizo que un motor idéntico disparara el accionamiento en una línea diferente.
Utilizando el Motor Circuit Analysis™ (MCA™), esto es lo que encontró el mismo electricista.
¿Qué diría sobre el estado de este motor?
Si ha dicho “el motor es malo”, está en lo cierto.
ALL-TEST Pro se compromete a garantizar la fiabilidad de los motores sobre el terreno y a maximizar la productividad de los equipos de mantenimiento de todo el mundo. Nuestros equipos se utilizan en instituciones comerciales, gubernamentales y militares de todo el mundo. Las aplicaciones incluyen motores eléctricos de CA/CC, transmisión, transformadores de distribución, motores de máquinas herramienta, servomotores, motores de tracción de CA/CC y otros.
(Capturas de pantalla del software y del instrumento de muestra. No representa lo que se discute arriba).
Asegúrese de que sus procesos funcionan al máximo rendimiento antes de pulsar el botón de reinicio, otra vez.
Las sobrecargas de los motores se producen cuando éstos consumen demasiada corriente. El principal problema del exceso de corriente es que crea calor que degrada el aislamiento que rodea a los conductores que crean el field magnético del estator. La degradación continuada del aislamiento del bobinado provoca el fallo del aislamiento y la eventual avería del motor.
Es importante reconocer que existe una condición de sobrecarga, pero igualmente importante es determinar y corregir la causa de la sobrecarga antes de intentar reiniciar el motor disparado.
Hay muchas razones por las que los motores consumen un exceso de corriente, pero se pueden clasificar como mecánicas, eléctricas o relacionadas con la carga.
Los problemas mecánicos incluyen (pero no se limitan a) el desequilibrio de la masa, la desalineación del eje o de los cojinetes, las correas demasiado apretadas o sueltas. Estos fallos son las fuentes más comunes de vibración asociadas a los equipos rotativos. Aproximadamente el 30% de las veces, cuando estas fuentes están presentes, crearán una condición de resonancia. La resonancia se produce cuando la frecuencia de una fuerza oscilante se acerca a la frecuencia natural de un sistema de muelles. La resonancia es un enorme ladrón de energía y creará una mayor carga para el motor.
Los problemas eléctricos pueden ser una causa de la energía entrante, como el desajuste de la tensión, (sobretensión o subtensión), el desequilibrio de la tensión o el contenido excesivo de armónicos. La degradación o rotura del aislamiento del bobinado puede provocar fallos intermitentes. Como el aislamiento eléctrico tiene un coefficient de temperatura negativo, estos fallos desaparecen después de que el motor se pare y el aislamiento se enfríe. Los problemas eléctricos del rotor, como la excentricidad estática o dinámica, las barras del rotor agrietadas o rotas o los vacíos de fundición, hacen que el rotor funcione por debajo de la velocidad nominal, lo que reduce la contrafase creada por la acción de giro de los rotores y provocará un aumento de la corriente del rotor.
Los problemas del proceso o de la carga, como el exceso de flujo, la cavitación o la resonancia del flujo, también harán que el rotor funcione por debajo de la velocidad nominal, lo que hará que la corriente del rotor del motor aumente, creando una condición de sobrecarga.
Para protegerse de estos fallos, los controladores de motor tienen relés de protección (sobrecargas) que retiran automáticamente la energía del motor para evitar que estos fallos provoquen una avería catastrófica del motor. En la mayoría de las aplicaciones, el disparo del motor es la primera indicación de un problema en el sistema del motor.
Cuando esto ocurre, los operadores pueden intentar reiniciar el motor 3 veces antes de ponerse en contacto con mantenimiento. Sin embargo, dependiendo de la causa de la sobrecarga, estos reinicios pueden agravar el problema y provocar más daños en el motor o un fallo catastrófico. El reinicio del motor no soluciona la causa del exceso de corriente.
ALL-TEST PRO 7™
proporciona un instrumento de mano fácil de usar que puede proporcionarle un examen completo y exhaustivo del sistema del motor desde el Centro de Control del Motor (CCM) en menos de 3 minutos. Estas pruebas garantizan que el motor es “seguro” para volver a arrancar. Este instrumento evaluará rápidamente el estado del aislamiento de la pared de tierra, el aislamiento del bobinado y cualquier problema del rotor que se esté desarrollando, y evaluará el estado del motor y mostrará su estado en la pantalla del instrumento en una de las tres condiciones: “Bueno”, “Advertencia” o “Malo”.
Después de que el motor se reinicie o incluso antes de que se dispare el
ATPOL III™
puede utilizarse para evaluar todo el sistema del motor, desde la potencia de entrada hasta todo el proceso en sí. El ATPOL III™ utiliza la tensión y la corriente del motor para analizar completamente todo el sistema del motor mientras éste funciona bajo carga. El ATPOL III™ realiza una captura de datos simultánea de las tres fases de la tensión y la corriente para evaluar rápidamente cualquier problema de alimentación que pueda provocar el aumento de la corriente de los motores. Además, realiza una conversión A/D de la tensión y la corriente del motor que se carga en el software ESA para evaluar el estado eléctrico y mecánico del motor, así como el estado mecánico de la máquina accionada.
Después de restablecer las sobrecargas, el operador reiniciará el motor. Si el motor funciona con éxito, suele ser el fin de la situación. Sin embargo, aún se desconoce la razón por la que el motor se disparó y podría provocar más disparos en el futuro. Normalmente, cada disparo posterior se produce a intervalos reducidos, lo que indica una mayor degradación del estado de los motores. Sin embargo, antes de volver a poner en marcha el motor, deben realizarse algunas comprobaciones mecánicas y eléctricas básicas.
Procedimientos recomendados ante una desconexión inesperada del motor o las comprobaciones más básicas realizadas antes de intentar volver a poner en marcha los motores desconectados:
– La comprobación mecánica consiste en hacer girar el eje: ¿Gira libremente el eje acoplado?
Si no es así, determine si es el motor o la máquina accionada lo que impide que el eje del sistema del motor gire libremente, separando el acoplamiento y girando cada uno de los elementos giratorios de la máquina. Si alguno de los ejes no gira, corrija la avería antes de intentar un nuevo arranque. Si alguna de las máquinas no gira libremente, sospeche del rodamiento.
– Comprobaciones eléctricas
Utilice el ALL-TEST PRO 7™ para realizar todas las pruebas estáticas y de resistencia de aislamiento a tierra (IRG) desde el MCC. Si se detecta un fallo desde el CCM, vuelva a realizar la prueba directamente en el motor. En el motor realice la prueba estática, IRG, factor de disipación (DF) y capacitancia a tierra. Si el valor de prueba estático (TVS) se desvía más del 5% del valor de referencia estático (RVS), realice una prueba dinámica. Si el TVS es <3% de la media y DF e IRG están dentro del rango recomendado, el fallo está en el cableado o en el controlador.
Después de reiniciar el motor, realice una prueba energizada utilizando el ATPOL III™ para evaluar la condición mecánica y eléctrica de todo el sistema del motor. Estas pruebas de un minuto determinarán la calidad de la energía entrante, el estado eléctrico y mecánico del motor, el estado mecánico de las máquinas accionadas, así como cualquier anomalía del proceso, como cavitación, problemas de holgura del impulsor de la bomba o resonancia del flujo.
A continuación, el software ESA analiza automáticamente los resultados de las pruebas cargadas para evaluar e informar del estado de todo el sistema del motor en un informe de varias páginas fácil de entender que proporciona el estado eléctrico y mecánico del motor y de la máquina accionada.
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Un sistema de correas puede evaluarse introduciendo información sobre el tamaño de la polea y la circunferencia de la correa en el programa ESA.
Software de análisis de firmas eléctricas (ESA).
El software ESA calcula automáticamente la frecuencia de la correa y genera cursores para ayudar a evaluar el estado del sistema de correas. Un sistema de correas que no esté correctamente instalado puede causar problemas como la desalineación, el desgaste de la polea/correa, y puede terminar en un fallo de los rodamientos. Estos resultados pueden ser objeto de una tendencia a lo largo del tiempo. El ESA evalúa los espectros de corriente y tensión mediante una transformada rápida de Fourier (FFT), que convierte la forma de onda temporal en un espectro de frecuencia. La FFT destaca la amplitud y las frecuencias para identificar los problemas de las correas y las poleas.
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Análisis de la firma eléctrica (ESA)
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Como ejemplo, los datos de baja frecuencia anteriores son de un ventilador accionado por un motor de inducción de 150kW, 400V, 260A, 1485RPM. El pico etiquetado como BLT es la frecuencia de la cinta, que es la velocidad de la cinta. Además, hay múltiplos del BLT y estos se muestran en ambos espectros. Los espectros inferiores muestran el Pico de la Frecuencia de Línea y luego que hay bandas laterales a ambos lados de la Frecuencia de Línea que están en la frecuencia BLT.
El enfoque multitecnológico del diagnóstico de motores significa que se utilizan diferentes tecnologías de prueba que se complementan y validan entre sí. Un ejemplo es que su técnico de vibraciones sospecha un posible problema en el rotor de una aplicación crítica, pero el coste de la sustitución supone una parada de la producción, en la que el coste del motor es pequeño comparado con los costes de la parada.
En una situación como ésta, muchas personas serían reacias a hacer la llamada para el reemplazo,ya que si el diagnóstico es erróneo, el costo es muy alto.Por lo tanto, este motor puede funcionar hasta el fracaso, debido a la incertidumbre del diagnóstico. En este caso, para poner en práctica el enfoque multitecnológico, utilice el Análisis de Firma Eléctrica (prueba energizada) para confirmar o descartar los hallazgos preliminares (rotor malo). Si se puede girar el eje del motor instalado o desconectar rápidamente la carga, se puede realizar una prueba de análisis del circuito del motor (sin energía) para evaluar el estado del rotor, el estator y las conexiones. Al utilizar el enfoque multitecnológico, tendrá más confianza en sus hallazgos y, por lo tanto, un mayor grado de certeza de que ha determinado la(s) verdadera(s) avería(s).
Los motores están diseñados para funcionar entre el 50 y el 100% de la carga nominal. El mejor rendimiento de funcionamiento para la mayoría de los motores se sitúa en torno al 75% de la carga nominal. El factor de potencia (FP) es una medida que puede determinar rápidamente la cantidad de carga de un motor. Normalmente, los motores con un FP bajo durante el funcionamiento normal están sobredimensionados para su aplicación actual y su funcionamiento será más costoso que el de un motor más correctamente dimensionado. Los motores que funcionen con un FP bajo contribuirán a que el FP del sistema sea bajo, lo que podría dar lugar a elevados cargos de FP por parte de las empresas de servicios públicos y a una mayor pérdida de energía dentro del motor. El uso del FP para dimensionar correctamente los motores en la planta dará como resultado una mayor fiabilidad eléctrica y un menor desperdicio de energía.
El Análisis de Firma Eléctrica (ESA) evalúa tanto la tensión como la corriente, ofreciendo una amplia visión del estado del sistema del motor que incluye la calidad de la energía entrante. La combinación de esta información con el conocimiento de la aplicación puede indicar oportunidades de ahorro de costes energéticos.
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Análisis de la firma eléctrica (ESA)
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Un fallo mecánico del estator se produce cuando el núcleo del estator se afloja dentro del bastidor del motor, o si los devanados están sueltos entre las ranuras del estator. Un núcleo del estator o un devanado suelto durante un periodo de tiempo provocará una avería en el sistema de aislamiento del devanado o en el sistema de aislamiento a tierra. El Análisis de Firma Eléctrica (ESA) evalúa los espectros de corriente y tensión mediante una Transformada Rápida de Fourier (FFT), que convierte la forma de onda temporal en un espectro de frecuencia. La FFT resalta las amplitudes y las frecuencias que identifican los fallos mecánicos, como los problemas del estator.
Cuando hay picos a la misma frecuencia en los espectros de corriente y tensión, están relacionados con la potencia de entrada. Cuando sólo hay picos en la corriente y no en la tensión, el fallo proviene del motor o de la carga accionada. En el ejemplo del ESA de la derecha, un problema mecánico del estator se indica mediante las bandas laterales de frecuencia de línea de la velocidad de funcionamiento multiplicada por el número de ranuras del estator. Las flechas rojas identifican los picos de frecuencia mecánica del estator en el espectro de corriente y no en el de tensión.
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Análisis de la firma eléctrica (ESA)
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La excentricidad estática (entrehierro) es un fallo que se crea cuando el rotor no está en el centro magnético del estator. La excentricidad estática puede causar un aumento de la corriente de funcionamiento, sobrecalentamiento, pérdidas de energía y sobrecarga de los rodamientos. El análisis de firmas eléctricas (ESA) evalúa los espectros de corriente y tensión mediante una transformada rápida de Fourier (FFT), que convierte las formas de onda temporales en un espectro de frecuencia. La FFT resalta las amplitudes y las frecuencias que identifican los fallos, como la excentricidad estática.
Cuando hay picos a la misma frecuencia en los espectros de alta frecuencia de corriente y tensión, están relacionados con la potencia entrante. Cuando sólo hay picos en la corriente y no en la tensión, el fallo proviene del motor o de la carga accionada. En el ejemplo de ESA anterior, un problema de excentricidad estática se indica mediante las bandas laterales de frecuencia de línea (50 Hz) y dos veces la frecuencia de línea de la velocidad de funcionamiento multiplicada por el número de barras del rotor. Las flechas rojas identifican los picos de frecuencia de excentricidad estática en el espectro de corriente y no en el de tensión.
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Análisis de la firma eléctrica (ESA)
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El programa informático de la ESA confirma el problema de la excentricidad estática (espacio de aire).
La rotura o fractura de la barra del rotor puede producirse con arranques excesivos, grandes cargas, procesos de fabricación, etc. Cuando se produce una rotura de la barra del rotor, ya no hay camino para que fluya la corriente. Esto crea una tensión en las barras vecinas en forma de aumento de la corriente y del calor. Con el tiempo, estas barras de rotor fallan. El Análisis de Firma Eléctrica (ESA) evalúa los espectros de corriente y tensión mediante una Transformada Rápida de Fourier (FFT), que convierte la forma de onda temporal en un espectro de frecuencia. La FFT destaca la amplitud y las frecuencias para identificar fallos mecánicos como barras de rotor rotas o fracturadas.
Por lo general, las barras de rotor rotas o fracturadas se encuentran como bandas laterales elevadas de la frecuencia de paso de polos (PPF) de la frecuencia de línea (LF). El PPF se calcula utilizando la velocidad sincrónica menos la velocidad de funcionamiento por el número de polos. En esta muestra de la ESA hay un espacio de banda lateral de PPF alrededor de LF (3600 RPM o 60 Hz) en el espectro actual -1.
Ejemplo de motor de CA:
460V, 1200 RPM (velocidad sincrónica), motor de 6 polos, 1183,1 RPM (velocidad de funcionamiento), 60Hz (LF).
Velocidad sincrónica de 1200 RPM – velocidad de funcionamiento de 1183,1 RPM = 16,9 RPM
16,9 RPM x 6 (número de polos) = 101,4 RPM o para trabajar en hertzios utilice 101,4RPM / 60 segundos = 1,69 Hz
PPF = 101,4 RPM o 1,69 Hz
La vibración y los infrarrojos pueden indicar un problema inicial. Gracias a la tecnología ESA, puede localizar el problema real de su motor o verificar su estado.
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Análisis de la firma eléctrica (ESA)
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La CEI define las caídas de tensión, las subidas y las interrupciones como una variación de la tensión RMS (media cuadrática) por debajo del 90%, por encima del 110% y por debajo del 10% de la tensión nominal o de una tensión de referencia deslizante, respectivamente.
Tensión nominal: La palabra “nominal ” significa “nombrada”. La tensión real a la que funciona un circuito puede variar con respecto a la tensión nominal dentro de un rango que permita el funcionamiento satisfactorio de los equipos
Caídas de tensión: o sags son una reducción temporal de la tensión RMS del 10% o más por debajo de la tensión nominal. La disminución dura desde medio ciclo hasta varios segundos. Mientras que la subtensión es una caída que dura más de 1 minuto y puede ser causada por circuitos sobrecargados o conductores de tamaño insuficiente.
Oleadas de tensión: son lo contrario de las caídas de tensión y se definen como un aumento momentáneo de la tensión RMS del 10% o más por encima del rango de tensión recomendado por el equipo durante un periodo de 1/2 ciclo a 1 minuto, tal y como se define en la norma IEC 61000-4-30.
Transitorios de tensión: se definen como sobretensiones de corta duración de energía eléctrica y son el resultado de la liberación repentina de energía en un circuito de energía previamente almacenada en el circuito eléctrico o inducida en el circuito por otros medios. Los transitorios se diferencian del oleaje por ser de mayor magnitud y menor duración.
Los transitorios pueden oscilar entre unos pocos voltios y varios miles de voltios y durar desde microsegundos hasta algunos milisegundos. Los transitorios pueden ser de cualquier polaridad y pueden ser de energía aditiva o sustractiva a la forma de onda original. Los transitorios se dividen en dos categorías fáciles de identificar: oscilatorios e impulsivos.
El “transitorio oscilante” es el más común y a veces se describe como “transitorio de timbre”. Este tipo de transitorios se caracteriza por desviaciones por encima y por debajo de la tensión normal de la línea.
El otro tipo “impulso transitorio” se explica más fácilmente como un evento de “un solo pulso”, y se caracteriza por tener más del 77% de un pulso por encima de la tensión de línea. Un rayo puede estar compuesto por múltiples transitorios de este tipo.
Los transitorios pueden generarse internamente o pueden llegar a una instalación desde fuentes externas. Los menos comunes son los transitorios generados externamente.
Fuentes generadas externamente: El rayo es el transitorio de tensión generado externamente más conocido. Estos transitorios pueden no provenir directamente del impacto de un rayo en la línea eléctrica, pero normalmente son inducidos en el sistema eléctrico cuando un rayo cae cerca de una línea eléctrica. Otros transitorios generados externamente pueden provenir de las operaciones normales de la empresa de servicios públicos, como la conmutación de las cargas de las instalaciones, los ciclos de desconexión de los circuitos energizados, la conexión o desconexión de las baterías de condensadores, las operaciones de reconexión o el cambio de tomas en los transformadores. Las conexiones deficientes o flojas en el sistema de distribución también pueden provocar transitorios.
Fuentes generadas internamente: La mayoría de los transitorios se crean dentro de su propia instalación, causados por el encendido y apagado de los dispositivos, las descargas y los arcos eléctricos. Al encender o apagar cargas inductivas, como los motores, se produce una tensión transitoria. Incluso los motores de baja potencia (5 HP) pueden producir transitorios superiores a 1000V. La electricidad estática denominada descarga electrostática (ESD) puede generar más de 20.000 V transitorios.
Los arcos provocados por contactos defectuosos en disyuntores, interruptores y contactores pueden producir un arco cuando la tensión salta un hueco creado por la conexión defectuosa.
Recursos relacionados:
Ver el seminario web de CBM en la ESA.
Análisis de la firma eléctrica (ESA)
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Efectos de las variaciones de tensión:
Dispositivos electrónicos: los equipos eléctricos y electrónicos pueden funcionar de forma errática y están sometidos a un estrés continuo por los cientos de transitorios que se producen cada día en la red de suministro eléctrico a través de las operaciones de conmutación de las cargas inductivas, como los aparatos de aire acondicionado, los motores de los ascensores y los transformadores. También pueden producirse transitorios de conmutación como resultado de la interrupción de las corrientes de cortocircuito (como la que se produce cuando se funden los fusibles).
Aunque los transitorios de conmutación son de menor magnitud que los de los rayos, se producen con mayor frecuencia, y los fallos de los equipos se producen inesperadamente, a menudo después de un retardo de tiempo; la degradación de los componentes electrónicos dentro de los equipos se acelera debido a la tensión continua causada por estos transitorios de conmutación.
Motores: funcionan a temperaturas elevadas cuando hay tensiones transitorias, lo que provoca una rápida degradación del aislamiento de los bobinados y un eventual fallo catastrófico.
Iluminación: Las tensiones transitorias provocan el fallo prematuro de todo tipo de luces, incluido el fallo prematuro del balasto o de la bombilla en los sistemas fluorescentes.
Equipos de distribución: la actividad transitoria degrada las superficies de contacto de los interruptores, seccionadores y disyuntores. La actividad transitoria severa puede producir “disparos molestos” y el sobrecalentamiento de los transformadores.
Localización de tensiones transitorias: Las tensiones transitorias no son fáciles de localizar. Las tensiones transitorias son normalmente intermitentes, por lo que eventos aleatorios desencadenan la situación. El clima, otros equipos rotativos que operan de forma intermitente o simultánea pueden desencadenar tensiones transitorias junto con elementos accesorios de apoyo benignos como luces, equipos de oficina, HVAC, pueden crear tensiones transitorias en el sitio que afectan a sus operaciones.
El ATPOL III™ es el analizador de motores energizados de mano más potente que existe y que también puede utilizarse para localizar y evaluar rápida y fácilmente la tensión, las caídas, las subidas y los transitorios utilizando las funciones de supervisión de la potencia de la herramienta.
ATPOL III™ ayuda en la localización de estos transitorios registrando el evento para que pueda ser aislado y eliminado antes de que pueda afectar negativamente al proceso o dañar el equipo que se controla. Los eventos transitorios se capturan utilizando niveles de disparo programados de valores absolutos o relativos. El ATPOL III™ monitoriza continuamente los eventos mientras un proceso está bajo carga, muestrea cada canal de entrada a intervalos de 8µseg y capturará y almacenará cualquier evento que exceda el nivel de disparo. Cualquier anomalía se capta a medida que se controla la tensión y la corriente. Continuará capturando el evento de la forma de onda durante 50 msegs comenzando 1 ciclo antes de que ocurra el evento transitorio. El ATPOL III™ captura los datos durante el ciclo de funcionamiento y encuentra el sag & swell, la detección de transitorios más el consumo de energía.
Cada evento transitorio es un registro e incluye la hora, la señal, la duración y la peor medición del evento, así como un ciclo anterior y otro posterior al pico de oleaje o pandeo.
También crea un registro de eventos transitorios que detalla toda la información pertinente del transitorio. El registro de eventos permite localizar y evaluar estos eventos de forma rápida y sencilla. Los datos capturados pueden cargarse en el software PSM adjunto para su visualización e impresión. Esta función es extremadamente valiosa para localizar eventos periódicos no repetitivos que no son fácilmente identificables utilizando el Análisis de Firma Eléctrica (ESA). Si se prefiere el análisis en tiempo real mientras se realiza la prueba, el instrumento puede conectarse remotamente a un ordenador portátil para ver la forma de onda o los eventos.
Dado que los eventos transitorios no están relacionados con el proceso, no se reconocerán utilizando el ESA, pero cada análisis de eventos transitorios identificará y registrará cuándo se producen los transitorios y entonces podrán relacionarse con factores externos dentro de la planta.
Los transitorios pueden probarse reiniciando un sistema sospechoso (luces, equipos de oficina más grandes, HVAC, etc.) mientras se monitorizan los eventos transitorios que están afectando a su proceso. Estas pruebas ayudan a evitar la degradación crónica, los fallos latentes y los fallos catastróficos de los equipos, y le garantizan que sus equipos rotativos funcionan como es debido.
También hay que tener en cuenta los eventos externos causados por el clima u otras sobrecargas o caídas, como el consumo de energía en una instalación cercana, la falta de energía disponible proporcionada por una empresa de servicios públicos u otros eventos. Suelen ser interrupciones intermitentes y deben ser registradas para poder discutirlas con su proveedor de energía. El modo de calidad de la energía del ATPOL III™ que registrará y analizará la energía entrante, facilitando la discusión con hechos: número de ocurrencias, tiempo de emisión, activos afectados y sus requisitos de trabajo.
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El desequilibrio de la tensión entre las fases afectará al funcionamiento de un motor eléctrico. Un motor eléctrico puede ser descalificado cuando funciona con desequilibrios inferiores al 5%. Los efectos del desequilibrio de la tensión son:
- Rotor bloqueado reducido y pares de rotura para la aplicación.
- Ligera reducción de la velocidad a plena carga.
- La corriente también mostrará un desequilibrio significativo que está relacionado con el diseño específico del motor.
- Pueden producirse temperaturas de funcionamiento importantes. Por ejemplo, un desequilibrio de tensión del 3,5% provocará un aumento de la temperatura del 25%.
Una de las principales causas de fallo prematuro del motor eléctrico y del aislamiento es la contaminación. Una parte clave, que a menudo se pasa por alto, de cualquier programa de mantenimiento de motores eléctricos es asegurarse de que el motor esté limpio. Los conductos de aire, el ventilador y las superficies del motor deben limpiarse periódicamente. La acumulación de suciedad en estas superficies reducirá la capacidad del motor eléctrico para enfriarse, lo que dará lugar a una menor vida útil del aislamiento. La zona que rodea el eje del motor debe mantenerse limpia para reducir la posibilidad de que la contaminación entre en los rodamientos. La supervisión del estado del aislamiento eléctrico con el análisis del circuito del motor permitirá la detección temprana de la acumulación de contaminación en los devanados del motor eléctrico.
El almacenamiento de máquinas eléctricas (motores y generadores) afectará a la vida útil del equipo. Con el tiempo, condiciones como la humedad, la suciedad, el polvo, los roedores y las vibraciones en general tendrán un impacto negativo en el estado eléctrico y mecánico del equipo.
Cuando se almacenan máquinas durante un periodo de tiempo significativo, hay que tener en cuenta una serie de requisitos:
- Almacene los motores eléctricos lejos de fuentes de vibración, contaminación y humedad significativas.
- Gire el eje del motor al menos trimestralmente, si no mensualmente.
- Si la zona de almacenamiento alcanza en algún momento el punto de rocío, instale calentadores o deshumidificadores para evitar la condensación.
- Realice periódicamente el Motor Circuit Analysis™, para asegurarse de que no se ha producido una degradación del bobinado. Algunas plantas colocan una etiqueta en cada motor que muestra las últimas fechas de las inspecciones sobre el estado del motor, con diferentes colores que representan el calendario de giro del eje (verde para el primer mes de cada trimestre, rojo para el segundo mes y amarillo para el tercero).
Hay una serie de condiciones de fallo que hacen que un variador de frecuencia (VFD) se “dispare”. Los cortocircuitos en los devanados relacionados con el VFD pueden producirse en los extremos de las bobinas del motor eléctrico entre los conductores individuales. Este tipo de fallo no puede detectarse con un comprobador de resistencia de aislamiento o un óhmetro y el motor puede seguir funcionando satisfactoriamente en bypass durante algún tiempo. Los fallos de los variadores de frecuencia, la tensión de entrada y los fallos de los cables también provocan disparos molestos. Si la alimentación entrante es satisfactoria (+/- 10% de la tensión nominal del variador de frecuencia), compruebe los devanados del motor y los cables con un análisis del circuito del motor para aislar la ubicación del fallo (motor, variador o cable). Esta práctica reducirá el tiempo de resolución de problemas en términos de horas (o más), evitando costosas paradas no planificadas de los equipos asociados.
El PIE SUAVE se produce en las máquinas cuando los pies de las mismas y la plataforma sobre la que están montadas no están en el mismo plano. En los motores eléctricos, el pie blando distorsiona el bastidor, lo que a su vez puede distorsionar el campo magnético del estator. Esto crea fuerzas eléctricas desequilibradas entre el rotor y el campo magnético del estator. Estos fallos suelen ser diagnosticados por el personal de vibraciones como entrehierros desiguales o excentricidades estáticas (por los usuarios del Análisis de Firma Eléctrica – ESA). La mejor manera de comprobar el pie blando estático es utilizando un indicador de cuadrante para determinar la cantidad de pie blando y calibradores para determinar el tipo de pie blando.
El pie blando dinámico requiere un método de prueba más detallado. El pie blando en los motores puede provocar el fallo prematuro de los rodamientos y la rotura de las barras del rotor. ESA identifica rápida y fácilmente el pie blando estático y dinámico.
El pie blando estático puede detectarse utilizando el modo de prueba dinámico de análisis del circuito del motor sin energía.
Como regla general, el funcionamiento de un motor a más de 10°C por encima de la clase de aislamiento nominal del motor puede reducir la vida útil a la mitad. Un calor excesivo acelera la degradación del sistema de aislamiento del motor. El calentamiento de un motor puede deberse a la sobrecarga, a los arranques demasiado frecuentes o a la elevada temperatura ambiente, por citar algunas causas. Por ejemplo, un motor con un sistema de aislamiento de clase F está clasificado para 155°C. Si el motor supera esta temperatura más de 10°C, la vida útil del sistema de aislamiento puede reducirse a la mitad.
Los sistemas de aislamiento de bobinas y motores siguen la ecuación de Arrenius: La velocidad de una reacción química se duplica por cada aumento de temperatura de 10° C, y como los sistemas de aislamiento son dieléctricos, siguen estas reglas. Esto significa que la vida de un motor disminuye en un 50% por cada 10° C de aumento de la temperatura del motor.
Muchos motores eléctricos utilizan la convección térmica para mantener el motor frío. Cuanto mayor sea la superficie de contacto, mayor será la capacidad de transferencia de calor. Las aletas de la carcasa del motor aumentan la superficie de la carcasa del motor, lo que aumenta la capacidad de disipación del calor del motor, maximizando así la vida de los sistemas de aislamiento de los motores.
Permitir la acumulación en el exterior de los motores limita la capacidad de los motores para disipar adecuadamente el calor, reduciendo drásticamente la vida del sistema de aislamiento de los motores y la vida de los motores.La limpieza frecuente del exterior de los motores permitirá que los motores alcancen su vida esperada.
La monofásica es una condición que se produce cuando se pierde una de las tres fases que suministran tensión a un motor trifásico. Cuando esto ocurre, la corriente a través de las dos patas restantes puede llegar a ser 1,73 veces (173%) el FLA normal (consulte la figura de la derecha).
Durante esta condición, el exceso de corriente que fluye a través de los otros devanados hará que estos se sobrecalienten. Esto podría dañar permanentemente el aislamiento del bobinado y posiblemente causar un incendio en el interior del motor. Se debe tener cuidado para asegurar que las sobrecargas en el motor están clasificadas para prevenir esta condición.
Antes de realizar cualquier prueba eléctrica o electrónica es importante comprobar el funcionamiento de su
instrumento.
Por ejemplo, antes de utilizar un voltímetro para comprobar si hay tensiones que ponen en peligro la vida, es una buena práctica de mantenimiento verificar que la lectura es correcta antes de utilizarlo para asegurar su funcionalidad. Del mismo modo, es una buena práctica comprobar la solidez y funcionalidad de los instrumentos de prueba de los motores eléctricos y de los cables de prueba antes de llevarlos al campo. Lo ideal es utilizar un motor de prueba como el Motor de Demostración ALL-TEST Pro de estado conocido.
La funcionalidad también puede probarse simplemente cortocircuitando los cables de prueba conectando los clips a una pieza común de metal sin terminar.
En la mayoría de los instrumentos ALL-TEST Pro la prueba de aislamiento de Meg Ohm tiene lugar entre el cable de prueba azul #2 y el cable amarillo de tierra. Con ambos cables libres, o abiertos, la lectura debe estar fuera de la escala alta (>XXX Mohms). Con los cables conectados a un trozo de metal común (en cortocircuito), la lectura debe ser cercana a cero.
Con los tres cables de prueba (negro, azul y rojo) conectados a una pieza común de metal (en cortocircuito) y cualquier prueba automática realizada,
Las resistencias de fase deben ser cero.
Una vez confirmada la funcionalidad del instrumento, puede estar seguro de que cualquier lectura anormal que vea en el campo se origina en su prueba
objeto.
El factor de disipación es una prueba eléctrica que ayuda a definir el estado general de un material aislante.
Un material dieléctrico es un material que es un mal conductor de la electricidad, pero que soporta eficazmente un campo electrostático. Cuando un material aislante eléctrico se somete a un campo electrostático, las cargas eléctricas opuestas del material dieléctrico forman dipolos.
Un condensador es un dispositivo eléctrico que almacena una carga eléctrica colocando un material dieléctrico entre dos placas conductoras. El sistema de aislamiento de la pared de tierra (GWI) entre los devanados del motor y el bastidor del mismo crea un condensador natural. El método tradicional para comprobar la GWI consiste en medir el valor de la resistencia a tierra. Se trata de una medida muy valiosa para identificar los puntos débiles del aislamiento, pero no define el estado general de todo el sistema GWI.
El factor de disipación proporciona información adicional sobre el estado general de la GWI.
En la forma más simple, cuando un material dieléctrico se somete a un campo de corriente continua, los dipolos del dieléctrico se desplazan y se alinean de tal manera que el extremo negativo del dipolo es atraído hacia la placa positiva y el extremo positivo del dipolo es atraído hacia la placa negativa. Una parte de la corriente que fluye de la fuente a las placas conductoras alineará los dipolos y creará pérdidas en forma de calor y otra parte de la corriente se filtrará a través del dieléctrico. Estas corrientes son resistivas y gastan energía, esto es corriente resistiva IR. El resto de la corriente se almacena en las placas de corriente y se almacena descargada de nuevo en el sistema, esta corriente es la corriente capacitivaIC.
Cuando se someten a un campo de corriente alterna, estos dipolos se desplazan periódicamente a medida que la polaridad del campo electrostático cambia de positivo a negativo. Este desplazamiento de los dipolos crea calor y gasta energía.
Simplificando, las corrientes que desplazan los dipolos y se filtran a través del dieléctrico esIR resistiva, la corriente que se almacena para mantener los dipolos alineados esIC capacitiva.
El factor de disipación es la relación entre la corriente resistivaIR y la corriente capacitivaIC, esta prueba se utiliza ampliamente en equipos eléctricos como motores eléctricos, transformadores, disyuntores, generadores y cableado que se utiliza para determinar las propiedades capacitivas del material de aislamiento de los devanados y conductores. Cuando la GWI se degrada con el tiempo, se vuelve más resistiva, lo que hace que la cantidad deIR aumente. La contaminación del aislamiento cambia la constante dieléctrica de la GWI de nuevo haciendo que la corriente alterna sea más resistiva y menos capacitiva, esto también hace que el factor de disipación aumente. El Factor de Disipación de un aislamiento nuevo y limpio suele ser del 3 al 5%, un FD superior al 6% indica un cambio en el estado del aislamiento del equipo.
La presencia de humedad o de contaminantes en la GWI o incluso en el aislamiento que rodea los devanados, provoca un cambio en la composición química del material dieléctrico utilizado como aislamiento del equipo. Estos cambios dan lugar a una modificación de la DF y de la capacitancia a tierra. Un aumento del Factor de Disipación indica un cambio en el estado general del aislamiento, la comparación del DF y la capacitancia a tierra ayuda a determinar el estado de los sistemas de aislamiento a lo largo del tiempo. La medición del factor de disipación a una temperatura demasiado alta o demasiado baja puede dar lugar a resultados desequilibrados e introducir errores en el cálculo. La norma IEEE 286-2000 recomienda realizar las pruebas a una temperatura ambiente de 77 grados Fahrenheit o 25 grados Celsius.
Si un motor ha sido desmontado por cualquier motivo, se recomienda verificar la salud del sistema de bobinado del motor antes de su montaje. Por ejemplo, después de sustituir un rodamiento, desmontar el rotor para inspeccionarlo, limpiar el bobinado o incluso rebobinar el estator por completo, siempre es una buena idea probar el estator para detectar posibles fallos antes de volver a montarlo. La línea de instrumentos desenergizados de ALL-TEST Pro son herramientas perfectas para ello, pero hay que tener en cuenta algunas cosas al analizar los resultados de las pruebas.
Cuando se retira el rotor del motor, también se elimina cualquier desequilibrio de inductancia mutua causado por cualquier variación en la relación barra del rotor/bobinado.
Por lo tanto, la única parte del sistema de bobinado del motor que responde a la señal de CA, procedente del instrumento, es la autoinductancia de los bobinados del estator y el hierro de retorno.
Esto significa que las pautas de tolerancia a los fallos de un motor sin montar deben ser más estrictas que los criterios de un motor totalmente montado. Se recomienda seguir la tabla de tolerancias del motor sin montar que aparece a continuación.
Una de las formas más sencillas de prevenir un fallo prematuro del motor eléctrico es mantener los motores limpios y libres de contaminantes extraños. Muchos motores eléctricos están refrigerados por ventilador. Cuando los contaminantes comienzan a acumularse alrededor del motor, el flujo de aire se restringe y reduce la capacidad del ventilador para enfriar el motor, lo que reduce drásticamente la vida del aislamiento del bobinado debido al aumento del calor.
Al realizar una prueba de motor con Motor Circuit Analysis™ (MCA), uno de los primeros indicadores de un motor contaminado es el aumento del Factor de Disipación, que es un aumento de la ineficiencia de un material aislante. El material aislante del sistema Ground Wall Insulation actúa como un condensador natural. Cuando se aplica tensión al circuito, los electrones que se almacenan dentro del material aislante son capacitivos. Los electrones que fluyen a través del material aislante son resistivos y provocan una fuga de corriente. La resistencia eléctrica es una medida de la dificultad para hacer pasar una corriente eléctrica a través de una sustancia o material, por lo que a mayor resistencia en un circuito, menos electricidad fluirá por él.
Cuando los contaminantes interactúan con el material aislante, el aislamiento comenzará a descomponerse, lo que permitirá que fluyan más electrones a través del sistema de aislamiento, haciendo que aumente el Factor de Disipación.
El Factor de Disipación de un motor sano suele estar entre el 3 y el 5 por ciento, cualquier cosa que supere el 6% significa que el material de aislamiento está empezando a verse afectado por la contaminación y que deben llevarse a cabo procedimientos de limpieza adecuados.
La zona que rodea el eje del motor también debe mantenerse limpia para reducir la posibilidad de que los contaminantes entren en el motor. Los contaminantes también pueden afectar negativamente a los rodamientos del motor. Los materiales extraños que se filtran en los cojinetes pueden descomponer la grasa de los cojinetes causando un fallo prematuro de los mismos y la contaminación del bobinado del estator. Al implementar el Motor Circuit Analysis™ en un programa de mantenimiento, la detección temprana de la contaminación de los devanados puede ser fácilmente detectada para que usted pueda prevenir el fallo del motor eléctrico y garantizar el tiempo de actividad.
Una cosa que se suele pasar por alto es cómo se almacenan los motores de repuesto. Con el tiempo, la humedad, la suciedad, el polvo e incluso las vibraciones generales de otras fuentes pueden tener un impacto negativo en el estado eléctrico y mecánico de los motores almacenados. Los motores almacenados deben limpiarse periódicamente para garantizar su correcto funcionamiento cuando se instalen. El eje del motor debe girarse periódicamente para evitar que la grasa del interior de los rodamientos se seque o se separe. Se recomienda girar el eje una vez al mes, pero como mínimo el eje del motor debe girarse trimestralmente.
La alta humedad en un almacén también puede afectar negativamente al sistema de aislamiento del motor. La condensación puede condensarse directamente en los devanados, lo que empezará a degradar el material aislante y provocará un fallo prematuro del motor una vez instalado en la máquina. Si la zona de almacenamiento alcanza el punto de rocío, deben instalarse calentadores o deshumidificadores para evitar la condensación.
Las etiquetas de motor son un componente importante del almacenamiento. Las etiquetas de los motores deben contener los datos generales del motor, la fecha de recepción en el almacén y los requisitos de mantenimiento del motor, como las lecturas mensuales o trimestrales de giro del eje, aislamiento y resistencia. A la etiqueta se le pueden añadir otras variables de mantenimiento y medición en función de los criterios e instrumentos de prueba que emplee el almacén.
Antes de la instalación del motor almacenado, ALL-TEST Pro recomienda realizar una prueba de Motor Circuit Analysis™ (MCA™) para asegurar que no se ha producido una degradación del bobinado mientras el motor ha permanecido en el almacén. Esta prueba también se puede utilizar como una prueba de referencia con la que se puede comparar y hacer un seguimiento en el futuro mientras el motor está almacenado o después de que se haya instalado el motor de repuesto.
Cualquier cambio en el TVS significa un cambio en los devanados del motor, la tierra, el rotor, el cableado, etc. La prueba inicial debe indicar que las tres fases del motor son simétricas y no indican ninguna contaminación ni fallos a tierra. Un valor de prueba TVS™ puede compararse con pruebas futuras en el mismo motor y cualquier desviación entre los valores significa un cambio en el sistema del motor debido a un fallo del motor en desarrollo.
Ángulo de fase… La definición técnica del ángulo de fase de una onda periódica: El número de unidades adecuadas de medida angular entre un punto de la onda y un punto de referencia. Por lo tanto, basándose en la definición, el pico positivo de una forma de onda tendría un ángulo de fase de 90° con respecto al punto de referencia de la línea de tiempo cero.
Pero, en la práctica, ¿qué significa esto?
La corriente alterna es la energía eléctrica estándar utilizada en todo el mundo y se define como el flujo de cargas eléctricas que cambian periódicamente de dirección. La figura 1 muestra la carga eléctrica moviéndose desde la línea de tiempo 0 de izquierda a derecha. Comenzando en el tiempo cero, a medida que pasa el tiempo, la carga aumenta hasta un valor “máximo positivo” y luego disminuye pasando por el punto de cruce 0 hasta alcanzar un valor máximo °negativo, y luego vuelve al punto de cruce 0. La cantidad de carga es el
tensión
(E o V) con las unidades de voltios. El voltaje cambia continua y repetidamente de un máximo positivo a un máximo negativo.
Una tensión creciente hace que fluya más
corriente
en una dirección, cuando el voltaje cambia de positivo a negativo la corriente (I) fluirá en la dirección opuesta. Las unidades de corriente son amperios y mostrarán un patrón similar. Un cambio completo de la carga de 0 a máximo positivo, máximo negativo de nuevo a 0 es un ciclo.
Esta pantalla se denomina pantalla de forma de onda temporal y representa el valor instantáneo de la tensión o la corriente en un momento dado. A medida que este proceso se repite, fluye la corriente alterna.
La cantidad de tiempo que tarda en completarse un ciclo se llama período.
Cada ciclo tiene 360 grados.
La oposición al flujo de corriente en un circuito eléctrico es la resistencia (R) y se mide en unidades de ohmios.
Ley de Ohms: proporciona la relación de las tres variables eléctricas básicas de tensión (E) , corriente (I) y resistencia (R) en un circuito eléctrico de corriente continua.
E = I/R
1 voltio creará 1 amperio de corriente a través de una resistencia de 1 ohmio. Sin embargo, en los circuitos de corriente alterna, dado que la tensión cambia periódicamente, la corriente la seguirá. Por lo tanto, en los circuitos de CA no se aplica la ley de ohmios básica, ya que la tensión y la corriente cambiantes introducen una oposición adicional a la corriente conocida como reactancia como resultado de cualquier inductancia (L) o capacitancia (C) en el circuito.
Inductancia: es la propiedad de un circuito eléctrico de oponerse a un cambio de corriente, las unidades para la inductancia son las de Henry. La inductancia almacena energía en un campo magnético cuando la corriente del circuito aumenta y la devuelve al circuito cuando la corriente disminuye, intentando mantener una corriente constante en el circuito. Dado que en los circuitos de CA la corriente cambia periódicamente, cualquier inductancia en el circuito se opondrá a la corriente y creará una reactancia o (oposición a este cambio en la corriente) conocida como reactancia inductiva (XL). XL depende de la cantidad de inductancia del circuito y de la frecuencia de la señal aplicada. Las unidades deXL son los ohmios y hacen que la corriente vaya por detrás de la tensión en ¼ de ciclo o900.
XL = 2ΩfL
Capacitancia: es la propiedad de un circuito eléctrico que se opone a un cambio de tensión, las unidades de capacitancia son los Faradios. La capacitancia almacena energía en un circuito eléctrico en forma de cargas almacenadas en placas eléctricas separadas por un material aislante. A medida que aumenta la tensión en un circuito se almacenan más electrones en las placas, cuando la tensión disminuye los electrones almacenados se descargan en el circuito intentando mantener la tensión a un nivel constante. Dado que la tensión en un circuito de CA cambia periódicamente, cualquier capacitancia en el circuito creará una reactancia u (oposición a la tensión cambiante) conocida como reactancia capacitiva (XC). Las unidades de XC son ohmios y hacen que el voltaje se retrase en 90° con respecto a la corriente.
Las unidades de XC son ohmios y dependen de la cantidad de capacitancia en el circuito y de la frecuencia de la tensión aplicada.
XC = 1/(2ΩfC)
Frecuencia
es una medida del número de eventos que se producen en un periodo de tiempo determinado.
F= # eventos/tiempo
Ángulo de fase: Un uso común de los ángulos de fase es medir el retardo de tiempo entre 2 o más eventos periódicos que tienen el mismo período. Como la inversa del tiempo (T) es la frecuencia (F), los eventos periódicos que tienen la misma frecuencia tardan lo mismo en completarse.
T=1/F
Sin embargo, el hecho de que tomen el mismo tiempo para realizar el evento y tengan la misma frecuencia no significa que comiencen y terminen al mismo tiempo.
El ángulo de fase presenta el retraso entre estos eventos en grados. Por ejemplo, un ángulo de fase de 90° significa que los eventos están separados por ¼ de ciclo. Dado que la inductancia hace que la corriente se retrase 90° con respecto a la tensión, si el periodo de la onda es de 4 segundos, la frecuencia sería de 0,25 hertzios. Por lo tanto, la corriente se retrasaría 1 segundo o 90°.
La teoría eléctrica básica dice:
En un circuito puramente resistivo , la corriente y la tensión están en fase, lo que significa que tanto la tensión como la corriente alcanzan sus picos máximos positivos y negativos y el cruce del 0 al mismo tiempo.
En un circuito puramente inductivo , la tensión adelanta a la corriente en 90°, lo que significa que la tensión alcanza sus valores máximos y mínimos 90° antes que la corriente.
En un circuito puramente capacitivo , la corriente adelanta a la tensión en 90°, lo que significa que la corriente alcanza sus valores máximos y mínimos 90° antes que la tensión.
Entonces, ¿cómo utiliza MCA™ el ángulo de fase?
si el ángulo de fase es de 0°, el circuito que se prueba es puramente resistivo. Sin embargo, como un motor utiliza bobinas de estator para crear el campo magnético, son inductivos. Pero las bobinas están construidas con conductores que son resistivos, y están recubiertas con una película de esmalte que es capacitiva. Así, el ángulo de fase de cada fase dependerá de la relación de estas tres propiedades eléctricas.
En los motores trifásicos todas las bobinas deben ser idénticas y tener el mismo ángulo de fase. Si el aislamiento entre los conductores comienza a degradarse, cambiará la inductancia o la capacitancia. El ángulo de fase o el tiempo de retardo entre la corriente y la tensión será una de las primeras mediciones en cambiar incluso con cambios muy ligeros de L o C.
La experiencia ha demostrado que una indicación temprana de la degradación del aislamiento de los sistemas de bobinado será si el ángulo de fase de cualquier fase se desvía del ángulo de fase medio de las tres fases en más de 2 grados.
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