¿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.
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