Efecto del voltaje desequilibrado en el motor de inducción
En el vasto mundo de la maquinaria y la ingeniería eléctrica, los motores de inducción se destacan como protagonistas indiscutibles en la conversión de energía eléctrica en trabajo mecánico. Sin embargo, hay un enemigo silencioso que puede amenazar su rendimiento y longevidad: el voltaje desequilibrado. Este fenómeno, a menudo ignorado, no solo afecta la eficiencia operativa, sino que también puede provocar daños significativos en los componentes del motor. En este artículo, exploraremos cómo un voltaje desequilibrado influye en el comportamiento de estos motores, revelando sus efectos devastadores y ofreciendo soluciones prácticas para mitigar sus consecuencias. Acompáñanos en este viaje hacia una comprensión más profunda y proactiva sobre el cuidado y la optimización de tus sistemas de inducción. ¡No dejes que un simple desequilibrio afecte tus operaciones!
¿Sabías que el voltaje desequilibrado puede afectar el rendimiento de los motores de inducción? En este artículo exploraremos en detalle el efecto que tiene este problema eléctrico en el funcionamiento de estos motores tan comunes en nuestra vida diaria. Descubriremos cómo el desequilibrio en la tensión puede generar pérdidas de energía, sobrecalentamiento y desgaste prematuro en los motores, y cómo prevenir estos problemas para garantizar un óptimo rendimiento.
El motor de inducción es más vulnerable si el voltaje es alto o bajo que su voltaje nominal. El rendimiento del motor depende del voltaje. Las características del par de velocidad cambian si el voltaje está desequilibrado. El desequilibrio de tensión provoca un desequilibrio en la corriente del estator y finalmente aumenta las pérdidas y el par neto. En esta publicación, discutiremos efecto de voltaje desequilibrado en el motor de inducción.
Los principales puntos de discusión son los siguientes.
- ¿Cómo el desequilibrio de voltaje e impedancia crea problemas en el motor?
- ¿Cómo se reduce el par con el desequilibrio de corriente en el motor?
- Solución de problemas del motor de inducción de anillos colectores en caso de desequilibrio en la impedancia del rotor causado por GRR- Grid Rotor Resistance
La corriente equilibrada consumida por el motor de inducción es un criterio muy importante para evaluar la eficiencia del motor de inducción. Cualquier desviación en la forma de onda de voltaje y corriente de la forma de onda de voltaje o corriente sinusoidal perfecta en términos de magnitud o cambio de fase se conoce como desequilibrio de voltaje o corriente.
Razones de la corriente de desequilibrio en el motor de inducción.
Las razones principales de la corriente desequilibrada en el devanado del estator se deben a la variación de los siguientes parámetros.
1. Tensión de alimentación desequilibrada
2. Voltaje de suministro distorsionado
3. Impedancia de desequilibrio del devanado del estator o del rotor
4. Resistencia de desequilibrio del arrancador Grid Rotor
Cuando el voltaje trifásico, la impedancia del estator, el rotor y las resistencias conectadas externamente al rotor están perfectamente balanceadas, la corriente del estator de las tres fases estará balanceada.
>Cualquier diferencia en el voltaje de fase o la impedancia del circuito del motor conducirá al problema de una corriente desequilibrada en el estator. El desequilibrio de la corriente del estator es motivo de grave preocupación en vista de la fiabilidad operativa del motor.
>
La monofásica, ya sea debido a la falta de la fase de alimentación o al devanado abierto, puede quemar el motor si el relé de protección monofásica no funciona.
¿Qué es el desequilibrio de tensión?
Definición según NEMA:
El desequilibrio de tensión se define como la desviación máxima de la media de la tensión o corriente trifásica, dividida por la media de la tensión o corriente trifásica. El desequilibrio de tensión se expresa en porcentaje. De acuerdo con NEMA (Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos de EE. UU.), la ecuación estándar es la siguiente.
>Ejemplo
>El voltaje y la corriente desequilibrados en la red eléctrica se pueden resolver en tres sistemas equilibrados, componentes de secuencia positiva, secuencia negativa y secuencia cero. Si un sistema eléctrico está balanceado, los componentes de secuencia negativa y secuencia cero estarían ausentes. En caso de que la corriente de fase esté desequilibrada, la corriente desequilibrada se puede resolver en corriente de secuencia positiva, negativa y cero. El voltaje del sistema desequilibrado y la impedancia del circuito provocan la corriente desequilibrada en el motor de inducción.
>La corriente de desequilibrio tiene los componentes de secuencia positiva, secuencia negativa y secuencia cero. La corriente de secuencia negativa tiene la secuencia de fase justo opuesta a los componentes de secuencia positiva.
¿Por qué la capacidad de entrega de par se reduce con la corriente de desequilibrio?
La corriente de secuencia positiva produce un par positivo que hace girar el motor en la dirección de avance. La corriente de secuencia negativa produce el campo magnético giratorio hacia atrás y el par en el motor. Así, el par producido por la corriente de secuencia negativa intenta retardar el motor ejerciendo un par opuesto. El par neto producido en el motor es;
Par Neto= Tp-Tn
Tp y Tn es el par producido por la corriente de secuencia positiva y negativa.
El par neto del motor reduce con el desequilibrio en el voltaje y la corriente total del motor aumenta, lo que provoca un aumento de temperatura en el devanado. El aislamiento del devanado del motor se reduce a la mitad con cada aumento de temperatura de 10 grados centígrados.
El siguiente gráfico muestra la relación entre la pérdida del motor y el aumento de temperatura con desequilibrio en el voltaje. Con un aumento en el desequilibrio de voltaje, la pérdida de calor en el motor aumenta y, en consecuencia, la eficiencia del motor se reduce.
>No se recomienda el funcionamiento de un motor con una condición de desequilibrio superior al 5 %, y probablemente provocará daños en el motor. La eficiencia del motor se reduce con un aumento en el desequilibrio de voltaje.
Problema de disparo por corriente desequilibrada en el motor de anillos colectores
Un motor de anillo rozante de 450 KW, 6,6 KV utilizado para la aplicación del ventilador se estaba disparando con la falla de corriente de desequilibrio. El motor se revisó minuciosamente y se encontró que los siguientes circuitos estaban bien.
1. Interruptor de motor
2. El devanado del estator y del rotor
3. Escobillas de carbón y anillos colectores
4. Resistencia del rotor de rejilla
El motor se puso en marcha y se encontró que el motor se disparó nuevamente con corriente desequilibrada. Nuevamente se revisaron el motor y el arrancador de resistencia del rotor de rejilla y se encontró que el punto de conexión de una de las fases en el GRR estaba suelto y el punto de conexión se carbonizó ligeramente y creó resistencia adicional. La resistencia desequilibrada en el circuito GRR provocó una corriente desequilibrada en el estator.
Leer siguiente:
Efecto del Voltaje Desequilibrado en el Motor de Inducción
En el vasto mundo de la maquinaria y la ingeniería eléctrica, los motores de inducción son fundamentales para convertir energía eléctrica en trabajo mecánico. Sin embargo, un enemigo silencioso puede amenazar su rendimiento y longevidad: el voltaje desequilibrado. Este fenómeno, a menudo ignorado, no solo afecta la eficiencia operativa, sino que también puede provocar daños significativos en los componentes del motor.
¿Qué es el Desequilibrio de Tensión?
El desequilibrio de tensión se define como la desviación máxima de la media de la tensión o corriente trifásica, dividida por la media de la tensión o corriente, y se expresa en porcentaje. Cuando la tensión trifásica, la impedancia del estator y el rotor están balanceadas, la corriente del estator también lo estará. Sin embargo, cualquier diferencia en el voltaje de fase o impedancia puede llevar a una corriente desequilibrada, lo cual es preocupante para la fiabilidad operativa del motor.
Razones del Desequilibrio de Voltaje
- Tensión de alimentación desequilibrada
- Voltaje de suministro distorsionado
- Impedancia de desequilibrio en el devanado del estator o rotor
- Resistencia de desequilibrio del rotor
Impacto del Voltaje Desequilibrado
Cuando hay un desequilibrio de tensión, se produce un desequilibrio en la corriente del estator, lo que provoca un aumento de las pérdidas y una reducción del par neto del motor. Esto se traduce en:
- Aumento en la temperatura del devanado del motor.
- Disminución de la eficiencia operativa.
- Mayor desgaste y menor vida útil del motor.
Además, la corriente consumida por el motor debe ser equilibrada para mantener un rendimiento eficiente. Las características del par de velocidad cambian de manera adversa con el desequilibrio en la tensión, lo cual es crucial para la operación adecuada de los motores de inducción
[[3]](https://www.itztli.es/efecto-del-voltaje-desequilibrado-en-el-motor-de-induccion/).
Soluciones para Mitigar el Desequilibrio de Tensión
Para garantizar un rendimiento óptimo del motor de inducción, aquí hay algunas recomendaciones:
- Verificar y corregir el suministro de voltaje a tres fases para asegurarse de que estén balanceadas.
- Implementar dispositivos de monitoreo para detectar y alertar sobre desequilibrios de tensión.
- Realizar mantenimientos periódicos para identificar problemas de impedancia en los devanados.
FAQs sobre el Efecto del Voltaje Desequilibrado
¿Cómo afecta el desequilibrio de voltaje al rendimiento del motor de inducción?
El desequilibrio de voltaje incrementa la corriente total requerida por el motor, lo que causa un sobrecalentamiento y un aumento de las pérdidas en el sistema. Esto puede llevar al deterioro prématuro de los componentes del motor, disminuyendo su eficacia y vida útil[[2]](https://www.researchgate.net/publication/286095681_Efectos_del_desequilibrio_de_tensiones_sobre_la_operacion_del_motor_de_induccion_trifasico_Enfasis_en_la_caracterizacion_del_desequilibrio_de_tensiones_y_el_efecto_sobre_la_potencia_nominal).
¿Cuál es el límite aceptable de desequilibrio de tensión en motores de inducción?
Según la NEMA, un límite aceptable para el desequilibrio de tensión es generalmente del 1-2%. Sin embargo, es importante seguir las recomendaciones del fabricante y realizar revisiones regulares para mantener el rendimiento óptimo[[1]](https://red.uao.edu.co/server/api/core/bitstreams/65913d30-e6c9-4ec7-9ec3-08a257f43e73/content).
¿Qué medidas se pueden tomar para prevenir el desequilibrio de voltaje?
Las medidas preventivas incluyen el uso de transformadores adecuados, realizar análisis periódicos de la calidad de la energía y realizar la instalación eléctrica siguiendo las normativas para evitar variaciones en el suministro eléctrico.
Lantaron. ¡Muy interesante el artículo! La verdad es que el voltaje desequilibrado puede ser un verdadero dolor de cabeza. Hace un par de años, en mi trabajo, tuvimos una falla en el sistema eléctrico y el motor de inducción empezó a hacer ruidos raros. Al final, tuvimos que parar todo y llamar a un técnico, y resultó que el problema era el voltaje. Desde entonces, siempre estoy pendiente de las lecturas de voltaje. ¡La prevención es clave!
Balint: ¡Totalmente de acuerdo, Lantaron! El tema del voltaje desequilibrado es más serio de lo que parece. Recuerdo que una vez en mi casa, me di cuenta de que el ventilador estaba funcionando raro y, después de investigar, descubrí que el problema también era el voltaje. Desde esa experiencia, estoy como tú, siempre chequeando que todo esté en orden. ¡Nunca se sabe cuándo puede fallar algo!