Los problemas de energía eléctrica que afectan con mayor frecuencia a las plantas industriales incluyen caídas e hinchamientos de tensión, armónicos, transitorios y desequilibrios de tensión y corriente.
En un sistema trifásico equilibrado, los voltajes de fase deben ser iguales o muy cercanos a iguales. El desequilibrio o desequilibrio es una medida de la desigualdad de los voltajes de fase. El desequilibrio de tensión es la medida de las diferencias de tensión entre las fases de un sistema trifásico. Degrada el rendimiento y acorta la vida útil de los motores trifásicos.
El impacto de los transitorios en los motores puede ser severo. El aislamiento del devanado del motor puede descomponerse, lo que puede provocar costosas fallas tempranas del motor y tiempos de inactividad no planificados.
Pruebas de tensión transitoria en motores
Las tensiones transitorias-picos o destellos de tensión no deseados temporales en un circuito eléctrico-pueden provenir de cualquier número de fuentes, ya sea dentro o fuera de una planta industrial.
Las cargas adyacentes que se encienden o apagan, los bancos de condensadores de corrección del factor de potencia o incluso el clima distante pueden generar voltajes transitorios en los sistemas de distribución. Estos transitorios, que varían en amplitud y frecuencia, pueden erosionar o causar ruptura de aislamiento en los devanados del motor
Encontrar la fuente de estos transitorios puede ser difícil debido a la frecuencia de las ocurrencias y al hecho de que los síntomas pueden presentarse de diferentes maneras. Por ejemplo, un transitorio puede aparecer en los cables de control que no necesariamente causan daños directos al equipo, pero pueden interrumpir las operaciones.
Una buena manera de identificar y medir transitorios es utilizar un analizador de calidad de energía trifásico con una función transitoria, como el Analizador de Calidad de Energía y Motores Fluke 438-II. La función transitoria en el medidor está configurada a más de 50 V por encima del voltaje normal. La pantalla del medidor mostrará el voltaje potencialmente problemático por encima de 50 V, los transitorios.
Si no se encuentran transitorios en una medición inicial, es una buena práctica medir y registrar la calidad de la energía a lo largo del tiempo con un registrador de calidad de energía industrial avanzado, como el Registrador trifásico de calidad de energía Fluke 1750.
¿Qué causa el voltaje desequilibrado?
Un sistema trifásico desequilibrado puede causar que los motores trifásicos y otras cargas trifásicas experimenten un rendimiento deficiente o fallas prematuras debido a lo siguiente:
- Tensiones mecánicas en motores debido a una salida de par inferior a la normal
- Corriente superior a la normal en motores y rectificadores trifásicos
- La corriente de desequilibrio fluirá en conductores neutros en sistemas wye trifásicos
El desequilibrio de voltaje en los terminales del motor causa un desequilibrio de alta corriente, que puede ser de 6 a 10 veces mayor que desequilibrio. Las corrientes desequilibradas provocan pulsaciones de par, aumento de la vibración y de la tensión mecánica, aumento de las pérdidas y sobrecalentamiento del motor. Los desequilibrios de tensión y corriente también podrían indicar problemas de mantenimiento, como conexiones sueltas y contactos desgastados.
El desequilibrio puede ocurrir en cualquier punto del sistema de distribución. Las cargas deben dividirse por igual en cada fase de un panel. Si una fase se carga demasiado en comparación con otras, el voltaje será menor en esa fase. Los transformadores y motores trifásicos alimentados desde ese panel pueden funcionar más calientes, ser inusualmente ruidosos, vibrar excesivamente e incluso sufrir fallas prematuras.
Cómo calcular el desequilibrio de tensión
El cálculo para determinar el desequilibrio de tensión es sencillo. El resultado es el desequilibrio porcentual y se puede utilizar para determinar los próximos pasos en la resolución de problemas de motor. Hay tres pasos en el cálculo:
- Determinar la media de tensión o corriente
- Calcular la mayor desviación de tensión o corriente
- Dividir la desviación máxima por la media de tensión o corriente y multiplicar por 100% desequilibrio = (Desviación máxima de la media V o I / media V o I) x 100
Un cálculo de desequilibrio manual es una determinación de punto en el tiempo del desequilibrio de tensión o corriente. Un analizador de accionamiento de motor como el Fluke 438-II mostrará el desequilibrio de tensión o corriente en tiempo real, incluidas las variaciones de desequilibrio.