Una de las protecciones más importantes de los motores de CA, son aquellas contra la operación del motor en condiciones desbalanceadas de voltaje y corriente.
El desbalance de voltaje se genera dentro de los sistemas industriales por conexión no balanceada de carga monofásica (alumbrado) y mal funcionamiento de Drives (controles de velocidad de motores), los cuales muchas veces a pesar de la degradación de los elementos de la sección de rectificación sigue funcionando correctamente en la sección de inversión y el usuario no se entera a menos que mida los parámetros de entrada y los sistemas de distribución de CFE (desbalances por conexión de transformadores monofásicos para uso comercial y residencial).
Cuando un motor opera con desbalance de voltaje, se genera sobrecalentamiento. Un pequeño desbalance de voltaje produce una gran cantidad de corriente de secuencia negativa (corriente que produce par inverso y excesivo calentamiento en el rotor). Un desbalance de 5% en el voltaje de alimentación produce corriente de secuencia negativa en el estator igual a 30% de la corriente de plena carga, esta situación genera un incremento de temperatura de entre 40% y 50% y su correspondiente disminución de la vida útil.
El grado extremo de desbalance en un motor se genera cuando se pierde una fase de la alimentación. En estas condiciones, un motor trifásico es incapaz de arrancar. Si la pérdida de fase ocurre durante la operación del motor, las dos fases energizadas incrementan su corriente por encima de la nominal.
Muchos motores, especialmente los de alta potencia, pueden ser seriamente dañados por calentamiento generado por desbalance de corriente, aún cuando las corrientes en el estator sean lo suficientemente bajas para no ser detectadas por la protección de sobrecarga (el factor de servicio estándar para motores de gran capacidad es de 1.00). La recomendación para la aplicación de la protección de desbalance en motores es en aquellos sistemas donde se tiene distribución protegida por fusibles (se funden de manera individual) o donde se tienen cuchillas (switches) de potencia que por fallas mecánicas tengan la posibilidad de no cerrar en 3 fases al energizar los circuitos que alimentan.
La recomendación general es “incluir” la protección contra desbalance para motores con capacidades iguales o mayores que 750 KW (1000 HP) en media tensión y en baja tensión en motores que se consideren críticos para la continuidad de la operación del proceso.
En la industria todavía existen muchos centros de control de motores de media tensión, en los cuales los motores están protegidos con relevadores de sobrecarga bimetálicos convencionales, los cuales no tienen capacidad para proteger contra el desbalance, poniendo seriamente en riesgo la integridad de los motores. Para estos casos se recomienda una actualización con relevadores digitales de protección de motores, lo mismo para aquellos motores de baja tensión que sean críticos para la continuidad de la operación del proceso y que no cuenten con estas protecciones.
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ESTÁNDAR DE REFERENCIA:
- IEEE Std 3004.8™-2016 Recommended Practice for Motor Protection in Industrial and Commercial Power Systems.
ACERCA DEL AUTOR:
Ing. Fernando Pérez Ross
Director de operaciones
Analista senior de sistemas eléctricos industriales.