A la hora de diagnosticar fallas relacionadas con el motor, más de la mitad del proceso consiste simplemente en aislar el problema. Siempre que haya un motor en funcionamiento, también hay una carga y algún tipo de alimentación del motor, que tiende cada vez más a tratarse de una unidad de velocidad variable (VFD). Así que, cuando surgen problemas, ¿cómo puede saber si se trata de la alimentación, del motor o de la carga? A continuación, le damos algunos consejos para que pueda diagnosticar el problema de forma rápida y sistemática.
Un buen punto de partida consiste en medir la corriente que consume el motor. En este contexto, cuando hablamos de motores, nos referimos a motores de inducción trifásicos. Los motores son cargas equilibradas: la corriente que consumen en cada fase debe ser prácticamente las mismas (inferior al 10%, según el cálculo que se indica en la tabla adjunta). Si no están equilibrados, podría deberse a un problema interno del motor (por ejemplo, al deterioro del aislamiento del estator) o podría ser el resultado del desequilibrio de la tensión. De modo que, si hay algún problema con el desequilibrio de la corriente, lo recomendable es realizar la medición del desequilibrio de la tensión (inferior al 3%) a la salida del VFD. Este cálculo sirve para el desequilibrio de la tensión o de la corriente.
Las mediciones del desequilibrio de la tensión y de la corriente se deben realizar en el lado por donde se alimenta el variador, ya que estos son muy sensibles al desequilibrio de la tensión, incluso más que los motores. Los variadores utilizan la tensión máxima de cada fase para cargar las baterías internas del condensador. Si alguna de estas fases es incluso un poco baja, entonces será difícil que el variador consuma corriente de dicha fase. Por tanto, el desequilibrio de la tensión producirá el desequilibrio de la corriente. Aunque el variador siga funcionando, el ciclo de carga de los condensadores y el período de protección de los mismos disminuirán en caso de caída de tensión.
Además de las mediciones del desequilibrio, también se deben comprobar las caídas de tensión entre conexiones sueltas. Esto se puede hacer con mediciones directas de la tensión o con termómetros infrarrojos. Las lecturas que son mucho más altas que la temperatura ambiente, o mucho más altas que otras fases, pueden indicar conexiones sueltas o defectuosas.
Consejos sobre alta y baja tensión del VFD
Los variadores tienen códigos de diagnóstico que identifican la causa del disparo. En general, se pueden clasificar como alta tensión, baja tensión o sobrecarga (sobrecorriente). Tenga en cuenta que los motores de arranque mecánicos solo tienen disparos de sobrecarga. Por tanto, no tienen que preocuparse por casos de alta o baja tensión.
¿Qué diferencia hay con los variadores?
Los variadores convierten la AC de las ondas senoidales en DC (sección del convertidor) y, posteriormente, vuelven a convertir la DC en AC (sección del inversor). Sin embargo, la AC que sale no es una onda senoidal. Se trata de una forma de onda especial conocida como señal modulada por ancho de impulso (PWM), en la mayor parte de los casos. Desde el punto de vista del motor, la PWM se acepta prácticamente como si fuera una onda senoidal. No obstante, vamos a centrarnos por ahora en los aspectos internos del variador, en concreto, en lo que se conoce comúnmente como enlace de DC.
El enlace de DC no es más que una batería del condensador, que incluye normalmente un inductor (reactor) de enlace de serie para el filtrado y la protección. El variador controla detenidamente el enlace de DC; la alta o baja tensión hace referencia a la tensión del enlace de DC.
La baja tensión puede originarse externamente a causa de caídas de tensión en la entrada del variador. La función de caídas y subidas en un analizador de calidad de la alimentación puede contribuir a identificar los problemas de baja tensión relacionados con la alimentación. Tambien se usan para este propósito los analizadores de firma de corriente (MCSA).
También pueden existir problemas internos con el reactor y/o el condensador del enlace de DC. En muchos vairadores, existen puntos de prueba para medir la tensión del enlace de DC. Para comprobar los condensadores, utilice la función min/máx de un multímetro digital o, de ser posible, la función de tendencia de un analizador de calidad de la energía o de un MCSA. Posteriormente, compruebe si la regulación de la tensión está dentro de las especificaciones del fabricante. Para comprobar el reactor, revise la forma de onda en ambos lados. No debería haber cambios.
A la hora de diagnosticar las fallas en un sistema, se tiende a considerar el variador o al controlador lógico programable como lo más susceptible a las caídas de tensión. El relevador de control con caja transparente suele ser con frecuencia el origen de los problemas relacionados con las caídas de tensión. Los estudios han demostrado que estos componentes de bajo costo son los primeros en fallar cuando se producen caídas de tensión. Por lo tanto, cuando diagnostique fallas relacionados con paradas intermitentes del sistema, no olvide examinar los circuitos de control externos.
La alta tensión puede ser indicio de problemas en los condensadores o en el reactor. También puede deberse a transiciones de tensión relacionadas con la alimentación. En un momento dado, las transiciones de cambio de los condensadores de la red de distribución se caracterizaban por causar disparos de alta tensión en los variadores.
La alta tensión también podría derivar de cargas regenerativas. Las cargas como grúas y ascensores devuelven tensión cuando frenan. La instalación de circuitos de frenado dinámicos tiene por objeto derivar esta energía del variador, donde, de lo contrario, se mostrarían como alta tensión en el enlace de DC.
Problemas como una instalación inadecuada pueden dar lugar a disparos de alta tensión. Los problemas de sobrecarga normalmente están relacionados con la carga y se abordan a continuación.
Perfil de carga
Para solucionar los problemas relativos a la interacción entre la carga y el motor, es necesario comprender la relación entre el par y la corriente. Un motor no es otra cosa que un dispositivo que convierte la energía eléctrica (corriente) en energía mecánica rotativa (par), a través de los mágicos efectos del magnetismo. Lo que una carga demanda de un motor es el par. Para efectos prácticos, este par es directamente proporcional a la corriente que consume el motor.
Esto tiene sentido completamente, porque todos sabemos que en los motores de velocidad constante, que incluyen todos los motores de arranque directo (con motores de arranque electromecánicos), la tensión es, o debe ser, estable, y la corriente es la variable. Cuando una carga demanda más par y corriente de lo que puede suministrar un motor, se produce una condición de sobrecarga. La sobrecarga producirá el sobrecalentamiento del motor. Los variadores del motor apagan el motor (y por lo tanto la carga) para impedir que se produzca un daño permanente del aislamiento del bobinado. La sobrecarga siempre depende del tiempo: una sobrecarga elevada disparará el motor en poco tiempo, mientras que, con un nivel más bajo de sobrecarga, el motor tardará más en dispararse.
Cuando querramos evaluar el impacto de una carga en el sistema del variador del motor, debemos medir la corriente que consume. Naturalmente, este consumo de corriente varía con el tiempo conforme varía la carga. La medición de la corriente durante un período de tiempo se denomina perfil de carga. En la creación de un perfil de carga, la función de registro de alimentación de un analizador de calidad de la energía resulta ideal para capturar una línea de tendencia del consumo de corriente (y también los kW, si así lo desea). Un cursor le permite identificar los valores de corriente en diferentes puntos de la línea de tendencia, junto con una marca temporal para tales puntos. No es necesario medir las tres fases del motor de inducción porque el motor es una carga equilibrada (?). Antes de crear un perfil de carga, mida primero el desequilibrio de la corriente para asegurarse de que el estado del motor sea bueno. Si lo que le preocupa son los disparos inesperados, mida la fase de alta tensión (una sobrecarga en una fase disparará las tres fases).
Al crear un perfil de carga, buscamos períodos de corriente especialmente altos en relación con el amperaje de la carga completa del motor. La información sobre el amperaje de la carga completa está disponible en la placa del motor.
Si existe un factor de servicio, el cálculo del intervalo se debe realizar en función del amperaje de la carga completa.
Mientras que la corriente alta es el principal problema, también hay que evitar la corriente baja. Un motor es más eficaz y tiene el mejor factor de potencia en el intervalo del 60% al 80% de su amperaje de carga completa. No hay una penalización inmediata por carga baja; el motor no se disparará. De hecho, muchos motores normalmente son demasiado grandes para la carga, sobre la teoría de que existe una menor probabilidad de que el motor se dispare por la sobrecarga. Sin embargo, como suele ser el caso, nada es gratis. En caso de carga muy baja, la compañía de energía le enviará una factura mayor.
Publicado en www.emb.cl
