Proteção do motor e seus tipos de falhas elétricas

Protección del motor y sus tipos de fallas eléctricas.

Protección del motor

En el dinámico mundo de los sistemas eléctricos, donde la energía impulsa el progreso y la innovación, es esencial garantizar un funcionamiento suave y una larga vida útil del motor. Los motores, el corazón de la industria y la infraestructura, son vulnerables a una variedad de fallas eléctricas que pueden interrumpir las operaciones, comprometer la seguridad y provocar pérdidas económicas significativas. La ciencia de la protección de motores está demostrando ser un escudo importante contra estos peligros potenciales, actuando como un centinela que protege los motores y la estabilidad de redes eléctricas enteras. En esta investigación, analizamos la protección del motor y desciframos los diferentes tipos de fallas eléctricas a las que pueden estar sujetos los motores. Al comprender las complejidades de estas fallas y las medidas de protección implementadas, obtenemos una visión integral de las medidas tomadas para preservar la confiabilidad, eficiencia y resistencia de los motores que impulsan nuestro mundo moderno.

Tipos de averías que se deben proteger en los motores

Existe una amplia gama de motores para diferentes propósitos. Las cuestiones fundamentales que influyen en la elección de la protección del motor son independientes del tipo de motor y de la carga a la que está conectado. El motor que se analiza aquí es un motor de CA, incluidos los motores síncronos y de inducción. Protección del motor y sus tipos de fallas eléctricas .
Tipos de averías que se deben proteger en los motores
Los tipos de fallas eléctricas en los motores son similares a los de los generadores. Por lo tanto, los motores están generalmente protegidos de las siguientes responsabilidades:
  1. Error del estator
  2. Error de rotor
  3. Sobrecargado
  4. Tensiones de alimentación desequilibradas, incluidas las monofásicas.
  5. bajo tensión
  6. Arranque inverso o inactivo
  7. Pérdida de sincronismo (sólo para motores síncronos)

Protección del estator del motor

Los circuitos del estator pueden estar conectados a tierra o en interfase. Protección La protección contra estos errores se logra con la ayuda de disparadores de sobrecorriente térmicos o antideflagrantes con característica de tiempo-corriente invertida, que normalmente se disparan inmediatamente en caso de una corriente alta. Los relés de sobrecorriente rápidos alimentados por transformadores de corriente están diseñados para motores con potencias nominales más altas (normalmente más de 50 caballos de fuerza).
Fase: dos elementos de relé instantáneos de alto nivel proporcionan protección contra fallas ; el ajuste se elige de modo que esté significativamente por encima de la corriente de arranque máxima.
Protección contra fallas a tierra Para un motor que opera en un sistema neutro puesto a tierra, se proporciona un relé instantáneo utilizable dentro de aproximadamente el 30 % de la corriente de carga total del motor en el circuito residual de tres TI. Se debe evitar el funcionamiento del relé debido a la saturación del CT durante una corriente de arranque inicial alta.
Esto generalmente se logra aumentando el ajuste de voltaje del relé insertando una resistencia estabilizadora en serie con el relé. Los detalles de este esquema aplicado a un motor de inducción se muestran en la siguiente figura. Si un motor funciona con un sistema neutro sin conexión a tierra, los relés E/F que se muestran en la figura son inútiles y se debe utilizar un dispositivo de conmutación de neutro.
Proteção do estator do motor
Para motores muy grandes e importantes, a veces se proporciona protección diferencial en sistemas neutros sin conexión a tierra.

Protección del rotor del motor

Cualquier desequilibrio en el voltaje de suministro o el patrón de carga hará que fluyan corrientes de secuencia negativa en el estator, incluidas corrientes de alta frecuencia en el rotor. Estas corrientes del rotor son (2-S) veces la frecuencia de suministro nominal. El calentamiento del rotor debido a la componente de secuencia positiva de la corriente del estator es proporcional al valor de la resistencia CC. Por el contrario, el efecto de calentamiento de los componentes de secuencia negativa en los devanados del rotor es proporcional al valor de la resistencia de CA (2-S)f (aproximadamente 100 Hz).
El efecto de calentamiento de la corriente de secuencia negativa es mayor que el de la corriente de secuencia positiva. Por lo tanto, la protección del motor debe tener esto en cuenta para decidir correctamente qué carga puede soportar el motor con un determinado nivel de desequilibrio de tensión sin sobrecalentarse. Los tipos de protección previstos para tensiones desequilibradas se explican a continuación. En una máquina de rotor bobinado, se puede lograr cierto grado de protección contra fallas en el devanado del rotor mediante un relé de sobrecorriente instantáneo que mide la corriente del estator.

Protección contra sobrecarga del motor

La amplia variedad de aplicaciones y diseños de motores hace que sea muy difícil cubrir todos los tipos y prestaciones de motores con una curva característica específica. La protección contra sobrecarga está diseñada para estar lo más cerca posible de la curva de calentamiento de la mayoría de los motores. La curva característica de protección debe estar justo por debajo de la curva de calentamiento del motor protegido. Preferiblemente, la protección debería tener características ajustables para que pueda adaptarse a diferentes diseños de motores y otras aplicaciones. La protección no debe permitir que el motor arranque después del disparo mientras la temperatura del devanado aún sea alta, ya que esto podría tener consecuencias peligrosas. Para que sea una protección eficaz, la protección ideal no debe permitir que el motor se reinicie después de un disparo.

Al mismo tiempo, la temperatura del devanado sigue siendo alta, lo que puede tener consecuencias peligrosas. Para proporcionar una protección eficaz, la protección ideal debe coincidir con las características de calentamiento del rotor y su función de enfriamiento. También es necesario asegurarse de que el relé no funcione con corrientes de arranque elevadas, hasta seis veces la corriente de plena carga, lo que puede tardar unos segundos, medio minuto o incluso más en casos excepcionales. La constante de tiempo térmica de la mayoría de los tipos de motores es de 15 a 20 minutos; por lo tanto, el relé debe tenerlos para protección contra sobrecarga.

Proteção contra sobrecarga do motor

En caso de fallo del motor, fluye una corriente equivalente a la corriente de arranque para protección contra sobrecarga. Si la corriente dura más que el tiempo de arranque, se producirán daños graves. Cuanto mejor coincida la curva característica del relé de sobrecarga con la curva de corriente de arranque, mejor estará protegido el motor contra dichos daños.
Los relés de sobrecorriente de inducción con las características que se muestran en la siguiente figura son los más adecuados para tales propósitos. Una configuración típica requerida para la protección contra sobrecarga es 120% de la corriente de carga completa. En la figura se puede ver que la ubicación actual es el 120 % de la carga total, pero una corriente de arranque de 6 veces la corriente de carga total durante 30 segundos no provocará el disparo. La configuración del multiplicador de tiempo se puede utilizar para ajustar el tiempo de funcionamiento a niveles altos de sobrecorriente para que coincida con las características de arranque del motor sin cambiar la ubicación de la corriente.
Para protección contra sobrecarga, un elemento de relé conectado en fase es suficiente, pero para protección monofásica, dos son suficientes.

Tensiones de entrega desequilibradas , incluida la tensión monofásica

Los voltajes de suministro desequilibrados, incluidos los monofásicos, plantean desafíos importantes en los sistemas eléctricos y pueden provocar diversos problemas. Cuando las tensiones de alimentación suministradas a un sistema eléctrico no están equilibradas uniformemente, las tensiones entre las distintas fases serán desiguales. Esta situación puede ocurrir debido a varios factores como: B. conexiones defectuosas, líneas eléctricas caídas o problemas con el transformador de distribución.

Un problema común asociado con los voltajes de suministro desequilibrados es el monofásico. Monofásico se refiere a la condición en la que una de las fases de un sistema trifásico se pierde o se separa. Esto provoca un desequilibrio en la carga eléctrica de las dos fases restantes, lo que puede tener graves consecuencias.

En los motores eléctricos, por ejemplo, tensiones de alimentación desequilibradas pueden provocar un aumento de la corriente que circula por los devanados del motor. La distribución inestable de la energía puede provocar sobrecalentamiento y, como resultado, daños al motor.
Los voltajes de suministro desequilibrados también pueden afectar a otros dispositivos eléctricos como transformadores, generadores y dispositivos electrónicos. Los voltajes desiguales pueden provocar una mayor tensión en los componentes, lo que provoca un envejecimiento prematuro, mayores pérdidas y una vida útil reducida.

Debajo del volumen Old T

La subtensión se refiere a una situación en la que el voltaje suministrado a un sistema o dispositivo eléctrico cae por debajo de los niveles esperados. La razón de esto puede ser varios factores, como por ejemplo: fluctuaciones en la red eléctrica, mal funcionamiento del equipo o una alta demanda de energía que excede la capacidad de la fuente de energía. La subtensión puede tener efectos significativos en el funcionamiento de dispositivos y sistemas eléctricos.

La subtensión puede causar un rendimiento reducido y un rendimiento reducido de los dispositivos eléctricos. Muchos dispositivos y máquinas eléctricas requieren un cierto rango de voltaje para funcionar de manera óptima. Si el voltaje cae por debajo de este rango, es posible que los dispositivos no funcionen como se esperaba. Por ejemplo, los motores pueden experimentar una caída en el par y la velocidad, lo que resulta en un rendimiento reducido y potencialmente afecta los procesos industriales o la funcionalidad del equipo.

bajo tensión

La subtensión también puede provocar un sobrecalentamiento en los dispositivos eléctricos. Los dispositivos pueden consumir corrientes más altas a un voltaje más bajo de lo normal para compensar la potencia reducida. Un mayor flujo de corriente puede provocar un aumento de la temperatura dentro del dispositivo, lo que provocará un sobrecalentamiento y posibles daños. Con el tiempo, la exposición repetida al estrés puede provocar un desgaste acelerado, una vida útil reducida y mayores costos de mantenimiento y reemplazo.

Viceversa o inicio de fase abierta.

El arranque de fase inversa o abierta se refiere a la situación en la que un motor trifásico se arranca con una o más fases en orden inverso o completamente separadas, lo que resulta en un funcionamiento incorrecto del motor. Esta condición puede ocurrir debido a errores de cableado, conexiones defectuosas o componentes dañados. El arranque en fase inversa o abierta puede dañar el motor y los dispositivos conectados.

Cuando un motor arranca con fases invertidas o abiertas, se puede invertir la dirección normal de rotación del motor. Esto puede causar tensión mecánica en el motor y el equipo impulsado y potencialmente causar daños a los engranajes, correas u otros componentes de la transmisión. Además, el sentido de rotación inverso puede provocar una pérdida de eficiencia y una reducción del rendimiento del motor, lo que a su vez conduce a un mayor consumo de energía y una reducción de la productividad.

Pérdida de cronología de sincronización C

La pérdida de sincronización se refiere a una condición que ocurre específicamente en motores síncronos cuando la velocidad del rotor ya no es síncrona o ya no puede mantenerse síncrona con el campo magnético giratorio generado por el estator. Los motores síncronos están diseñados para funcionar a una velocidad síncrona específica, que está determinada por la frecuencia de la fuente de alimentación y el número de polos del motor.

La pérdida de sincronización hace que el rotor no esté sincronizado con el campo magnético giratorio, lo que provoca un funcionamiento errático y un rendimiento reducido del motor. Una causa común de pérdida de sincronización es un cambio repentino de carga. Si el motor experimenta un aumento repentino en la carga o una reducción abrupta en la demanda de torque, es posible que no pueda mantener la velocidad requerida y que no esté sincronizado. Esto puede provocar tensión mecánica, aumento de la vibración y posibles daños al motor o al equipo accionado.

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