Instalación y mantenimiento de motores de BT

 

En todos los casos, el motor debe instalarse y mantenerse según el libro de instrucciones que se adjunta en la entrega del motor. Las instrucciones de instalación y mantenimiento de este post tienen por objeto servir sólo como guía.

1.- Recepción del motor

1.1.- Es importante inspeccionar el motor durante la entrega por si han habido daños durante el transporte. En caso afirmativo, se deberá informar inmediatamente al agente de ventas.

1.2.- Es necesario comprobar todos los datos de la placa de características, especialmente la tensión y la conexión del bobinado (Y o ∆).

1.3.- Se eliminaran los bloqueos para el transporte, si existen, y se hará girar el eje manualmente para comprobar que gira sin dificultades.

2.- Comprobación de la resistencia de aislamiento

Antes de poner en servicio el motor o cuando se crea que hay humedad en el devanado, se medirá la resistencia de aislamiento.

La resistencia, medida a 25° C, debe ser mayor que el valor de referencia, en el cual,

Donde:

U = tensión en Voltios;

P = potencia de salida, en kW 

ATENCIÓN

Los devanados deben ser descargados inmediatamente después de la medición de aislamiento para evitar riesgos de descarga eléctrica.

El valor de referencia de la resistencia de aislamiento debe reducirse a la mitad por cada 20° C de aumento de la temperatura ambiente.

Si no se alcanza el valor de la resistencia de referencia, el devanado estará demasiado húmedo y deberá secarse al horno a 90 °C durante 12-16 horas, seguido de 105 °C durante 6-8 horas. Nota: los tapones de drenaje, si los hay, deben sacarse siempre antes del secado al horno.

Si la humedad es causada por agua marina, deberá bobinarse de nuevo el devanado.

3.-  Par de apriete en los bornes

El material de la carcasa y el tratamiento de la superficie del motor afectan al par de apriete.

4.-  Utilización

4.1.- Condiciones de trabajo

Los motores están diseñados para utilizarse en aplicaciones de accionamiento industrial.

La gama de temperatura ambiente normal es de –25° C a + 40° C.

La altitud máxima es de 1000 m por encima del nivel del mar.

4.2.- Seguridad

Todos los motores deben instalarse y manejarse por personal cualificado, familiarizado con todos los requisitos de seguridad relevantes. La seguridad y el equipo de prevención de accidentes requerido por las normas locales de sanidad y de seguridad deben estar siempre presentes en los lugares de montaje y de funcionamiento.

ATENCIÓN

Los motores pequeños conectados directamente a interruptores térmicos pueden arrancar automáticamente.

4.3.- Prevención de accidentes

Nunca debe subirse encima de un motor. Para evitar quemaduras, nunca debe tocarse la carcasa durante el funcionamiento del motor. Es posible que en algunos casos existan instrucciones especiales para ciertas aplicaciones de motores especiales (por ejemplo, suministro de convertidor de frecuencia). Utilice siempre cáncamos de elevación para levantar el motor.

5.-  Manejo

5.1.- Almacenamiento

• Los motores siempre deberían almacenarse en seco, en un ambiente sin vibraciones y sin polvo.

• Las superficies mecanizadas sin protección (salidas de eje y bridas) deberían ser tratadas con un anticorrosivo.

• Es recomendable hacer girar los ejes periódicamente manualmente para evitar pérdidas de grasa.

• Es preferible que las resistencias calefactoras, si existen, estén conectadas. Las características de los condensadores electrolíticos, si existen, para motores monofásicos, necesitarán una “revisión” en caso de que se almacenen durante más de 12 meses.

5.2.- Transporte

Los motores equipados con rodamientos de rodillos cilíndricos y/o de bolas de contacto angular deben llevar un bloqueo durante el transporte.

5.3.- Pesos de los motores

El peso total de los motores con el mismo tamaño de carcasa puede variar según la potencia, la disposición de montaje y los elementos especiales añadidos.

En la placa de características de cada motor se encuentran los datos sobre el peso mucho más exactos.

6.- Anclajes

Los usuarios son responsables de preparar el anclaje para los motores

El anclaje debe ser liso, plano y, si es posible, sin vibraciones. Por lo tanto, se recomienda un anclaje de cemento. Si se utiliza un anclaje de metal, éste debería tratarse con un anticorrosivo.

El anclaje debe ser suficientemente firme como para soportar las fuerzas que puedan aparecer en caso de un cortocircuito trifásico. El par de cortocircuito es básicamente una oscilación sinusoidal amortiguada y, por lo tanto, puede presentar tanto valores positivos como negativos. El esfuerzo sobre el anclaje puede calcularse con la ayuda de las tablas de datos del catálogo del motor y con la fórmula siguiente:

Donde:

F = esfuerzo por lado, en N (Newton)

G = aceleración gravitacional, 9,81 m/s²

M = peso del motor, kg

T max = par máximo, Nm

A = distancia lateral entre los agujeros en las patas del motor, m

La dimensión se toma del dibujo de dimensiones, expresada en metros.

Es conveniente medir los anclajes para suministrar un espacio de resonancia suficientemente grande entre la frecuencia natural de la instalación y cualquier frecuencia de interferencia.

6.1 Pernos de anclaje

El motor debe quedar asegurado con pernos de anclaje o con una placa base. Los motores para accionamiento de correas deberían montarse sobre raíles tensores.

Los pernos de anclaje están ajustados a los pies del motor una vez se han insertado los tornillos en los agujeros taladrados para dicho propósito. Los pernos deben sujetarse a las patas correspondientes con una galga de 1-2 mm entre el perno y la pata; véase las marcas en los pernos y en las patas del estátor. Se colocará el motor sobre los cimientos y se alineará el acople. Con un nivel se comprobará que el eje esté horizontal. La altura de la carcasa del estátor puede ajustarse con tornillos o con galgas. Cuando se esté bien seguro que el alineamiento es correcto, se fijaran los bloques.

7.- Alineación de acople

Los motores deben alinearse siempre con precisión. Esto es especialmente importante en el caso de motores con acople directo. Un alineamiento incorrecto puede conducir a un fallo de los rodamientos, a vibraciones e incluso a una rotura del eje. En caso de un fallo de los rodamientos o si se detecta vibraciones, deberá comprobarse inmediatamente la alineación.

La mejor manera de conseguir una alineación correcta es montando un par de comparadores como muestra la figura 2. Los calibradores se colocan en medio acople e indican la diferencia entre las mitades del acople, tanto axial como radialmente. Haciendo girar lentamente los ejes y observando al mismo tiempo la lectura del calibrador, se obtiene una indicación de los ajustes que hay que hacer.

Las mitades de los acoples deben ajustarse de manera que queden sueltas para que puedan seguirse las unas a las otras al girar.

Para determinar si los ejes están paralelos, hay que medir con un calibrador la distancia X entre los bordes externos de las mitades del acople en un punto de la periferia, Figura 1. Después hay que hacer girar ambas mitades juntas a 90°, sin cambiar las posiciones relativas de los ejes, y hacer una nueva medición exactamente en el mismo punto. Hay que medir la distancia de nuevo después de una rotación de 180° y 270°. Para tamaños de acople normales, la diferencia entre la lectura más alta y la más baja no debe exceder los 0,05 mm.

Para comprobar que los centros del eje están directamente encarados el uno con el otro, hay que colocar una regla de acero en paralelo con los ejes en la periferia de una mitad del acople y después medir el intersticio entre la periferia de la otra mitad y la regla en cuatro posiciones para comprobar el paralelismo. La diferencia entre la lectura más alta y la más baja no debe exceder los 0,05 mm. Para la verificar la exactitud de montaje del acoplamiento: comprobar que la separación b sea inferior a 0,05 mm y que la diferencia entre a1 y a2 sea también inferior a 0,05 mm Ver figura 3.

Al alinear un motor con una máquina cuya carcasa alcance una temperatura distinta a la del motor en servicio normal, habrá que establecer una tolerancia para la diferencia de altura del eje que resultará de la expansión térmica distinta. Para el motor, el aumento de altura es de un 0,03% de la temperatura ambiente para temperaturas de trabajo a plena potencia. Las instrucciones de montaje de los fabricantes de bombas, reductores, etc., a menudo establecen el desplazamiento vertical y lateral del eje a temperatura de trabajo. Es importante tener en cuenta esta información para evitar vibraciones, así como otros problemas de servicio.

Figura 1: Comprobar la desviación angular

Figura 2: Utilizar calibradores para la alineación

Figura 3: Montaje de acoplamiento o polea

7.2.1.- Montar poleas y mitades de acoplamiento

En el momento de montar poleas y mitades de acoplamiento hay que prestar una especial atención para no dañar los rodamientos. Nunca hay que forzarlas al colocarlas en su sitio o al levantarlas.

La mitad de un acoplamiento o una polea que se monta por empuje en el eje, puede empujarse con la mano hasta la mitad de la longitud del eje. Para volver a colocarla en su sitio totalmente en el resalte del eje será necesario un instrumento especial o un tornillo totalmente roscado, una tuerca y dos piezas planas de metal.

Figura 4: Montar una polea con un tornillo totalmente roscado, una tuerca

y dos piezas planas de metal. 

8.- Raíles tensores

Los motores para accionamiento de correas deben montarse en raíles tensores tal como muestran las figuras 5 y 6. Los raíles tensores deben colocarse horizontalmente en el mismo nivel. Después hay que colocar el motor en los raíles tensores encima de los cimientos y alinearlos de manera que el punto medio de la polea del motor coincida con el punto medio de la polea de la máquina accionada. Comprobar que el eje del motor está en posición paralela con el eje del accionamiento y tensar la correa según las instrucciones del suministrador. No se deberá sobrepasar las fuerzas máximas de la correa (es decir, las cargas de los rodamientos radiales) establecidas en catálogo del producto. El raíl tensor más cercano a la correa debe colocarse de manera que el perno tensor esté entre el motor y la máquina accionada. El perno del otro raíl tensor deberá estar en el lado.

Después de la alineación, se ajustaran los tornillos de fijación de los raíles.

ATENCIÓN

No se ejercerá un exceso de tensión sobre las correas. Una tensión excesiva de las correas puede dañar los rodamientos y causar roturas del eje.

Figura 5: Posiciones de los raíles tensores para

accionamiento por correas

Figura 6: Con accionamiento por correas, los ejes

deben estar en paralelo y las poleas en

línea recta 

9.- Montaje de rodamientos

Siempre hay que prestar especial atención a los rodamientos. Los rodamientos deben montarse por calentamiento o con herramientas especiales para tal propósito y deben quitarse con extractores.

Cuando sea necesario colocar un rodamiento en un eje, se puede utilizar un montaje en frío o en caliente. El montaje en frío sólo es adecuado para rodamientos pequeños y para rodamientos que no ejerzan una fuerte presión sobre el eje. Para el montaje en caliente y en caso de que haya una interferencia entre el rodamiento y el eje, primero habrá que calentar el rodamiento en un baño de aceite o con un calentador especial.

Después habrá que colocarlo con presión sobre el eje con un manguito que se ajuste al anillo interior del rodamiento. No deben calentarse los rodamientos engrasados de por vida, los cuales tienen por lo general tapetas.

10.- Engrase

La fiabilidad es un asunto vital en cuanto a los intervalos de lubricación de los rodamientos.

10.1.- Intervalos de lubricación y cantidades de grasa

Como guía, es posible conseguir una lubricación suficiente para las duraciones que se indican en el apartado 10.2, Los intervalos de lubricación se basan en una temperatura de funcionamiento de los rodamientos de 80 °C (temperatura ambiente de +25 °C).

¡ATENCIÓN!

Un aumento de la temperatura ambiente eleva correspondientemente la temperatura de los rodamientos. Los valores de los intervalos deben reducirse a la mitad en caso de un aumento de 15 °C en la temperatura de los rodamientos y pueden doblarse en caso de una reducción de 15 °C en la temperatura de los rodamientos.

En caso de funcionamiento a mayor velocidad, por ejemplo en las aplicaciones con convertidor de frecuencia, o velocidades más bajas debidas a la carga elevada, se necesitarán intervalos de lubricación más cortos.

¡ADVERTENCIA!

No debe sobrepasarse la temperatura máxima de funcionamiento de la grasa y de los rodamientos, que es de +110 °C.

No se debe superar la velocidad máxima de diseño del motor.

10.1 Motores con rodamientos permanentemente engrasados

Normalmente los motores hasta el tamaño de carcasa 180 están equipados con rodamientos lubrificados de por vida de tipo Z o 2Z.

10.2.- Guías para la duración del rodamiento:

Las horas de funcionamiento para los rodamientos lubricados de por vida con temperaturas ambiente de 25 y 40 °C son:

 

Estos datos son válidos hasta los 60 Hz

10.2 Motores con sistema de engrase

Hay que engrasar el motor cuando están en funcionamiento. Si el motor está equipado con un tapón de engrase, habrá que quitarlo temporalmente durante el engrase o permanentemente en caso de un engrase automático. Si el motor está equipado con una placa de lubrificación, habrá que utilizar los valores dados o utilizar los valores indicados en las tablas siguientes:

Estas tablas están preparadas para motores montados horizontalmente.

Se reducirá a la mitad los valores de la tabla para motores en disposición vertical. Si el motor está equipado con una placa de información de engrase, habrá que seguir los valores establecidos en dicha placa.

11.- Guía de nivel de fusibles

Fuentes:

ABB: Guía del motor

ABB: Motores de baja tensión

Manual de instalación, funcionamiento, mantenimiento y seguridad

Cálculo de la corriente de conexión o magnetización de un transformador

 

A continuación se indican algunas consideraciones acerca de la evaluación de la intensidad de magnetización (inrush current) de un transformador.

En la disposición normal de una instalación MT/BT, el fenómeno descrito a continuación se produce en la puesta en servicio del transformador y repercute en el dispositivo de protección en la parte de MT.

Al utilizar los datos mostrados en las Tablas 1 y 2 siguientes y con la ayuda del diagrama de la Figura 1, se ilustra un método apropiado para definir el retraso mínimo necesario para evitar desconexiones no deseadas y reiteradas  inmediatamente después de la conexión del transformador. Para más detalles sobre este problema se recomienda la lectura del siguiente artículo:  “Corriente transitoria de conexión o magnetización de Transformadores”

Figura 1

Tabla 1: Transformadores en baño de aceite

Tabla 2: Transformadores secos encapsulados

Donde

S_nTR:  es la potencia asignada de los transformadores;

ip _arranque: es la corriente de conexión de los transformadores;

I_1nTR: corriente asignada del primario de los transformadores;

𝛕_arranque:  constante de tiempo de la corriente de conexión.

El diagrama de la Figura 1 muestra la curva que separa el rango de la posible desconexión (a la izquierda de la curva) de una protección genérica que no garantiza la desconexión (a la derecha de la curva).

t_r = ajuste del retraso

I'_r = umbral de ajuste (valor principal)

Ejemplo: 

Tomando como ejemplo un transformador en baño de aceite con potencia asignada SnTR = 630 kVA y tensión asignada del primario V1n = 10 kV, el cálculo de la intensidad nominal del primario da un valor de I1nTR = 36,4 A.

En relación con la potencia asignada SnTR del transformador, los valores correspondientes a 

ki = 11 y tarranque = 0,30 s pueden leerse en la tabla.

A partir de la definición de ki puede obtenerse el valor máximo de la corriente de arranque ip arranque = 36,4 · 11 = 400 A.

Al suponer un umbral de ajuste para la protección del primario I'r = 40 A se obtiene

correspondiente en la curva al valor:

de donde se obtiene t_r = 1,82 · 0,30 = 0,546 s que representa el retraso mínimo para la protección de MT para evitar disparos no deseados.

 

Disyuntores de Alta Tensión: Constitución y tipos

 

Diferencias con los disyuntores de baja tensión

·    Los disyuntores de AT no tienen relés de protección o relés de protección integrados, solo funcionan al recibir una orden eléctrica externa, manual o automática, la selectividad se obtiene por decalage de las órdenes.

·    Su energía de maniobra es normalmente suministrada por una fuente externa (eléctrica o neumática) y almacenada en los mecanismos de mando.

·   Tienen normalmente varios órganos de corte en serie y, a veces, elementos auxiliares en paralelo con sus contactos principales.

·       No son limitadores.

Constitución

Cualquiera que sea la técnica de corte utilizada, siempre encontramos los siguientes elementos:

• ·         Las cámaras de corte:

Cada una de ellas incluye un contacto fijo y un contacto móvil, un dispositivo de control de arco y elementos para el paso de la corriente permanente.

No sería económico desarrollar un modelo de cámara de corte para cada combinación de valores de tensión, de corriente permanente y de corriente de cortocircuito. Además se necesitaría para comprobar su capacidad de corte, considerables medios de ensayo, o incluso inasequibles. Por lo tanto, este problema, ha llevado a los fabricantes a diseñar elementos de base y combinarlos para satisfacer sus necesidades.

Es posible, en particular, ensamblar cámaras de corte en serie en cada polo con la condición de:

o   sus maniobras sean simultáneas (o como mucho unos milisegundos de diferencia),

o   la tensión sea repartida juiciosamente entre ellas.

o   Cuando las capacidades naturales son insuficientes, se pueden agregar condensadores en paralelo con las cámaras. La figura 1 da un ejemplo de capacidades de un disyuntor con dos cámaras por polo. En caso de cortocircuito, el terminal "aguas abajo" está puesto a tierra. Sin condensadores, la primera cámara soportaría el 71 % de la tensión total del polo. Con condensadores de 400 pF, solo soportaría el 53 %;

• ·         Los elementos aislantes entre circuitos principales respectivos y entre estos y tierra;
• ·        un mecanismo de control que permita operar los contactos y accesorios de maniobra desde un mando local y a distancia.

El orden de magnitud de las duraciones de la operación es: 20 a 50 milisegundos en la apertura, 80 a 150 milisegundos en el cierre.

El tamaño varía mucho con la tensión. Para un disyuntor de 245 kV:

o   altura: unos 3 m + 2,5 m del chasis,

o   longitud: aproximadamente 2,5 m,

o   distancia entre ejes de fases: aproximadamente 4 metros (figura 2)

Figura 1: capacidades naturales y aditivas repartiendo la tensión entre dos cámaras en serie.

Figura 2: Disyuntor de 245 kV en SF6

Tipos de disyuntores de alta tensión

En AT se utilizan diferentes medios de extinción del arco.

●  Uno de los tipos más antiguos es el disyuntor de aceite: la corriente es suministrada por pasatapas con contactos inmersos en un tanque lleno de aceite. Bajo la acción del arco, una parte del aceite se volatiliza y los gases bajo la presión así obtenida enfría el arco. Para distinguirlos a menudo se les llama: Disyuntores de gran volumen de aceite. En proceso de desaparición, excepto en los EE. UU. (ver fig. 3).

Figura 3: Disyuntor de gran volumen de aceite 72 kV.

●    Para reducir la cantidad de aceite al mínimo (por problemas de seguridad), los fabricantes ubicaron los contactos en una envolvente aislante; a este tipo de disyuntor, con polos separados, se les llamó de pequeño volumen de aceite o disyuntor de reducido volumen aceite (DVHR). Todavía es muy utilizado principalmente para poderes de corte moderados (ver fig. 4).

Figura 4: Disyuntor de pequeño volumen de aceite 72 kV

●    Otra técnica muy utilizada son los disyuntores "neumáticos" (o de "aire comprimido"): al menos uno de los contactos es hueco y conectado a un tanque de aire comprimido (15 a 50 bares); cuando los contactos se separan, el arco es "soplado" por la corriente de aire. Por lo tanto, es necesario instalar, con cada disyuntor o al menos en cada posición, una estación compresora de aire. Estos disyuntores suelen utilizar resistencias insertadas por un corto tiempo entre sus contactos para facilitar determinados tipos de cortes.

Su activación es ruidosa. Estos disyuntores se fabrican cada vez menos, en beneficio de los interruptores automáticos en SF6 (ver figura 5).

Figura 5: Disyuntor de aire comprimido 420 kV.

●  Desde la década de 1960, el gas hexafluoruro de azufre (SF6) es el más utilizado para el corte del arco:

o   un primer tipo de realización fue muy parecido a los disyuntores de aire comprimido: la reserva de gas entre 15 y 20 bares enfría los contactos, pero en lugar de rechazar los gases hacía el exterior, se almacenan en un tanque a baja presión (1 a 4 bares). Este tipo permite lograr un alto rendimiento de ruptura, pero su realización mecánico-neumática es bastante compleja;

o   el tipo más expandido se denomina "de auto-soplado” o de simple presión (presión estática de 3 a 8 bares): en su desplazamiento, el contacto móvil comprime el gas en una cámara de la que solo puede salir para entrar en la zona entre contactos (Figura 6).

o   Otros tipos de disyuntores que utilizan el corte en el vacío han surgido más tarde pero para tensiones por debajo 170 kV. (se necesitan vacíos mayores de 10^-4 torr).

Figura 6: Disyuntor en SF6. Modelo con dos cámaras de corte.

1: Cámara de corte, 2: Contacto fijo, 3: Contacto móvil, 4: Condensador, 5: Acoplamiento

6: Guía, 7: Biela, 8: Carter, 9: Aislador soporte, 10: Biela aislante, 11: Recinto de resortes

12: Resortes, 13: Pistón, 14: Acumulador de aceite a alta presión, 15: Depósito auxiliar

16: Cuadro de mando, 17: Chasis, 18: Manóstato, 19: Relé hidráulico

Métodos para la detección y diagnóstico de fallos en motores eléctricos (y Parte 3ª)

 

Detección de asimetrías rotóricas mediante el estudio del flujo axial de dispersión en el dominio de la frecuencia

Tal y como se indicó anteriormente, cuando una barra del rotor de un motor de inducción rompe se produce una importante distorsión del campo magnético en torno a la avería. Este proceso modifica tanto el nivel como el contenido en armónicos del flujo axial de dispersión. Vas Peter presentó una serie de expresiones matemáticas en las que se recogen las frecuencias del flujo axial que deben ser sometidas a examen para determinar la presencia de asimetrías rotóricas (tabla II).

Tabla II. Frecuencias del flujo axial relacionadas con los fallos del rotor

Con el fin de mostrar la aplicación práctica del procedimiento a continuación se presentan una serie de resultados obtenidos en laboratorio, sobre motores de BT. Los rotores de los motores sometidos a examen fueron extraídos del motor y las barras rotóricas seccionadas intencionadamente hasta llegar a un total de 6 barras rotas. En la figura 14 se puede observar el estado final del rotor de uno de los motores. 

Fig. 14. Rotor de un motor sometido a una prueba experimental.

A continuación se pueden ver varios espectros de flujo axial, medidos en diferentes rangos de frecuencia y para distintos niveles de avería. En ellos se observa como un buen número de armónicos incrementan sus amplitudes con el nivel de fallo.

Las pruebas experimentales realizadas demostraron que el flujo de dispersión es más sensible que la corriente al agrietamiento o rotura de barras, ya que para el mismo nivel de fallo: media sección de barra rota, el incremento de amplitud que experimentaron los armónicos del flujo fue superior al de la corriente.

Por otro lado, la presencia de cargas con pares pulsantes afecta de forma menos acusada al flujo ya que el origen de éste no está tan directamente relacionado con la evolución del par del motor como ocurre con los armónicos laterales de la corriente (figs. 15, 16 y 17).

Fig. 15. Espectro de flujo axial entre 53 y 103 Hz con el motor trabajando a plena carga.

Fig. 16. Espectro de flujo axial entre 103 y 153 Hz con el motor trabajando a plena carga.

 

Fig. 17. Espectro de flujo axial entre 153 y 203 Hz con motor trabajando a plena carga.

Detección de asimetrías rotóricas mediante el estudio del par eléctromagnético en el dominio de la frecuencia

El par electromagnético de un motor eléctrico es una de las variables que más información contiene sobre el estado interno de la máquina, ya que está generado directamente por su campo magnético y por la corriente. Por este motivo, es lógico pensar que la influencia de las averías sobre este parámetro sea más acusada que sobre las corrientes de alimentación u otras variables.

En un estudio realizado en la Universidad de Oviedo se determinaron las componentes frecuenciales existentes en el par motor de una máquina sana las cuales respondían a la siguiente expresión: 

Expresión que debidamente analizada lleva a la conclusión de que las componentes de frecuencia que deben aparecer en una máquina sana son las siguientes: múltiplos de la velocidad de giro del motor, doble de la frecuencia de alimentación y combinaciones de las dos anteriores.

Conocidas estas frecuencias, es fácil aplicar el procedimiento de diagnóstico, ya que la aparición de nuevos armónicos de frecuencias distintas de las anteriores debe estar directamente relacionada con la existencia de alguna avería.

El principal inconveniente que presenta el empleo del par electromagnético o el par mecánico en la detección de fallos es la dificultad que parece entrañar su medida. Sin embargo, si se utilizan las transformaciones de Park es posible llegar a calcular por integración de las tensiones y corrientes de alimentación del motor su par interno:

 

Dónde

i_d, i_q son las corrientes según los ejes d y q del molor

Ψ_d, Ψ_q  son los enlaces de flujo totales según los ejes d y q

P es el número de pares de polos.

Por otro lado, los enlaces de flujo pueden calcularse según las siguientes ecuaciones:

 

En las cuales U_d y U_q son las tensiones según los ejes d y q.

Todos los cálculos anteriores, conducentes a la determinación del par interno de la máquina, se pueden realizar mediante equipos comerciales: las unidades de visualización de vectores incorporan habitualmente una opción de cálculo del par electromagnético. Además, existen circuitos integrados comerciales capaces de realizar la transformación de Park. Por tanto, la medición de este nuevo parámetro es no invasiva y relativamente sencilla, ya que se puede llevar a cabo con el motor en funcionamiento a partir de sus tensiones y corrientes de alimentación.

Una vez que se han visto los principios básicos sobre el par electromagnético se pasará a mostrar una serie de resultados experimentales que demuestran su validez para la detección de asimetrías rotóricas. En la siguientes figuras se presentan los espectros de un motor con tres niveles de avería diferentes: motor sano, media barra rota y una barra rota. En ellas se puede observar como el par presenta una excelente sensibilidad a la presencia de asimetrías rotóricas, produciéndose incrementos importantes en los armónicos de frecuencias (1±2S)f, donde fr es la velocidad de rotación del motor expresada en Hz. De hecho, existe una importante similitud con la corriente en el comportamiento del par ante averías en el rotor, siendo su única diferencia una mayor sensibilidad (fig. 18).

Fig. 18. Espectro de par de un motor de inducción sometido a diferentes grados de asimetría rotórica.

 

FUENTES:

Grupo de investigación en el diagnóstico de Maquinas Eléctricas, Universidad de Oviedo (Manés F. Cabanas, Manuel G. Melero, Gonzalo A. Orcajo, José Manuel C. Rodriguez, Francisco R. Raya)

ABB Service Delegación de Asturias (Juan S. Sariego)