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Consejos técnicos

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En ALL-TEST Pro estamos comprometidos con brindarle lo más reciente en información y conocimientos de pruebas de motor.

Cuando se detecta una falla de bobinado desde el centro de control del motor o una desconexión utilizando MCA, se debe llevar a cabo una prueba en el motor, ya que las mediciones del análisis del circuito del motor de Test Value Static, el ángulo de fase y la respuesta de corriente/frecuencia & el aislamiento a tierra pueden detectar fallas del cable también.

Si las pruebas de bobinado salen bien en el motor, entonces el cable tiene una falla; si la prueba mejora pero la falla persiste, entonces es una falla tanto del cable como del bobinado; y si la prueba muestra los mismos resultados en el motor, la falla está en el bobinado del estator.

De energized Bench Testing in place

El enfoque multitecnológico para los diagnósticos de motor significa que está utilizando diferentes tecnologías que se complementarán y validarán entre sí. Un ejemplo es que su técnico de vibración sospecha de un posible problema en el rotor en una aplicación crítica, pero el costo de reemplazarlo implica un apagado general en la producción, y en este caso el costo del motor es pequeño en comparación con los costos incurridos por el apagado.

En una situación como esta, muchas personas se rehusarían a tomar la decisión de un reemplazo, porque si el diagnóstico está equivocado, el costo será demasiado alto. Por lo tanto, este motor puede hacerse funcionar hasta que falle, debido a la incertidumbre del diagnóstico. En este caso, para poner el enfoque multitecnológico en práctica, utilice el análisis de firma eléctrica (prueba energizada) para confirmar o descartar los hallazgos preliminares (falla del rotor). Si el eje del motor instalado puede girar o si la carga se desconecta rápidamente, entonces se puede llevar a cabo una prueba de Motor Circuit Analysis (desenergizada) para evaluar la condición del rotor, del estator y de las conexiones. Al utilizar el enfoque multitecnológico, tendrá más confianza en sus hallazgos y, por lo tanto, un nivel más alto de certidumbre de que ha determinado las fallas reales.

Multi-Technology Approach to Motor Diagnostics

El aislamiento del bobinado se degrada con el tiempo. MCA™ (Motor Circuit Analysis) detecta estas fallas en desarrollo de forma muy oportuna. La detección temprana de estas fallas permite realizar acciones correctivas antes de que se conviertan en catastróficas y resulten en una reconstrucción importante o incluso en un reemplazo.

Estas fallas del bobinado interno son el principio del fin de la mayoría de los motores.Utilizar Motor Circuit Analysis (MCA™) puede ayudarle a identificar estos tipos de fallas del bobinado interno. MCA™ es un método de prueba desenergizada que puede iniciarse desde el centro de control del motor (MCC) o directamente en el motor.

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Para un técnico que evalúa un motor, un megaohmímetro es como el medidor de presión sanguínea para un médico. Es una medición que tiene que hacer. Proporciona información importante, y cuando algo está mal, está mal. Pero es una prueba dimensional que evalúa sólo la integridad del sistema de aislamiento a tierra. Por sí misma, no proporciona suficiente información para diagnosticar el estado general del motor. Una lectura de megaohmios alta no descarta problemas eléctricos en el motor más de lo que una lectura de presión sanguínea normal descarta enfermedades graves.

Además, una prueba de megaohmios no detectará fallas entre giros en el bobinado ni conexiones defectuosas, puede fallar al detectar una falla abierta y no se ve afectada por problemas en el rotor. Entonces, ¿debe medir la resistencia del aislamiento? Por supuesto, pero debe tener en cuenta que hay mucha más información que es necesaria para evaluar el estado eléctrico del motor. Combinar la resistencia del aislamiento con otras pruebas basadas en CA tales como Motor Circuit Analysis puede ofrecerle un panorama completo del estado eléctrico del motor, ya sea para solución de problemas o supervisión de la condición del motor.

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En los motores de inducción de CA, las fallas del bobinado pueden comenzar y terminar como cortos de giro y bobina que no hacen corto a través del aislamiento del muro a tierra, independientemente de la causa raíz de la falla. Por lo tanto, si sólo está realizando una prueba de aislamiento a tierra, entonces no detectará estos tipos de fallas. Las pruebas de aislamiento a tierra sólo detectan las rutas de resistencia entre el núcleo del estator y los conductores adyacentes al núcleo del estator.

Motor Circuit Analysis (MCA™) es una prueba desenergizada y no destructiva que evalúa la condición de las conexiones del motor, del estator y del rotor. Las pruebas de MCA™ pueden ser realizadas desde el lado de salida del arrancador del motor o de la dirección del motor, por lo que no se necesita abrir y desconectar los cables de fase en el motor para propósitos de pruebas de rutina.

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Un ohmímetro se utiliza para medir la resistencia eléctrica entre dos puntos. Un microhmímetro se utiliza para medir circuitos de resistencia baja. Un megaohmímetro se utiliza para medir circuitos de resistencia alta. La unidad de medición para la resistencia es un ohmio.

Al probar motores eléctricos, es útil conocer la resistencia de aislamiento entre los bobinados del motor y el marco a tierra. Este valor normalmente estará dentro del rango de las decenas, centenas o millones de ohmios.

Sin embargo, las fallas de bobinado del motor también pueden ocurrir dentro del bobinado y no se pueden detectar utilizando un megaohmímetro o un microhmímetro. Para estos tipos de pruebas, se deben utilizar otros tipos de instrumentos, tales como los probadores de motor desenergizados portátiles y ligeros ofrecidos por ALL-TEST Pro.

ALL-TEST Pro proporciona instrumentos de prueba portátiles y operados con batería diseñados para evaluar el estado eléctrico completo del motor. Esto incluye la detección de cortocircuitos en desarrollo de bobina a bobina, giro a giro y fase a fase antes de que se vuelvan catastróficos. Estos instrumentos mejorarán la eficiencia de la solución de problemas, el programa de mantenimiento de su motor eléctrico y le ayudarán a evitar cortes de producción no planificados.

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Cuando un programa de pruebas de motor de MCA desenergizadas se implementa, no es raro que entre un 10 y un 30 % de los sistemas de motor probados muestren una o más condiciones de alarma cuando se realizan las pruebas desde la salida del arrancador del motor o en la dirección del motor. Cuando un sistema de motor se encuentra en una condición de alarma, esto no necesariamente significa que el motor fallará o que debe detenerse inmediatamente, sino que los valores medidos han excedido los límites predeterminados.

Una de las primeras consideraciones debe ser la criticidad del motor. Obviamente, los motores más críticos deben tener mayor prioridad que los motores menos críticos. La segunda consideración es el tipo y la ubicación de la alarma (¿se relaciona con las conexiones, el cable, el bobinado del motor, etc.?).

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Nuestro último consejo de análisis de datos de MCA dice que no es raro, para usuarios nuevos que empiezan un programa de pruebas de motor de MCA, que entre un 10 y un 30 % de los sistemas de motor probados muestren alguna condición de alarma. Es importante tener en cuenta que un sistema de motor que muestra una condición de alarma no debe ser condenado (y tampoco se debe reemplazar el motor) si la prueba fue realizada desde el centro de control del motor (salida del arrancador del motor o dirección del motor). Las conexiones y los cables del motor entre el punto de prueba y el motor mismo pueden ser la causa raíz de la alarma.

Por lo tanto, el siguiente paso es realizar otra prueba en el siguiente punto de conexión, ya sea una desconexión o en el motor mismo, con los cables de la fase entrante desconectados. Si la condición de alarma se borra, entonces el problema está más arriba del punto de prueba. Si la alarma persiste, entonces está en el motor. Finalmente, los resultados de prueba no repetibles se deben considerar como sospechosos e investigar más a fondo.

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Nuestros últimos dos consejos de análisis de datos de MCA dice que no es raro, para usuarios nuevos que empiezan un programa de pruebas de motor de MCA, que entre un 10 y un 30 % de los sistemas de motor probados muestren alguna condición de alarma. El consejo 2 habló sobre la importancia de realizar pruebas adicionales para confirmar la fuente de la alarma. Por ejemplo, si se relaciona con conexiones, cables o bobinados del motor.

Además, con relación a los motores de rotor de jaula de ardilla de inducción de CA <1,000 V, muchos motores nuevos mostrarán un desequilibrio de inductancia e impedancia debido al diseño o la construcción del motor. Por lo tanto, un motor en buen estado puede mostrar una alarma de impedancia e inductancia (aunque se encuentre en buenas condiciones). Las mediciones de MCA incluyen mediciones de impedancia e inductancia, pero el equilibrio de la fase no se utiliza para evaluar la condición de los bobinados del motor.

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Una diferencia importante entre los medidores de RCL y los medidores de MCA™ es la capacidad de ejercer completamente el sistema de aislamiento del bobinado. Utilizando sólo la resistencia, la pérdida de I2R puede determinarse a lo largo de un circuito, pero la confiabilidad eléctrica del sistema, las fallas de bobinado en desarrollo y la eficiencia no pueden determinarse. La inductancia, que es variable, dependiendo del diseño del bobinado y del rotor para la posición del bobinado* también puede utilizarse para estos propósitos.

Desafortunadamente, los sistemas que utilizan la inductancia como una base con frecuencia no contarán con buenos motores eléctricos y bobinados. Para obtener la verdadera condición de un bobinado de motor, se deben ver todos los componentes del circuito del motor, incluyendo la resistencia, la impedancia, la inductancia, la respuesta de frecuencia de corriente del ángulo de fase (I/F) y la resistencia del aislamiento, DF & capacitancia a tierra.

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Motor Circuit Analysis™ (MCA™) es un método de prueba desenergizada no destructiva para evaluar el estado eléctrico completo de un motor.

Test Value Static™ (TVS™) patentado se calcula a partir de la prueba de estática de MCA™ trifásica y se utiliza como un valor de referencia para el motor. Los tipos comunes de fallas en el rotor y el bobinado del estator cambiarán el TVS™. El TVS™ se tendencia por un periodo de tiempo para detectar cambios en la condición del estator y el rotor. TVS™ también se puede utilizar para comparar motores de exactamente la misma fabricación para asegurarse de estar recibiendo motores en buen estado y de calidad.

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Las pruebas de megaohmímetro tradicionales sólo detectarán fallas a tierra. To todas las fallas de bobinado del estator del motor eléctrico comienzan como fallas a tierra. Las fallas pueden comenzar entre giros en la misma bobina, entre bobinas en la misma fase y de fase a fase. Si la única prueba de motor que realiza es con un megaohmímetro, no podrá detectgar fallas cruciales del estator y del rotor.

Motor Circuit Analysis proporciona una vista completa del motor en unos cuantos minutos. La prueba puede iniciarse desde el centro de control del motor (MCC) o directamente en el motor.

Motor Circuit Analysis es un método de prueba desenergizada no destructiva para evaluar el estado eléctrico completo de un motor.

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Si la única prueba de motor que realiza es con un megaohmímetro, no podrá detectgar fallas cruciales del estator y del rotor. Las pruebas de megaohmímetro no detectarán fallas entre giros en los bobinados del motor. Tampoco detectarán las conexiones deficientes entre las fases ni los problemas con el rotor.

Motor Circuit Analysis™ proporciona una vista completa del motor en unos cuantos minutos. Equipe a sus técnicos con las herramientas correctas para realizar su trabajo de forma eficiente y precisa. Las herramientas adecuadas le ayudan a mejorar la confiabilidad de la máquina, a incrementar la productividad del técnico y a reducir el consumo de energía en sus instalaciones.

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El Análisis de la Firma Eléctrica (ESA) es método de prueba energizado en donde se capturan las formas de onda de voltaje y corriente mientras el sistema del motor está en operación para evaluar la salud del sistema de motor. Las pruebas energizadas proporcionan información valiosa de motores CA/CC, generadores, motores de rotor bobinado, motores síncronos, máquinas de herramientas, entre otros.

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ATPOL on control panel

El Análisis de la Firma Eléctrica (MCA™) es un método de prueba desenergizado que evalúa la salud del motor y su circuito. Este método se puede realizar desde el centro de control del motor (CCM) o en terminales del motor. La ventaja de probar desde el CCM es que se evalúa completamente la parte eléctrica del sistema del motor, incluyendo las conexiones y los cables entre el punto de prueba y el motor.

ALL-TEST Pro fabrica sus instrumentos ESA y MCA™ como unidades discretas, portátiles, operados por baterías que son extremadamente portátiles en campo. El análisis de datos y elementos de almacenamiento se basan en WINDOWS y se pueden compartir facilmente entre computadoras. Junto con proporcionar flexibilidad al departamento de confiabilidad, el uso de instrumentos individuales le permite al usuario tener la capacidad de escoger que tanto de qué tecnología es mejor para su programa de pruebas a motores eléctricos. Tanto los  instrumentos como el software brindan confiabilidad, respuestas rápidas para que el personal de mantenimiento y los gerentes puedan tomar decisiones confiables y mantener su equipo de mantenimiento trabajando simultáneamente en diferentes aplicaciones de motor.

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Probando en la caja de conexión del motor: como con muchos motores, una manera sencilla de probar los motores involucra ir directamente a la caja de conexiones de este. Después de confirmar que se ha cumplido con todos los requisitos de bloqueo/etiquetado y se ha verificado que no hay presencia de voltaje en las terminales del motor, la caja del motor puede ser abierta de manera segura. 

Si los cables del motor desde el controlador y en la caja de conexiones están etiquetados, tome nota de esa conexión. Si no están marcados, márquelos con cinta de color o con alguna otra identificación con la que puedan ser reconectados cuando la prueba haya concluido. 

Desconecte los cables que van al motor desde el arrancadordesde los cables internos del motor o desde las terminales en la caja de conexión. 

 

Los cables o terminales internos del motor deben estar numerados, del uno al seis. 

Como verificación, debe poder medir continuidad eléctrica entre las terminales/cables 1-4, 2-5 y 3-6. Estos son los cables de fase (A, B, C o 1, 2, 3). 

Para probar el motor en configuración ESTRELLA debe poner en corto las terminales/cables 4, 5 y 6. Los cables pueden atornillarse juntos o puede usar puentes adecuados para realizar el corto. El instrumento puede ser ahora conectado a las terminales 1, 2 y 3. Solo se requiere una conexión a tierra (INS) en esta configuración. 

Las terminales 4, 5 y 6 deben de ponerse en corto. Esto puede hacerse en la caja de conexiones del motor en los contactores de salida de la DELTA o la ESTRELLA, o el contactor ESTRELLA puede forzarse de alguna manera. Una vez realizado este corto circuito se pueden conectar las terminales 1, 2 y 3 a los cables del instrumento 1, 2 y 3 a la salida del contactor RUN.  

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El ALL-TEST PRO 7TM proporciona  Mantenimiento Preventivo a las pruebas de motores CD. Las tareas de Mantenimiento Preventivo para motores CD como la inspección del conmutador y escobillas, lubricación, son muy importantes para la operación efectiva a largo plazo. Sin embargo, estas inspecciones fallan al determinar la condición del devanado eléctrico o el sistema de aislamiento. Al agregar pruebas eléctricas periódicas, Como la medición de resistencia del devanado y la resistencia de aislamiento a tierra (IRG) proporcionar una idea de los posibles problemas de conexión y debilidades en el aislamiento de la pared de tierra, pero aún así no determina el estado general del estado de aislamiento de los equipos.
Al agregar las lecturas MCATM a las pruebas a motores CD, se proporciona indicación temprana de los problemas en el sistema eléctrico en desarrollo más allá de lo identificado con un óhmetro o megahómetro. Las pruebas MCA pueden ser realizadas rápidamente desde el controlador y pueden confirmar o eliminar las posibles fallas en máquinas CD.

Varios puntos clave determinan rápidamente el estado de las máquinas CD/CC.

  1. Tome las lecturas de los devanados en serie y los devanados del inducido juntos
  2. Probar motores y generadores iguales
  3. La lectura de I/F fuera del rango de -15 a -50 indica un devanado con falla
  4. Un aumento en la resistencia del devanado con corrección de temperatura, acompañado de cambios en la impedancia indica conexiones sueltas
  5. Una disminución en la resistencia corregida por temperatura acompañada de cambios en impedancia, inductancia, ángulo de fase y la respuesta corriente/frecuencia (I / F) indica el desarrollo de cortocircuitos en el devanado
  6. Desviaciones del ángulo de fase o I/F de más de 2 puntos entre similares motores indica la necesidad de un análisis completo de MCA
  7. Los cambios en la lectura del MCA en el circuito del inducido entre los intervalos de prueba generan una prueba de inducido de barra a barra
  8. Los cambios en las lecturas de MCA en el circuito del inducido, tomados uno al lado del otro, indican la acumulación de carbón en el inducido.

Siguiendo estas sencillas pautas, el AT7P ™ proporciona una detección temprana de fallas antes de que la máquina de CD falle durante el funcionamiento. Los intervalos de prueba recomendados deben ser al menos los que se muestran en la Tabla 1.

Una vez que se detecta una falla en desarrollo, se recomienda reducir los intervalos de tiempo entre pruebas hasta que la máquina pueda retirarse para su reparación. Se recomienda una prueba de armadura completa junto con las tareas de mantenimiento preventivo.

Conclusión

Las pruebas eléctricas preventivas de máquinas de corriente continua son mucho más sencillas con la función de modo CD del AT7P ™. Los procedimientos detallados y fáciles de seguir paso a paso se proporcionan en la gran pantalla LCD retroiluminada para que la prueba sea rápida y fácil de realizar desde el variador del motor en menos de 5 minutos. Hay pruebas y funciones adicionales disponibles para la resolución de problemas en el motor para identificar rápidamente la fuente del problema. Las pruebas MCA ™ mejoran drásticamente las pruebas de máquinas de CD al ahorrar tiempo y proporcionar más detalles en comparación con las técnicas y métodos tradicionales.

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Para análisis y tendencias MCA de motores eléctricos trifásicos, se conectan tres cables del motor al instrumento MCA. Cuando se prueban motores nuevos, el técnico puede encontrar motores con múltiples cables de motor. Esto permite que los motores se utilicen en múltiples aplicaciones. Normalmente, los diagramas de conexión los proporciona el fabricante de equipos originales (OEM). Esta guía se proporciona si el diagrama del fabricante no está disponible. Estas pautas no reemplazan las conexiones OEM. En general, todas las bobinas utilizan esquemas de numeración estándar, por lo que conectarlas para las pruebas MCA es sencillo. Se asume que el técnico tiene habilidades eléctricas básicas y acceso a los materiales adecuados para las conexiones de cables, como tuercas para cables, pernos partidos, orejetas, tornillos o pernos de máquina variados y materiales aislantes que pueden ser necesarios para hacer conexiones temporales o permanentes a los motores bajo prueba.

Cada uno de los devanados de motores trifásicos tiene un inicio de fase y un final de fase. Estas fases luego se conectan en una configuración DELTA o ESTRELLA. Cualquier desequilibrio en los resultados de la prueba se mostrará independientemente de la configuración conectada. Si el resultado de la prueba se va a utilizar como datos de referencia, cualquier prueba posterior debe realizarse en la misma configuración con fines comparativos y de tendencia. Se puede ingresar una nota sobre la configuración de la prueba en el archivo de datos de prueba del software de análisis informático correspondiente. Ejemplo: software de computadora MCA PRO ™.

Motores con seis conductores

Para probar el motor en la configuración DELTA, el inicio de cada fase se conecta al final de otra, y los cables del motor T1, T2 y T3 se conectan a esta unión de los cables de fase. Conecte firmemente los cables T1 a T6, T4 a T2 y T5 a T3 y use estas conexiones como los puntos de prueba 1, 2 y 3. Para conectar el motor en la configuración ESTRELLA, conecte firmemente el final de las fases para formar un Conexión en ESTRALLA y aísle los cables T4, T5 y T6 y luego use el inicio de las fases como los puntos de prueba 1, 2 y 3 como conexiones de fase.

Diagrama de motor IEC de seis conectores

Motores con nueve conductores

Los motores de nueve conductores provendrán del OEM o de las instalaciones de reparación con algunas de las conexiones conectadas internamente en una configuración DELTA o ESTRELLA.

Para completar las conexiones, conecte los cables del motor T4 a T7, T5 a T8 y T6 a T9 con tuercas para cables u otros medios adecuados y use los puntos de prueba del motor 1, 2 y 3 como conexiones de fases. Diagrama de motor IEC de nueve derivaciones a continuación.

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Para análisis y tendencias MCA de motores eléctricos trifásicos, se conectan tres cables del motor al instrumento MCA. Cuando se prueban motores nuevos, el técnico puede encontrar motores con múltiples cables de motor. Esto permite que los motores se utilicen en múltiples aplicaciones. Normalmente, los diagramas de conexión los proporciona el fabricante de equipos originales (OEM). Esta guía se proporciona si el diagrama del fabricante no está disponible. Estas pautas no reemplazan las conexiones OEM. En general, todas las bobinas utilizan esquemas de numeración estándar, por lo que conectarlas para las pruebas MCA es sencillo. Se asume que el técnico tiene habilidades eléctricas básicas y acceso a los materiales adecuados para las conexiones de cables, como tuercas para cables, pernos partidos, orejetas, tornillos o pernos de máquina variados y materiales aislantes que pueden ser necesarios para hacer conexiones temporales o permanentes a los motores bajo prueba.

Cada uno de los devanados de motores trifásicos tiene un inicio de fase y un final de fase. Estas fases luego se conectan en una configuración DELTA o ESTRELLA. Cualquier desequilibrio en los resultados de la prueba se mostrará independientemente de la configuración conectada. Si el resultado de la prueba se va a utilizar como datos de referencia, cualquier prueba posterior debe realizarse en la misma configuración con fines comparativos y de tendencia. Se puede ingresar una nota sobre la configuración de la prueba en el archivo de datos de prueba del software de análisis informático correspondiente. Ejemplo: software de computadora MCA PRO ™.

Motores con doce conductores

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Los motores con doce terminales ofrecen la mayor flexibilidad de cualquier motor. Pueden ser conectados en configuración ESTRELLA o  DELTA, y son usados para alto o bajo voltaje, o múltiples velocidades de operación. Sin embargo, esta versatilidad no complica el procedimiento de prueba para motores de respaldo (repuestos) o aquellos motores que regresan de reparación.

Diagrama de motor IEC de doce conectores

12 Lead Motor IEC wye and delta

Para probar el motor en una configuración DELTA, conecte firmemente los cables T1 a T12, T2 a T10, T3 a T11, T4 a T7, T5 a T8 y T6 a T9. Luego use los pares que contienen T1, T2 y T3 como fases 1, 2 y 3 para la prueba.

Para probar el motor en una configuración ESTRELLA, conecte firmemente y aísle los cables T10, T11 y T12. Luego, conecte los cables T4 a T7, T5 a T8 y T6 a T9 y utilice 1, 2 y 3 como conexiones de fases para la prueba.

Hay otras configuraciones que pueden aplicar para aplicaciones específicas. Por ejemplo: arranque ESTRELLA, marcha en DELTA o para alto o bajo voltaje. Para las pruebas MCA, la principal importancia es que todas las bobinas sean probadas durante la prueba y las conexiones recomendadas lo logren. Si se detecta un desequilibrio, se pueden probar las bobinas individuales como se describe a continuación.

Las fases o bobinas individuales se pueden probar realizando mediciones monofásicas desde el inicio de una fase o bobina hasta el final de la misma fase o bobina. Por ejemplo, en un motor de 12 conductores conectado en DELTA, la fase A se puede medir de 4 a 9, la fase B de 5 a 7 y la fase C de 6 a 8. Para un motor conectado en ESTRELLA, la fase A de 1 a 10, la fase B 2-1, fase C 3-12. Los segmentos individuales se pueden comparar utilizando mediciones monofásicas de bobinas individuales, 1-4, 2-5, 3-6, 7-10, 8-11 y 9-12.

 

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¿Qué hace cuando falla un motor o dispara un variador? ¿Qué herramientas utiliza actualmente para determinar si el motor está “bueno o malo”? Si es como la mayoría de los técnicos, probablemente utilice un medidor de megaohms y un multímetro digital.

Observando una prueba de motor real en un motor instalado donde el variador se había disparado.  El electricista, utilizando un megaohmímetro y un multímetro digital, obtuvo estos resultados.

Entonces, ¿qué indica esto sobre la condición de este motor? Según estas lecturas, el problema es obviamente, con el Drive y no con el Motor, ¿verdad?

Entonces, ¿qué reemplazaría el VFD o el motor?

El técnico de servicio confiaba en una prueba de aislamiento a tierra del medidor de megaohmios que indica que el aislamiento de la pared de tierra no tiene debilidades
a tierra, y un multímetro digital (prueba de resistencia), que indica que hay continuidad en los devanados y todas las conexiones.

Son buenas. El técnico de servicio solo estaba considerando 2 factores que afectan el motor. Las medidas de ambos instrumentos indican que no hay nada de malo en los componentes probados, pero no proporcionan una imagen completa del estado del motor. Por lo que estos instrumentos pueden decir, este motor está en buenas condiciones.

Usando Motor Circuit Analysis ™ (MCA ™), esto es lo que encontró ese mismo electricista: realizando pruebas MCA ™. El ángulo de fase (Fi) y la corriente / frecuencia (I / F) no indican ninguna evidencia de cortocircuitos de bobinado existentes o en desarrollo.

Si reemplazó el motor, le costará tiempo y dinero a su empresa, tanto en el costo del motor como en el hecho de que tendrá que reemplazar el variador cuando vuelva a dispararse.

El mismo electricista hizo que un motor idéntico disparara el variador en una línea diferente.

¿Ahora qué? ¿Es el accionamiento o el motor? Si dijo el Motor, tiene razón.  Dado que estas lecturas son las mismas que las del motor anterior, sugiere que el motor está bien, por lo que la falla debe estar en el variador.

Los instrumentos MCA ™ muestran claramente los desequilibrios tanto en el ángulo de fase como en la respuesta de frecuencia de la corriente, que son indicaciones de cortocircuitos en el devanado. Entonces, en este caso, la falla está definitivamente en el motor.

 

Los instrumentos MCA ™ ofrecen respuestas rápidas y confiables a la condición de salud de los motores.

• Prueba rápida de menos de 3-5 minutos.
• Instrucciones fáciles en la pantalla.
• Las respuestas se muestran en la pantalla como BUENO, MALO, ALERTA.
• Disponible con aplicaciones de teléfono o paquetes de software MCA ™.

¿Qué miden sus herramientas de prueba de motores?

¿Qué es la tecnología MCA ™? MCA ™ (Motor Circuit Analysis) es un método de prueba de bajo voltaje desenergizado que ejercita el sistema de aislamiento del
devanado de los motores para evaluar la salud de todo el motor y el cableado asociado.

Falla internas en devanado: cortos en tre bobinas, vuelta-a-vuelta, fase-a-fase.

Verde = si puede detectar.

Amarillo = detecta en una etapa avanzada de falla/detección limitada; – = No

Control = incluye cualquier elemento en el controlador o arrancador del motor que pueda fallar y que adversamente afacta la operación del motor.

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MCA ™ es un método seguro y muy fácil de usar para evaluar el estado del equipo eléctrico mientras el equipo está desactivado. La premisa básica de MCA:

En equipos con bobinas trifásicas, todas las fases deben ser idénticas. En consecuencia, todas las características eléctricas del devanado deben ser las mismas. Si ocurre algún cambio en la condición del aislamiento, nunca es bueno (los devanados no se “reparan” solos). Por lo tanto, cualquier cambio en el sistema de aislamiento del devanado es “malo”. Las bobinas de fase tienen 2 sistemas de aislamiento separados e independientes: el sistema de aislamiento de la pared de tierra y el sistema de aislamiento del devanado; la condición de un sistema de aislamiento no indica la condición del otro, por lo tanto, cada sistema de aislamiento debe probarse de manera exhaustiva e independiente. El sistema de aislamiento de la pared de tierra aísla las bobinas de la carcasa del equipo u otras partes expuestas, mientras que el sistema de aislamiento del devanado dirige la corriente a través de los conductores para crear el campo magnético. El MCA ™ realiza una serie de pruebas en ambos sistemas de aislamiento.

 

Aislamiento de la pared de tierra: La falla del sistema de aislamiento de la pared de tierra es un problema de seguridad y requiere acción inmediata. El MCA ™ mide la resistencia del aislamiento hacia la pared de tierra para localizar cualquier debilidad en el aislamiento, pero no proporciona la condición general del aislamiento. La lectura del factor de disipación (DF) y la capacitancia a tierra (CTG) proporcionan una indicación adicional de la condición general del sistema de aislamiento de la pared de tierra, pero ninguno de ellos proporciona ninguna indicación del sistema de aislamiento del devanado.

Aislamiento del devanado: La falla en el sistema de aislamiento del devanado provocará cortocircuitos entre las vueltas de los devanados, lo que provocará un campo magnético debilitado, un flujo de corriente desequilibrado, incremento del calentamiento y una eventual falla catastrófica del equipo. El MCA ™ realiza una prueba en serie aplicando voltaje de CA y CC de bajo voltaje a los devanados trifásicos mientras el motor está desenergizado. El voltaje de CC mide la resistencia del devanado utilizando cables Kelvin especialmente diseñados para proporcionar mediciones de resistencia de devanado muy precisas para identificar problemas de conexión.

 

Cuando el aislamiento del devanado comienza a degradarse, sufre un cambio en la composición química del material aislante que rodea a los conductores. La corriente alterna que fluye a través de los devanados ejercita todo el aislamiento del devanado. Se miden y evalúan los cambios muy pequeños que ocurren debido a la composición química. Al analizar la cantidad y las relaciones, se pueden identificar las causas y la gravedad del desarrollo de fallas de bobinado y recomendar la acción adecuada.

MCA ™ se puede utilizar para:

1) Inspecciones de entrada/aceptación de todos los motores nuevos y reparados

2) Prueba de repuestos/respaldos

3) Prueba previa a la instalación

4) Solución de problemas

5) Pruebas de mantenimiento predictivo de rutina

Pruebas MCA™

Prueba estática: prueba los tres devanados de los motores de CA, realiza una serie de pruebas a diferentes frecuencias en las tres fases de los devanados del motor desde los cables de línea del motor, T1, T2, T3. Los resultados de la prueba se ingresan en un algoritmo patentado para crear el valor de prueba estático (TVS). El TVS es un número adimensional que sirve como valor de referencia para definir la condición del equipo. Cualquier cambio en este valor >3% indica una falla. Este valor puede compararse con otros equipos idénticos (debe ser la misma capacidad de HP / KW, velocidad, tamaño de carcasa y fabricante).

Prueba dinámica: se realiza en motores de inducción de jaula de ardilla de más de 1000 V de operación, mientras se gira manualmente el eje del motor suave y lentamente, se crean firmas de estator y rotor. Del estator y el rotor se analizan las firmas automáticamente para identificar e informar sobre las fallas en el rotor o en el estator.

Prueba de comparación de fases: prueba bobinas trifásicas en todo tipo de equipos trifásicos, incluidos motores, generadores y transformadores. La comparación de fase o prueba “Z” mide la resistencia del devanado de CC (R), la impedancia (Z), la inductancia (L), el ángulo de fase (Fi) y la respuesta de la corriente al cambio de frecuencia (I / F). Los resultados de las pruebas se registran y proporcionan para determinar las diferencias en las fases. Estas diferencias se comparan con las pautas predeterminadas creadas a lo largo de muchos años de pruebas de campo del estado del aislamiento del devanado. Estos valores pueden tener una tendencia a lo largo del tiempo, utilizarse para determinar el tipo y la gravedad de la falla en desarrollo y proporcionar una estimación del tiempo hasta la falla.

Las siguientes pautas se han desarrollado a partir de más de 35 años de pruebas de campo, pero son simplemente pautas y son un buen punto de partida. Sin embargo, como con cualquier pauta, la falla no ocurrirá inmediatamente si se exceden estas pautas.

Los procedimientos básicos para las pruebas estáticas y dinámicas de MCA ™ se realizan en equipos nuevos para evaluar la condición de los motores nuevos y establecer valores de referencia o de referencia para pruebas futuras. Se establecen nuevas líneas de base desde el centro de control de motores (CCM) una vez que se ha instalado un motor. Todas las lecturas futuras se pueden tomar si todas las mediciones del CCM están balanceadas, todas las conexiones en el circuito del motor están apretadas y el aislamiento del devanado que rodea los conductores en todas las fases está en buenas condiciones. Si se produce un desequilibrio, es posible que se requieran análisis y quizás más pruebas para evaluar el tipo y la gravedad de la falla. Las pruebas de CA miden la impedancia (Z), la inductancia (L), el ángulo de fase (Fi) y la respuesta de frecuencia actual (I / F) para evaluar el estado del aislamiento del devanado.

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 La experiencia ha demostrado que entre el 20 y el 40 por ciento de los sistemas de motor probados pueden tener algún tipo de condición de alarma. El hecho de que un motor haya excedido los límites de alarma en MCA Basic™ o MCA PRO™ no significa necesariamente que el motor falle o deba detenerse inmediatamente. Durante más de 30 años, el personal dedicado de ALL-TEST Pro ha recopilado datos y recursos para determinar cuándo un motor probablemente fallará para los motores trifásicos de jaula de ardilla más comunes. Algunos motores pueden tener un diseño especial que puede hacer que los valores medidos estén fuera de los límites estándar, pero que funcionen correctamente. En algunos casos, incluso un motor nuevo puede recibir una alarma de inductancia e impedancia debido a la relación barras de rotor/bobinado. Los siguientes consejos de análisis le ayudarán a determinar cuándo un motor debe ser condenado y debe sacarse de servicio.

Nunca condene un motor que ha sido probado desde el Centro de Control del Motor (CCM). Los cables defectuosos y las conexiones incorrectas entre el punto de prueba y el motor pueden causar lecturas desequilibradas y producir una alarma. Si se recibe una alarma en el CCM, debe realizarse otra prueba directamente en los cables del motor, con los cables del CCM desconectados. Si la alarma permanece, se puede descartar un problema con los cables y las conexiones del CCM y se puede investigar más a fondo en el motor. Si la alarma no aparece, los cables y conexiones del motor deben ser inspeccionados en busca de posibles fallos.

 

Otra cosa a tener en cuenta es qué tipos de fallas se identifican durante una prueba. Los cortos de bobinado son generalmente más severos que la contaminación o las fallas del rotor. El desarrollo de fallas en el motor se indica primero por cambios entre el valor de referencia TVS (línea base) y un valor de TVS recién obtenido, firma de estator o desequilibrios en ángulo de fase (Fi) y respuesta corriente frecuencia (I/F). Los motores que reciben estas fallas deben tenerse en cuenta antes que los motores con fallas en la inductancia/impedancia o en la resistencia.

Image #1 Valor de Prueba Estático (TVS)

Image #2 Factor de Disipación (DF) %

Un motor nunca debe ser condenado con una sola prueba. Si hay algún voltaje residual en el motor, puede obtener un resultado que podría mostrar una alerta o alarma errónea. Se recomienda tomar una segunda e incluso una tercera prueba del motor para verificar las alarmas. También es importante aislar el motor de cualquier otra tensión inducida de otros equipos eléctricos mientras se realiza una prueba. Un voltaje inducido en el motor puede causar lecturas inconsistentes y poco confiables que no se repiten. Es importante no condenar un motor que está dando lecturas no repetibles debido a esto.

Al probar un motor que está instalado actualmente en una máquina, es una buena práctica realizar una prueba directamente en el Centro de Control del Motor (CCM). No sólo estará probando el estado de su motor, sino que también está probando problemas en el montaje de cableado del motor, así como puntos de conexión en el CCM y en el motor. Si se recibe una alarma mientras se realiza una prueba con uno de los instrumentos desenergizados de ALL TEST Pro desde el CCM, entonces la siguiente acción a realizar sería una prueba directamente en el motor con los cables de la caja del motor desconectados.

Algunos problemas potenciales encontrados podrían ser:

• Deshilachado y debilitamiento del material de aislamiento de cables
• Conexiones deficientes o sueltas, ya sea en el CCM o en el motor
• Contactores contaminados/oxidados en el CCM

Recuerde siempre hacer varias pruebas en cada ubicación para confirmar la repetibilidad y precisión de los resultados de la prueba.
Dependiendo de si la alarma se borra o permanece usted es entonces capaz de identificar la ubicación de su alarma entre el CCM y el motor.

Si se recibe una alarma en el CCM y es consistente en el motor, entonces se confirma que el motor es la causa raíz del problema.  Si usted recibe una alarma en el CCM y se no se visualiza directamente en el motor, entonces la causa de la alarma se encuentra entre el CCM y los cables del motor.

Durante décadas, ALL TEST Pro ha sido un pionero de la industria en ofrecer instrumentos fáciles de usar, portátiles y operador por baterías para todas sus necesidades de pruebas de motor desenergizadas. En algunas instalaciones puede ser bastante difícil encontrar una salida de CA estándar de 120 voltios para conectar un dispositivo, a demás, se necesita un cable de extensión para llegar a la ubicación donde se están realizando las pruebas.

Lo más importante a recordar  con un instrumento operado por baterías es mantenerlo completamente cargado mientras no está en uso. Puede parecer simple, pero nada es más frustrante que tener la necesidad de realizar una prueba de motor, y que usted deba esperar porque la batería está completamente descargada.
Se recomienda mantener el instrumento en el cargador cuando no está en uso debido a esto. La batería se descargará lentamente mientras está inactiva, por lo que si no utiliza el instrumento durante un período prolongado, la batería finalmente se descargará completamente y no se encenderá. Mientras que el instrumento está conectado al cargador, el circuito de carga del instrumento se encenderá automáticamente una vez que la batería caiga por debajo del umbral preestablecido. Lo que significa que no habrá energía en la batería si está a plena carga. Las baterías de iones de litio no desarrollan memoria y no requieren descarga completa antes de cargarse. Para aumentar la duración de la batería se recomienda realizar descargas parciales más frecuentes en lugar de una descarga completa. Asegúrese de utilizar únicamente el cargador suministrado con su instrumento, ya que el uso de un cargador genérico o un cargador de 3ª parte puede dañar el circuito de carga o la batería si el cargador tiene la polaridad incorrecta o el voltaje de alimentación no es el indicado.

El Análisis del Circuito del Motor (MCA™, por sus siglas en inglés) no solo es una excelente manera de determinar las fallas en desarrollo del bobinado de un motor en la etapa más temprana, sino que también se puede usar para identificar la ubicación exacta de una falla en un sistema de motor desde el  Centro de Control de Motores (CCM) hasta el motor.  Uno de los factores más cruciales para encontrar fallas en etapas tempranas es la realización de dos pruebas de referencia al instalar el motor.  La primera prueba de referencia debe realizarse directamente en el motor completamente desconectado de los cables del motor mismo o de otro equipo.  Las pruebas futuras se pueden comparar y crear tendencia a esta prueba de referencia (REF1) para buscar cambios que significarán una falla en el motor.

Una vez que el motor está instalado en la máquina, se debe realizar una segunda prueba de referencia (REF2) directamente en el CCM.  Esto establecerá una prueba también de referencia desde el CCM hasta el motor y nuevamente se puede hacer referencia a ella al tomar pruebas futuras.

Con ambas pruebas como referencia (REF1 y REF2), será bastante simple determinar la ubicación exacta de una falla si un motor está comenzando a fallar o disparando intermitentemente una unidad o un interrruptor. Primero, se debe realizar una prueba directamente en el CCM y luego compararla con la prueba de referencia inicial del CCM (REF2).  Si hay una desviación entre los resultados de la prueba o se muestra un indicador ALERTA o MAL en la pantalla de resultados, el técnico debe realizar una prueba directamente en el motor con las terminales del motor desconectadas.  Si todavía hay una desviación entre la nueva prueba y la prueba inicial de referencia tomada directamente en el motor (REF1) o un indicador de ALERTA o MAL, el técnico puede concluir que el motor es la causa raíz de la falla y debe abordarse adecuadamente. Si la desviación entre las pruebas se despeja y no se establecen indicadores ALERTA o MAL, se puede llevar a cabo una investigación a detalle de los cables del motor y los puntos de conexión en el CCM hasta que se encuentre el problema de raíz.

El Análisis del Circuito de Motor (MCA™ por sus siglas en inglés) elimina las conjeturas de los motores de stock reconstruidos y nuevos. Al realizar una prueba de motor rápida de menos de 3 minutos tan pronto como llega un motor, puede tranquilizarse sabiendo que el motor está perfectamente sano y funcionará correctamente una vez instalado o puede rechazar el motor directamente en el sitio de envío si no cumple con sus criterios.

Dependiendo de la aplicación, la instalación de un motor puede llevar hasta un día completo de trabajo, por lo que realizar una prueba antes de la instalación elimina la posibilidad de que el motor no funcione correctamente. El proceso y los objetivos son los mismos para los motores rebobinados o nuevos: ahorre tiempo, garantice la seguridad, instale el reemplazo la primera vez y mejore su valor. Nunca vuelva a pasar por la lucha de una instalación de motor difícil solo para que lo retiren porque el motor se dispara tan pronto como se suministra la energía.

Implementando esta estrategia única su empresa ahorrará dinero y evitará trabajos adicionales innecesarios instalando y desinstalando un motor defectuoso. MCA ™ se utiliza para probar motores entrantes y salientes (nuevos y usados).  Las etiquetas de motor con información MCA ™ayudan a las comunicaciones entre proveedores y clientes, así como al personal de mantenimiento.  MCA ™ determina la salud y el estado del motor eliminando la ambigüedad del inventario del motor, ya sea que el motor se envíe al exterior (proveedor o cliente) o se reciba para su inventario o uso inmediato.

Ya en la década de los 60, muchas empresas se dieron cuenta de que al monitorear rutinariamente la condición operativa de los equipos rotativos era posible obtener una advertencia avanzada de problemas operativos o de otro tipo que afectarían la operación continua eficiente. Esta advertencia temprana proporciona tiempo para retirar la máquina de la operación y afectar las reparaciones y ajustes menores antes de que ocurran fallas catastróficas.

Esta filosofía de mantenimiento, conocida como Mantenimiento Predictivo (PdM por sus siglas en inglés), se ha intensificado desde principios de la década de los 80, con la introducción de colectores de datos basados en microprocesadores. De muchas de las características de funcionamiento de las máquinas, como la temperatura, la presión, el estado del aceite, la vibración y el rendimiento, se peuden crear tendencias para identificar cambios. Sin embargo, uno de los huecos evidentes en el mantenimiento predictivo ha sido la incapacidad de identificar fallas de manera fácil y precisa dentro de equipos eléctricos, como motores, transformadores, solenoides y otros equipos similares. Una de las principales razones de esto fue la falta de instrumentos de mantenimiento predictivo fáciles de usar disponibles para probar motores u otros equipos eléctricos.

AT34 in clear pouch testing motor

 

Los instrumentos de mantenimiento predictivo deben ser:
• Portátil, de mano
• Fácil de usar
• Proporcionar respuestas fáciles de entender

Implementación del mantenimiento predictivo La implementación de un programa de mantenimiento predictivo exitoso requiere una comprensión completa del proceso de PdM. El mantenimiento predictivo exitoso consta de tres fases: Detección, Análisis y Corrección.

Detección La fase de detección implica el monitoreo periódico de las características de operación del equipo seleccionado. Estos valores se tienden, en comparación con los datos registrados previamente de esa máquina o máquinas similares, luego se comparan con estándares predeterminados o publicados y/o se revisan para cualquier cambio.

Durante la fase de detección, el proceso de recopilación de datos debe realizarse de forma rápida y cuidadosa, con la intención de monitorear tantas máquinas como sea posible. Cuando se detecta un cambio, pueden ser necesarios datos adicionales para determinar la causa del cambio de condición de la máquina. Esto se hace durante la fase de análisis.

En la mayoría de los casos, los datos del Análisis del Circuito del Motor™(MCA™ por sus siglas en inglés) tomados durante la fase de detección pueden ser suficientes para identificar fallas en desarrollo u otros problemas de bobinado. Pero a veces, se deben de tomar datos o pruebas adicionales para identificar el problema con mayor precisión.

Por lo general, es una pérdida de tiempo realizar estas pruebas para un análisis más detallado durante el proceso de detección, ya que ralentiza el proceso de detección. La mayoría de los departamentos de mantenimiento predictivo experimentados han reconocido la importancia de separar estos dos procesos.

Análisis El proceso de análisis implica tomar tipos de pruebas adicionales y quizás diferentes en el proceso de detección. Esta prueba adicional puede requerir desconectar el motor de la carga, girar el eje o separar los cables del motor y toma más tiempo para recolectar los datos. Dado que generalmente solo unas pocas máquinas durante la fase de detección exhiben algún cambio significativo, generalmente es más efectivo tomar los datos necesarios para identificar solo un cambio durante el proceso de detección y luego volver para obtener una visión más detallada una vez que se detecta un cambio. Sin embargo, si el sitio de la planta es remoto o tiene otras limitantes de acceso, esto puede justificar que se tomen datos más detallados durante el proceso de detección.

Corrección La fase de corrección implica corregir y eliminar el problema que desencadenó el análisis. Esto puede requerir la limpieza de un motor, el apriete de las conexiones o el rebobinado completo del motor. El tipo exacto de corrección y reparaciones están determinadas por el análisis.

La inversión financiera para implementar un proceso de prueba de MCA comienza en tan solo $ 5,500 USD dependiendo del tipo de motor y sus necesidades. Mejorará la confiabilidad del equipo rotativo al encontrar los defectos prematuramente cuando su empresa puede planificar y programar la interrupción en lugar de experimentar el dolor de la falla de la maquinaria cuando menos se espera. Mejorará la productividad del personal de mantenimiento equipando a sus técnicos con las herramientas correctas para realizar su trabajo de manera eficiente, segura y precisa.

El motor y el cableado asociado tienen factores de servicio a considerar para su entorno de proceso, al igual que el equipo que utiliza para monitorear su tiempo de actividad.

Las variables a considerar al reemplazar su motor y cableado son las temperaturas del entorno de operación, las condiciones del proceso (húmedo, seco, sucio, etc.) y la carga del proceso. La temperatura ambiente en la instalación puede aumentar durante la fase de proceso de la actividad. Con el tiempo, el calor se transferirá a otras partes del motor. Las clasificaciones de aislamiento del motor ayudan a determinar los requisitos para que el aislamiento óptimo del motor funcione a una clasificación de temperatura para un ciclo de vida operativo específico. Este es el aumento de la temperatura por encima de la temperatura ambiente del entorno del proceso al máximo.

Una clasificación dada no determina que un motor eléctrico funcionará para siempre, sino que significa que el aislamiento utilizado en el devanado del motor no debe fallar a temperaturas específicas y luego envejecer y degradarse como normal durante la vida útil del motor. En algún momento, el aislamiento llega a un punto en el que el voltaje aplicado ya no se puedemantener y puede producirse un corto o devanado abierto. NEMA (National Electric Manufactures Association) desarrolla estándares técnicos para equipos eléctricos y motores de Clase A a la H. Un motor eléctrico con clasificación A es de temperatura más baja (105 °C) y H (180 °C) es la temperatura más alta con aumentos de temperatura específicos y puntos calientes (punto central del devanado del motor donde la temperatura es más alta). Tener el aislamiento del motor correcto para su entorno es fundamental para el tiempo de actividad. La ecuación de Arrhenius establece que las velocidades de reacción química se duplican por cada aumento de temperatura de 10 °C. Los motores que funcionan por encima de la temperatura de clasificación máxima degradarán rápidamente la vida útil del aislamiento y la vida útil del motor. Las condiciones ambientales tienen un impacto directo en sus motores.

Comenzar con el motor y el cableado adecuados ayudan a garantizar el tiempo de actividad. Para comprender, rastrear o tendenciar la condición de los motores y cables, ATP recomienda el uso de la tecnología MCA™.

Análisis del Circuito del Motor prueba todo el cableado, las conexiones y el motor eléctrico, sin conocimientos eléctricos avanzados, el uso de múltiples puntos de prueba y el tiempo excesivo (prueba de motor desde el control del motor o en terminales de motor en menos de 3 minutos). MCA™ puede determinar el estado del motor (rotor y devanados), problemas de cableado y conexión, problemas de VFD y otros problemas que hacen que los motores fallen, se detengan, funcionen intermitentemente y causen problemas de proceso.

MCA™ puede determinar el estado del motor (rotor y devanados), problemas de cableado y conexión, problemas de VFD y otros problemas que hacen que los motores fallen, se detengan, funcionen intermitentemente y causen problemas de proceso. MCA™ es la única tecnología eléctrica
patentada y probada en el mundo que puede encontrar fallas de bobinado tempranas en motores, generadores, transformadores o cualquier bobina en sus primeras etapas antes de que comiencen a causar problemas. MCA™ ejercita completamente el sistema de aislamiento de bobinado para identificar los ligeros cambios en el sistema de aislamiento de devanado que ocurren con el tiempo. Para determinar la salud del devanado, MCA™ mide múltiples mediciones eléctricas estándar de resistencia, inductancia, impedancia, respuesta de la corriente a la frecuencia, ángulo de fase, factor de disipación, resistencia y capacitancia a tierra para evaluar tanto el devanado como los sistemas de aislamiento a tierra. MCA™ utiliza un algoritmo patentado para crear un solo valor, TVS, que define la condición del sistema de bobinado y rotor.

Los cambios en el TVS indican cambios en el motor y la salud del motor. La prueba dinámica patentada MCA™ se puede realizar simplemente girando manualmente el rotor del motor mientras el motor está sin energía para crear la firma dinámica del rotor y la firma dinámica del estator. Esta prueba se puede realizar en la planta para determinar el estado del rotor y el devanado con 3 condiciones, OK, Alerta o Mal. El MCA™ evalúa automáticamente el estado del motor utilizando instrucciones fáciles de seguir en pantalla.

La prueba de los motores de forma remota desde el CCM localiza fallas en desarrollo en el cableado del motor o incluso fallas en el controlador. La prueba de los motores de forma remota desde el CCM localiza fallas en desarrollo en el cableado del motor o incluso localiza fallas en el control.

El equipo eléctrico que funcione en un entorno explosivo debe diseñarse para evitar arcos o altas temperaturas que puedan ser una fuente de ignición en esta atmósfera. Los motores que están diseñados para operar en estos entornos generalmente tienen una clasificación a prueba de explosiones. Los motores seleccionados para estas aplicaciones deben garantizar que la temperatura máxima de la superficie del motor seleccionado sea inferior a la temperatura de ignición de la zona en la que se coloca.

Dentro de la industria, todas las atmósferas explosivas e inflamables se han clasificado en zonas para los motores IEC y división, clase y grupo para motores NEMA. En cualquier caso, las consideraciones dependen de la temperatura y la naturaleza del material explosivo o inflamable cerca del cual el motor estaría operando.

Depende del usuario final asegurarse de que el motor esté instalado, mantenido y operado de una manera que no represente ningún riesgo de ignición en la zona especificada. Un área de preocupación es seleccionar correctamente el motor protegido contra explosión (XP) para operar con VDF. Al operar motores XP con VFD, los motores pueden desafiar o incluso subvertir muchas de las características de protección integradas en los motores XP. Por ejemplo, los motores que funcionan correctamente en entradas sinusoidales de 50 o 60 Hz pueden no mantener las mismas características de funcionamiento cuando se conectan a VFD.

Los cambios en las características de funcionamiento de los motores son causados por las formas de onda de voltaje de salida creadas por el PWM (modulación de ancho de pulso) que controla y varía la velocidad del motor. La salida de los accionamientos crea fuertes aumentos de voltaje que pueden reflejarse debido a los largos recorridos de cable desde el accionamiento hasta el motor. Estos voltajes reflejados pueden causar el voltaje en los terminales del motor (hasta un 250% más alto) que el voltaje de alimentación. Además, la señal PWM crea armónicos en el voltaje suministrado al motor, lo que causa un calentamiento interno adicional.

Se producen aumentos adicionales de la temperatura de la superficie a medida que disminuye la velocidad del motor. Esto es el resultado de la disminución del flujo de aire de enfriamiento proveniente del ventilador de enfriamiento. La primera ley de los ventiladores es que el caudal volumétrico es directamente proporcional a la velocidad del eje. Por lo tanto, si el ventilador está conectado directamente al rotor del motor, el flujo de aire a través de él decrementará proporcionalmente con una disminución en la velocidad del eje. Los motores XP que pueden estar clasificados para funcionar en un área peligrosa a velocidades nominales pueden dar lugar a condiciones peligrosas cuando se operan a velocidades reducidas.

Cualquier condición que resulte en un aumento de las temperaturas de la superficie puede crear problemas en atmósferas explosivas. Si se requiere un VDF para el motor XP, es necesario seleccionar la combinación adecuada de motor y VDF. El funcionamiento de los motores XP con VDF comienza con la selección de las combinaciones correctas de motor / accionamiento que tienen en cuenta la condición ambiental, el voltaje de alimentación, la frecuencia, la velocidad y la carga del motor, el tipo de carga, así como la zona y el grupo. Es importante utilizar solo motores XP que estén certificados para el funcionamiento a velocidad variable dentro de las temperaturas y rangos de velocidad de la zona peligrosa en la que se colocan.

Una característica protectora común para los motores XP son los sensores de temperatura internos en los devanados del motor que apagan el motor en casos de sobre temperatura. Si el motor alcanza el límite de temperatura predeterminado, el motor se apagará. A medida que el motor se enfría, los sensores térmicos pueden reiniciarse automáticamente o necesitar ser reiniciados manualmente. Si las sobrecargas térmicas deben restablecerse manualmente, el usuario sabrá por qué falló el motor, sin embargo, con los reinicios automáticos, se desconocerá la falla del paro y el motor volverá a funcionar.

Configuración de cableado para el motor con sensores térmicos internos

MCA™ confirmará la condición del devanado del motor y verificará que los viajes VDF sean causados por los disparos térmicos y no por la degradación del aislamiento del devanado. Realizar una prueba estática y comparar el TVS actual con el RVS puede confirmar rápidamente el estado general del motor. Una prueba dinámica realizada mediante la rotación manual del eje proporcionará una evaluación más exhaustiva de las partes eléctricas del rotor y el estator. Una prueba de comparación de fase o comparación de Z puede evaluar rápidamente la condición del aislamiento de bobinado.

Figura: Configuración de cableado para el motor con sensores térmicos internos

Los motores envejecen de manera diferente según la aplicación, la carga, el uso, las temperaturas ambientales de la planta, la humedad y los problemas de contaminación relacionados con el proceso de los motores. Los problemas comunes con la falla del motor son los rodamientos, el devanado del estator y los problemas del rotor.

Durante las últimas 5 décadas, los programas de mantenimiento predictivo (PdM) han tomado la vanguardia en entornos de planta con una gran población de equipos rotativos. La mayoría de las máquinas en estas plantas son impulsadas por motores eléctricos. Sin embargo, la mayoría de las tecnologías del PdM no pueden evaluar la condición de la parte eléctrica de los motores.

Los motores más comunes utilizados en estas aplicaciones son los motores de inducción CA jaula de ardilla trifásicos, generalmente con de alimentación de menos de 1000V. Estos son los motores que el TVS™ está diseñado para probar, evaluar e informar rápidamente la condición de la parte eléctrica de estos. El TVS™ es el único método disponible para ofrecer esta fase de detección tan importante del proceso PdM.

TVS™ es un método de prueba patentado dentro de MCA™ que utiliza las diversas mediciones probadas (más de 35 años en el campo) para identificar la condición del aislamiento que rodea los conductores que componen las bobinas en el sistema de bobinado del motor o problemas del rotor. El TVS™ rastrea la vida útil de un activo de motor desde la recepción, instalación hasta el desmantelamiento o la reparación (de la cuna a la tumba). TVS™ es un acrónimo de TEST VALUE STATIC™, que es una medida derivada después de realizar una prueba estática MCA™. Este número en comparación con una prueba de referencia es un poderoso indicador de fallas que se desarrollan en la parte eléctrica del rotor, los devanados del estator o ambos. La prueba inicial de TVS™ se convierte en RVS o Valor de referencia estático. El RVS es el número con el que se comparan los números futuros de TVS™.

Los valores de RVS se pueden guardar para cada motor individual en el instrumento o cargarse en el software MCA™ para su almacenamiento y análisis. El establecimiento del TVS™ promedio para motores buenos conocidos del tipo exacto de motor (fabricante, modelo, con las mismas tolerancias de fabricación, etc.) se puede utilizar para evaluar la condición de todos los motores idénticos nuevos o reconstruidos.

Cuando un nuevo número de TVS™ en comparación con el número de RVS varía en más de un 3%, el instrumento o el software MCA™ proporcionarán una indicación de advertencia. Una advertencia indica que la condición del motor está comenzando a degradarse, lo que podría estar en el aislamiento del devanado o en el sistema eléctrico del rotor.

Si el TVS™ actual se desvía del RVS en > 5%, el instrumento o el software MCA™ proporcionará una condición “Mala” que significa que se ha producido una degradación grave en la parte eléctrica del sistema de bobinado o rotor de los motores.

Prueba estática: es una prueba patentada que realiza una serie de mediciones de bajo voltaje en las tres fases de los motores de inducción de jaula de ardilla a 5 frecuencias diferentes para definir la condición.

del motor con un solo número. Los resultados de esta serie de pruebas son la entrada para un algoritmo propio para crear un solo número que es el Valor de Prueba Estático™ (TVS™). El TVS™ define la condición de la parte eléctrica del sistema de aislamiento de devanados del motor, así como la parte eléctrica del rotor de la jaula de ardilla.

Prueba dinámica: es una prueba patentada que mide y registra la impedancia de cada fase a medida que el rotor del motor gira manualmente de manera suave y lenta. El usuario gira manualmente el eje uniformemente con la ayuda de un pitido automático transmitido desde el instrumento para mantener la cadencia en la velocidad de rotación. El porcentaje de cambio en la impedancia es calculado por el instrumento mientras el rotor está girando manualmente. Las firmas del estator y del rotor muestran los cambios para cada fase mientras se gira el rotor. Esta prueba puede determinar si la falla en desarrollo se encuentra en el sistema de aislamiento del devanado (Estator) o en el rotor eléctrico (Rotor) o en ambos. A diferencia de la prueba estática, las pruebas dinámicas pueden evaluar la condición de los motores de inducción de jaula de ardilla de 3 fases con una sola prueba.

Tanto la prueba “estática” como los métodos patentados únicos de la prueba “dinámica” han erradicado los errores asociados con el rotor y las posiciones relativas de los estatores, eliminando así la necesidad de realizar “pruebas compensadas de rotor” adicionales para confiar en la falla.

La prueba industrial (IND) (en el instrumento) accede a la resistencia estática, dinámica y de aislamiento a tierra La prueba industrial (IND) (en el instrumento) accede a las pruebas estáticas, dinámicas, de resistencia de aislamiento a tierra (IRG), DF (factor de disipación) y capacitancia a tierra (CTG). Los motores nunca deben ser condenados usando un solo televisor™.

IND (Industrial Test) – son una serie de pruebas realizadas dentro de la suite de tecnología MCA™ que accede a todas las mediciones requeridas para evaluar rápida y completamente la condición de los motores de inducción de jaula de ardilla trifásico de menos de 1000 volts de operación. La prueba IND proporciona las pantallas e instrucciones para realizar la prueba estática y dinámica. Esta prueba se puede realizar como parte de la revisión del estado del motor o para aislar y localizar las fallas en desarrollo si así lo dictan los resultados de la prueba. La prueba IND también proporciona las pantallas e instrucciones para probar y evaluar la prueba de resistencia de aislamiento a tierra (INS). La combinación de resistencia de aislamiento (IRG) y capacitancia (CTG) a tierra junto con el factor de disipación (DF) proporciona una evaluación más completa de la condición del aislamiento que la medición IRG por sí misma.

https://alltestpro.mx/wp-content/uploads/2020/12/Tech-Tip-1-Spanish-2021.pdf

Cómo usar TVS™ estático: Prueba estática “RVS Solo” – Esta es la prueba estática tomada directamente en el motor. Todos los motores nuevos y reconstruidos deben tener el conjunto completo de pruebas IND, incluida una prueba estática y dinámica realizada antes de aceptar el motor del proveedor o del taller de reparación.

La prueba dinámica confirmará que el motor está en “Buenas” condiciones o localizará fallas en las partes eléctricas del estator o las secciones del rotor. Si la prueba dinámica es buena, esto confirma que el motor está en “buenas” condiciones. Esta prueba se guarda como REF.

Cualquier cambio en el estado eléctrico del motor se reflejará como un cambio en el TVS™. Todas las pruebas futuras del motor simplemente requieren realizar la prueba estática y comparar el TVS™ resultante con el RVS almacenado para ese motor, si el TVS™ de la prueba actual es menor al 3% (< 3%), quiere decir que la condición del motor es la misma que cuando se realizó el RVS. Si los resultados son de más del 3% pero menores al 5% (3% ? TVS™ < 5%), se está produciendo una degradación en la parte eléctrica del motor. Si el TVS™ >5% del RVS se detecta una falla grave, ya sea en el rotor o en el estator. En este punto, se debe realizar una prueba dinámica para determinar si la degradación está ocurriendo en el estator o el rotor. |

Prueba estática Remota “RVS Remote” – Antes de colocar un motor en un sistema. Se debe realizar una prueba estática y compararla con el “RVS Solo”. Si el cambio es < 3%, entonces la condición es la misma que cuando era nuevo. Después de poner el motor en servicio, realice una prueba estática desde el CCM (Centro de Control del Motor) y guarde como REF, este es el valor “remoto” de RVS. Este nuevo valor incluirá los efectos de todos los componentes que hay desde el CCM y el cableado desde el CCM hasta el motor. Tenga en cuenta que esto no confiere que el cableado o los componentes eléctricos del CCM estén libres de fallas, pero desafía la condición de todo el sistema eléctrico -desde el CCM hasta el motor-. Ahora, cualquier lectura futura se puede tomar desde la misma ubicación en el CCM donde se recopiló el RVS remoto.

Compare los valores “actuales” con el RVS remoto almacenado utilizando las mismas pautas >3% y > 5% se utilizan para evaluar todo el sistema eléctrico desde el CCM a través del motor.

Si se está desarrollando una falla aislada en el motor o el cableado, simplemente requiere realizar una prueba estática en el motor y compararla con el “RVS Solo”. Si estos valores son menores al 3% del “RVS Solo”, entonces se está desarrollando una falla dentro del motor. En este punto se recomienda realizar una prueba dinámica para aislar la falla al rotor o estator, TVS™ es una herramienta poderosa en la evaluación de motores.

El TVS™ lleva la confiabilidad a un nivel más alto para los procesos operativos al identificar rápidamente los cambios en los activos del motor de forma continua.

El método MCA™ patentado de ATP es la única compañía en el mundo que puede localizar consistentemente fallas de bobinado en desarrollo en las primeras etapas, es portátil y ha sido probado durante más de 35 años. Los clientes de ATP se encuentran en todo el mundo, incluidas compañías de gobierno, militares, compañías Fortune 100 y 500 que confían en los instrumentos de MCA™ para mantener sus operaciones funcionando sin problemas mediante la realización de pruebas no destructivas de la manera más segura.

En equipos con devanados trifásicos, todas las fases deben ser idénticas (mismo número de vueltas, mismo tamaño de cable, diámetro de la bobina, etc.) En consecuencia, todas las características de los devanados también deben ser similares. Si se produce un cambio en cualquiera de estas características, el cambio nunca es para mejor, (los devanados no se reparan solos) ya que se está produciendo la degradación.

Al analizar la cantidad y las relaciones del cambio es posible identificar la causa de la degradación. Una vez que se conoce la causa y la gravedad de la degradación, ahora es posible determinar la acción necesaria. En un motor sano de 3 fases, todas las mediciones de bobinado deben estar equilibradas.

Todo Equilibrado = Bueno
Uno o más Desequilibrado = No Bueno

¿Qué haces cuando un motor falla?

¿Qué herramientas utiliza actualmente para determinar si el motor es “bueno” o “malo”?

Si eres como la mayoría de las personas, probablemente tengas un medidor de resistencia de aislamiento a tierra (megóhmetro) y un multímetro digital.


Veamos una prueba de motor real en un motor instalado donde la unidad se había disparado.

  • ¿Qué dirías sobre el estado de este motor?
  • ¿Reemplazó el accionamiento o el motor?

 

Usando el Análisis del Circuito del Motor™ (MCA™), esto es lo que encontró el electricista.

Si reemplaza el motor, le cuesta tiempo y dinero a su empresa, tanto en el costo del motor como en el que tendrá que reemplazar o reparar la unidad cuando vuelva a disparar.


¿Adivina qué?

El mismo electricista tenía un motor con accionamiento idéntico en una línea diferente.

 

Usando el Análisis del Circuito del Motor™ (MCA™), esto es lo que encontró este mismo electricista.

¿Qué dirías sobre el estado de este motor?

Si contestaste: “El motor está mal”, tienes razón.

 

ALL-TEST Pro se compromete a garantizar la confiabilidad de los motores en el campo y maximizar la productividad de los equipos de mantenimiento en todas partes. Nuestros equipos se utilizan en instituciones comerciales, gubernamentales y militares de todo el mundo. Las aplicaciones incluyen motores eléctricos de CA / CC, transmisión, transformadores de distribución, motores de máquinas de herramientas, servomotores, motores de tracción de CA / CC y más.

Asegúrese de que sus procesos funcionen al máximo rendimiento antes de presionar el botón de reinicio, nuevamente. 

Las sobrecargas del motor ocurren cuando los motores están consumiendo demasiada corriente. El principal problema con el exceso de corriente es que crea calor, calor que degrada el aislamiento que rodea los conductores que crea el campo magnético del estator.  La degradación continua del aislamiento del devanado resulta en una falla del aislamiento y una eventual falla del motor.

Es importante reconocer que existe una condición de sobrecarga, pero es igual de importante determinar y corregir la causa de la sobrecarga antes de intentar reiniciar el motor que ha disparado.

Hay muchas razones por las que los motores consumen exceso de corriente, pero se pueden clasificar como mecánicos, eléctricos o relacionado con la carga.

Los problemas mecánicos incluyen (pero no se limitan a) desbalance o desequilibrio de la masa, desalineación del eje o del rodamiento, apriete excesivo o correas sueltas. Estas fallas son las fuentes más comunes de vibración asociadas con los equipos rotativos. Aproximadamente el 30% de las veces, cuando estas fuentes están presentes, crearán una condición de resonancia. La resonancia ocurre cuando la frecuencia de una fuerza oscilante está cerca de la frecuencia natural de un sistema de resorte. La resonancia es un enorme ladrón de energía y creará una mayor carga para el motor.

Los problemas eléctricos pueden ser una causa de la energía entrante, como la falta de coincidencia de voltaje (sobre voltaje o subvoltaje), desequilibrio de voltaje o contenido armónico excesivo. La degradación o falla del aislamiento del devanado puede causar fallas intermitentes. Dado que el aislamiento eléctrico tiene un coeficiente de temperatura negativo, estas fallas desaparecen después de que el motor se detiene y el aislamiento se enfría. Los problemas del rotor eléctrico, como la excentricidad estática o dinámica, las barras del rotor  agrietadas y  rotas o los  huecos en el material de las barras (porosidad en la fundición) hacen que  el rotor funcione por debajo de la velocidad  nominal,  lo que reduce la fem creada por la acción de giro de los rotores y causará un aumento en la corriente del rotor.

Los problemas de proceso o carga, como el exceso de flujo, la cavitación o la  resonancia del flujo, también harán que el rotor funcione por debajo de la velocidad nominal  que hace que  la corriente del rotor aumente, creando una condición de sobrecarga.

Para protegerse contra estas fallas, los controladores del motor tienen relés protectores (sobrecargas) que eliminan automáticamente la energía del motor para evitar que estas fallas causen que el motor falle catastróficamente. En la mayoría de las aplicaciones, el disparo del motor es la primera indicación de un problema en el sistema del motor.

Cuando esto ocurre, los operadores pueden intentar reiniciar el motor tres veces antes de ponerse en contacto con el área de mantenimiento. Sin embargo, dependiendo de la causa de la sobrecarga, estos reinicios pueden estar exacerbando el problema, lo que resulta en más daños en el motor o fallas catastróficas. El reinicio del motor no aborda la causa del exceso de corriente.

El ALL-TEST PRO 7™ es un instrumento portátil, de mano, fácil de usar que puede proporcionarle un examen completo y exhaustivo del sistema de motores desde el Centro de Control de Motores (MCC) en menos de 3 minutos. Estas pruebas aseguran que el motor es “seguro” para reiniciar. Este instrumento evaluará rápidamente la condición del aislamiento a tierra, el aislamiento del devanado y cualquier problema de rotor en desarrollo, y evaluará la condición del motor y mostrará su condición en la pantalla del instrumento en una de las tres condiciones, “Bueno”, “Alerta” o “Malo”.

 

Después de reiniciar el motor o incluso antes de que el motor se dispare, el ATPOL III™ se puede utilizar para evaluar todo el sistema del motor, desde la  energía entrante hasta todo el proceso.   El ATPOL III™ utiliza el voltaje y la corriente del motor para analizar completamente todo el sistema del motor mientras el motor funciona bajo carga.  El ATPOL III™ realiza una captura de datos simultánea de las tres fases de voltaje y corriente para evaluar rápidamente cualquier problema del suministro de energía que pueda hacer que la corriente de los motores aumente.  Además, realiza una conversión Analógica/Digital del voltaje y la corriente del motor que se carga en el software ESA para evaluar la condición eléctrica y mecánica del motor, así como la condición mecánica de la máquina accionada.

Después de restablecer las sobrecargas, el operador reiniciará el motor. Si el motor funciona con éxito, ese suele ser el final de la situación. Sin embargo, la razón por la que el motor se disparó aún se desconoce y podría causar disparos adicionales en el futuro. Por lo general, cada disparo posterior ocurre a intervalos reducidos, lo que indica una mayor degradación de la condición de los motores.  Sin embargo, antes de reiniciar el motor, se deben realizar algunas comprobaciones mecánicas y eléctricas básicas.

Procedimientos recomendados para un viaje inesperado del motor o las comprobaciones más básicas realizadas antes de intentar reiniciar los motores disparados:

La comprobación mecánica es girar el eje: ¿El eje acoplado gira libremente?

De lo contrario, determine si es el motor o la máquina accionada es lo que impide que el eje del sistema del motor gire libremente, separando el acoplamiento y girando cada uno de los elementos rotativos de la máquina. Si incluso el eje no gira, corrija el error antes de intentar reiniciarlo. Si alguna de las máquinas no gira libremente, sospeche del rodamiento.

Comprobaciones eléctricas

Utilice el ALL-TEST PRO 7™ para realizar todas las pruebas estáticas (pruebas con la máquina desenergizada) y las pruebas de resistencia de aislamiento a tierra (IRG) del MCC. Si se detecta una falla en el MCC, repita la prueba directamente en el motor. En el motor realice la prueba estática, IRG, factor de disipación (DF) y capacitancia a tierra. Si el Valor de Prueba Estático (Test Value Static) se desvía en más de un 5% del Valor de Referencia Estático (RVS), realice una prueba dinámica. Si el TVS es menor al 3% del promedio y DF e IRG están dentro del rango recomendado, la falla está en el ableado o el controlador.

Después de reiniciar el motor, realice una prueba energizada utilizando el ATPOL III™ para evaluar la condición mecánica y eléctrica de todo el sistema del motor. Estas pruebas de un minuto determinarán la calidad de la energía entrante, la condición eléctrica y mecánica del motor, la condición mecánica de las máquinas accionadas, así como cualquier anomalía del proceso, como la cavitación, el impulsor de la bomba, problemas de holgura o resonancia de flujo.

Luego, el software de la ESA analiza automáticamente los resultados de las pruebas cargadas para evaluar e informar sobre el estado de todo el sistema del motor en un informe de cuatro páginas fácil de entender que proporciona los reportes eléctricos y mecánicos, estado del motor y de la máquina accio

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El enfoque multitecnológico para los diagnósticos de motor significa que está utilizando diferentes tecnologías que se complementarán y validarán entre sí. Un ejemplo es que su técnico de vibración sospecha de un posible problema en el rotor en una aplicación crítica, pero el costo de reemplazarlo implica un apagado general en la producción, y en este caso el costo del motor es pequeño en comparación con los costos incurridos por el apagado.

En una situación como esta, muchas personas se rehusarían a tomar la decisión de un reemplazo, porque si el diagnóstico está equivocado, el costo será demasiado alto. Por lo tanto, este motor puede hacerse funcionar hasta que falle, debido a la incertidumbre del diagnóstico. En este caso, para poner el enfoque multitecnológico en práctica, utilice el análisis de firma eléctrica (prueba energizada) para confirmar o descartar los hallazgos preliminares (falla del rotor). Si el eje del motor instalado puede girar o si la carga se desconecta rápidamente, entonces se puede llevar a cabo una prueba de Motor Circuit Analysis (desenergizada) para evaluar la condición del rotor, del estator y de las conexiones. Al utilizar el enfoque multitecnológico, tendrá más confianza en sus hallazgos y, por lo tanto, un nivel más alto de certidumbre de que ha determinado las fallas reales.

tech-tip-5-2017

Los motores están diseñados para operar entre un 50 & 100 % de su carga clasificada. La mejor eficiencia de operación para la mayoría de los motores es de alrededor del 75 % de la carga clasificada. El factor de potencia (PF) es una medición que puede determinar rápidamente la cantidad de carga en un motor. Normalmente, los motores con bajo PF durante la operación normal están sobredimensionados para su aplicación actual y costará más su operación que la de un motor del tamaño adecuado.  Los motores que operan con PF bajo contribuirán con un PF del sistema bajo, lo que puede resultar en altos cargos de PF por parte de los servicios públicos y mayor pérdida de energía dentro del motor.  Utilizar el PF para dimensionar correctamente los motores en la planta resultará en una mayor confiabilidad eléctrica y menos energía desperdiciada.

El análisis de firma eléctrica (ESA) evalúa el voltaje y la corriente, ofreciendo una amplia visión del estado del sistema del motor que incluye la calidad de la energía entrante. Combinar esta información con conocimientos de la aplicación puede indicar oportunidades para ahorros de costos de energía.

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Estudios de caso

Análisis de firma eléctrica (ESA)
Obtenga más información sobre el método de pruebas de ESA y cómo es utilizado por los instrumentos de pruebas de motor de ALL-TEST Pro.

tech-tip-2-2018

La Excentricidad Estática (entrehierro) es una falla que
se crea cuando el rotor no se encuentra alineado en el
centro magnético del estator. La excentricidad estática
puede ocasionar incremento en la corriente operativa,
sobrecalentamiento, pérdidas de energía y
sobrecalentamiento de los rodamientos. El Análisis de la
Firma Eléctrica (ESA, por sus siglas en inglés) evalúa los
espectros de corriente y voltaje usando la Transformada
Rápida de Fourier (FFT), que convierte las formas de
onda en el dominio del tiempo en un espectro de
frecuencia. La FFT destaca las amplitudes y frecuencias
para identifica fallas como la excentricidad estática.

Cuando hay picos a la misma frecuencia en los
espectros de alta frecuencia en corriente y voltaje
estos relacionan con la energía entrante al
sistema. Cuando solo existen picos en el espectro
de corriente, pero no en el de voltaje, entonces la
falla viene ya sea del motor o de la carga
impulsada. En el ejemplo ESA de arriba, se indica
un problema de excentricidad estática a la Línea de
Frecuencia (50Hz) y bandas laterales a dos veces
de la velocidad de giro multiplicado por el número
de barras de rotor. Las flechas rojas identifican los
picos de frecuencia de la excentricidad estática en el espectro de corriente y no en voltaje.

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Análisis de firma eléctrica (ESA)
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Tech Tip Software Screen shot
Tech Tip Voltage Chart

Un sistema con bandas puede ser evaluado introduciendo información sobre la longitud de las bandas y la circunferencia de las poleas en el software ESA. El software ESA, automáticamente calcula la frecuencia de la banda y generará cursores para ayuadar a evaluar la condición del sistema. Un sistema de bandas que no está instalado adecuadamente puede ocasionar problemas como desalineación, desgaste de la banda/polea, y puede teminar en daño a los cojinetes. Estos resultados se pueden monitorear en el tiempo (tendencias). El ESA evalúa los espectros de corriente y voltaje usando la Transformada Rápida de Fourier (FFT), la cual, convierte la forma de onda en el dominio del tiempo en un espectro de frecuencia. La FFT destaca la amplitud y frecuencia para identificar los problemas de las bandas y poleas. 

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Análisis de firma eléctrica (ESA)
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Como ejemplo, los datos de baja frecuencia en la imagen de arriba son de un ventilador impulsado por un motor de inducción 150kW, 400V, 260A, 1485RPM. El pico marcado como BLT en la frecuencia de la banda, es la velocidad de la banda. Adicionalmente, hay múltiplos de BLT, los cuales se muestran en el espectro. El espectro inferior muestra el Pico en la Línea de Frecuencia y también que hay bandas laterales a cada lado de la Frecuencia que son la frecuencia de la banda (BLT).  

Una barra de rotor rota o fracturada puede ocurrir por arranques excesivos, alta carga, procesos de manufactura, etc. Cuando ocurre que una barra de rotor se rompe, ya no hay más camino para el flujo de corriente. Esto ocasiona estrés en las barras adyacentes en forma de incremento de corriente y temperatura. Eventualmente esas barras de rotor fallarán en el tiempo. El Análisis de la Firma Eléctrica (ESA), evalúa los espectros de corriente y voltaje usando la Transformada Rápida de Fourier (FFT), la cual convierte la forma de onda en el tiempo en un espectro de frecuencias. La FFT señala la amplitud y frecuencias a identificar fallas mecánicas como barras rotas o fracturadas.

Generalmente las barras de rotor rotas o fracturadas se encuentran como levadas bandas laterales a LF a la Frecuencia de Paso de los Polos (PPF). La PPF es calculada usando la velocidad síncrona menos la velocidad de operación por el número de polos. En este ejemplo ESA hay bandas laterales a LF (3600 RPM o 60 Hz) espaciadas a PPF en el espectro de corriente -1.

Arriba un ejemplo de un motor AC trifásico:

• 460V, 1200 RPM (velocidad síncrona), motor de 6 polos, 1183.1 RPM (velocidad de operación), 60Hz (LF).
• 1200 RPM
velocidad síncrona – 1183.1 RPM velocidad de operación = 16.9 RPM
• 16.9 RPM x 6 (# de polos) = 101.4 RPM o para trabajar en Hertz use 101.4RPM / 60 seg. = 1.69 Hz
• PPF = 101.4 RPM o 1.69 Hz

Vibraciones y termografía infrarroja podrían indicar el inicio de un problema. Usando la tecnología Esa, puede determinar con precisión el problema actual del motor o verificar su condición.

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Case studies

Electrical Signature Analysis (ESA)
Learn more about the ESA testing method and how it is used by ALL-TEST Pro engine testing instruments.

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El desequilibrio del voltaje entre las fases impactará la operación de un motor eléctrico. Un motor eléctrico puede perder su clasificación al operar con desequilibrios por debajo del 5 %. Los efectos del desequilibrio del voltaje son:

  1. Reducción de torques máximos y de rotor bloqueado para la aplicación.
  2. Ligera reducción de la velocidad de carga completa.
  3. La corriente también mostrará un desequilibrio significativo que se relaciona con el diseño del motor específico.
  4. Pueden resultar temperaturas de operación significativas. Por ejemplo, un desequilibrio del voltaje del 3.5 % resultará en un incremento del 25 % en la temperatura.
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Una de las principales causas de fallas prematuras del motor eléctrico y del aislamiento es la contaminación. Una parte clave y con frecuencia ignorada de cualquier programa de mantenimiento de un motor es asegurarse de que el motor esté limpio. Los pasos de aire, los ventiladores y las superficies del motor deben limpiarse periódicamente. La acumulación de contaminación en estas superficies reducirá la capacidad del motor eléctrico de enfriarse, lo que resultará en una vida más corta del aislamiento. Además, el área alrededor del eje del motor debe mantenerse limpia para reducir la posibilidad de que entre contaminación en los baleros. Supervisar la condición del aislamiento eléctrico con el análisis del circuito del motor permitirá la detección temprana de la acumulación de contaminación en el bobinado dentro del motor eléctrico.

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El almacenamiento de la máquina eléctrica (motores & generadores) afectará la vida útil del equipo. Con el tiempo, las condiciones tales como humedad, suciedad, polvo, roedores y vibración general tendrán un impacto negativo en la condición eléctrica y mecánica del equipo.

Al almacenar máquinas durante cualquier cantidad significativa de tiempo, se debe considerar un número de requerimientos:

  1. Almacene los motores eléctricos alejados de fuentes de vibración significativas, contaminación y humedad.
  2. Gire el eje del motor al menos cada trimestre, o mensualmente de preferencia.
  3. Si el área de almacenamiento llega a alcanzar el punto de rocío, instale calentadores o deshumidificadores para evitar la condensación.
  4. Realice análisis del circuito del motor periódicamente para asegurarse de que no ha ocurrido una degradación del bobinado. Algunas plantas colocan una etiqueta en cada motor mostrando las fechas de las últimas inspecciones sobre la condición del motor, con diferentes colores representando la planificación para girar el eje (verde para el primer mes de cada trimestre, rojo para el segundo mes y amarillo para el tercero).
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Un número de condiciones de falla ocasionarán que se «dispare» un variador de frecuencia (VFD). Los cortos de bobinado relacionados con el VFD pueden ocurrir en los giros del extremo de las bobinas del motor eléctrico entre conductores individuales. Este tipo de fallas no pueden detectarse con un probador de resistencia de aislamiento ni con un ohmímetro y el motor puede seguir funcionando de forma satisfactoria en bypass durante algún tiempo. Las fallas del VFD, el voltaje de entrada y las fallas del cable también ocasionarán un disparo. Si la energía entrante es satisfactoria (+/- 10 % con relación a la clasificación de voltaje del VFD), revise los bobinados y cables del motor con el análisis del circuito del motor para aislar la ubicación de la falla (motor, dirección o cable). Esta práctica reducirá el tiempo de solución de problemas en términos de horas (o más tiempo), evitando el costoso tiempo de inactividad no planificado del equipo asociado.

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El PIE COJO ocurre en las máquinas cuando los pies de las máquinas y la plataforma en la que están montadas no están en el mismo plano. En motores eléctricos, el pie cojo distorsiona el marco, lo que a su vez puede distorsionar el campo magnético del estator. Esto crea fuerzas eléctricas desequilibradas entre el rotor y el campo magnético del estator. Estas fallas con frecuencia son diagnosticadas por el personal de vibración como espacios de aire desiguales o excentricidad estática (por usuarios de análisis de firma eléctrica — ESA). El pie estático se puede verificar mejor utilizando un indicador de dial para determinar la cantidad de pie cojo y galgas para determinar el tipo de pie cojo.

El pie cojo dinámico requiere de un método de pruebas más detallado. El pie cojo en motores puede provocar fallas prematuras del balero y que las barras del rotor se aflojen o se rompan. ESA identifica de forma rápida y sencilla el pie cojo estático y dinámico.

El pie cojo estático se puede detectar utilizando el modo de prueba Motor Circuit Analysis Dynamic.

Graphic Soft Foot

Como regla general, operar un motor con más de 10 °C por encima de la clase de aislamiento clasificada del motor puede disminuir su vida útil a la mitad. El calor excesivo acelerará la degradación del sistema de aislamiento del motor. El calentamiento de un motor puede ser ocasionado por sobrecarga, arranques demasiado frecuentes o altas temperaturas ambientales, por nombrar algunos ejemplos. Por ejemplo, un motor con un sistema de aislamiento de clase F está clasificado para 155 °C. Si el motor excede esta temperatura en más de 10 °C, entonces la vida útil del sistema de aislamiento puede reducirse a la mitad.

tech-tip-9-2017

Los sistemas de aislamiento de motor y bobinado siguen la ecuación Arrenius: la tasa de una reacción química se duplica por cada incremento en la temperatura de 10 °C, y ya que los sistemas de aislamiento son dieléctricos, siguen estas reglas. Esto significa que la vida útil de un motor disminuye en un 50 % por cada incremento de 10 °C en la temperatura del motor.

Muchos motores eléctricos utilizan convección térmica para mantener fresco el motor. Mientras mayor sea la superficie del área de contacto, mayor será la capacidad de transferencia de calor. Las aletas en la carcasa del motor incrementan el área de superficie de la carcasa, lo que a su vez incrementa las capacidades de disipación de calor del motor, maximizando así la vida útil de los sistemas de aislamiento del motor.

Permitir la acumulación en el exterior del motor limita la capacidad del motor para disipar adecuadamente el calor, reduciendo considerablemente la vida del sistema de aislamiento del motor y la vida útil del motor. La limpieza frecuente del exterior del motor permitirá que alcance su vida útil esperada.

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La pérdida de fase es una condición que ocurre cuando se pierde una de las tres fases que suministra voltaje a un motor trifásico. Cuando esto ocurre, la corriente que pasa a través de las dos fases restantes puede llegar a ser 1.73 veces mayor (173 %) que los FLA normales (consulte la figura del lado derecho).

Durante esta condición, el exceso de corriente que fluye a través del resto de bobinados causará que esos bobinados se sobrecalienten. Esto podría dañar permanentemente el aislamiento del bobinado y posiblemente ocasionar un incendio dentro del motor. Se debe tener cuidado para asegurarse de que las sobrecargas del motor sean clasificadas para evitar esta condición.

tech-tip-6-2019

Antes de realizar cualquier prueba eléctrica o electrónica, es importante verificar la funcionalidad del instrumento.

Por ejemplo, antes de usar un vóltmetro para verificar tensiones potencialmente mortales, es una práctica recomendada de mantenimiento verificar que esté leyendo correctamente para asegurar su funcionalidad. Del mismo modo, es una buena práctica verificar la solidez y la funcionalidad de los instrumentos de prueba de motores eléctricos y los cables de prueba antes de llevarlos al campo. El uso de un motor de prueba como el motor de demostración de condición conocida de ALL-TEST Pro, es ideal.

La funcionalidad también se puede mejorar simplemente cortocircuitando las terminales, conectando los clips a un pedazo de metal sin acabado. En la mayoría de los instrumentos ALL-TEST Pro, la prueba de aislamiento -Mega Ohms-, se lleva a cabo con la punta de prueba azul #2 y la terminal amarilla a tierra. Con ambos cables  desconectados, o abiertos, la lectura debería estar fuera de la escala alta (>XXX Mohms). Con las terminales conectadas a una pieza de metal (en corto) la lectura debe estar cerca de cero. Con las tres terminales de prueba (Negra, Azul y Roja)  conectadas a una pieza de metal (en corto) y realizando cualquiera de las pruebas automáticas, la Resistencia entre fases debería ser cero.

Instrument functionality check

Con la funcionalidad del instrumento confirmada, puede estar seguro de que cualquier lectura anormal que vea en el campo se origina en el objeto bajo prueba.

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La resistencia es una propiedad fundamental de la capacidad de los materiales para resistir el flujo de electricidad a través de ellos. Las unidades de resistencia son ohmios y usa el símbolo griego omega (?) y el símbolo matemático es (R). Todos los materiales tienen cierta cantidad de resistencia, la mayoría de los metales tienen baja resistencia y se conocen como conductores. La resistencia específica de un material es resistividad y está representada por (?). La resistencia de un material depende del tipo de material, la longitud y la forma del material. La resistencia de un objeto o material determina cuánto trabajo o calor se crea cuando la corriente fluye a través del material. Por ejemplo, un material con una alta resistencia consumirá una gran cantidad de energía a medida que la corriente fluye a través del material. La corriente que produce trabajo y crea calor se conoce como corriente resistiva (Ir).
La medición de resistencia lleva el nombre de Georg Simon Ohm, un físico alemán del siglo XIX que estudió la relación entre voltaje, corriente y resistencia. Se le atribuye la formulación de la Ley de Ohm, que es: la resistencia de un circuito (R) es igual al voltaje aplicado al circuito (E) dividido por el flujo de corriente (I) a través de dicho circuito.

Los materiales de los circuitos eléctricos se clasifican como conductores o aislantes.

Los conductores son materiales que tienen electrones débilmente enlazados en la capa más externa de los átomos que forman el material conductor y ofrecen muy poca resistencia al flujo de corriente. Los electrones fluyen fácilmente a través del material conductor. Ejemplos de conductores son cobre, acero, hierro, bronce y muchos otros metales.

Los aislantes son materiales que tienen electrones muy estrechamente unidos en la capa más externa de los átomos que componen el material aislante y resisten el flujo libre de corriente a través del material. Los aislantes presentan una alta resistencia y restringen el flujo de electrones. Los ejemplos incluyen caucho, vidrio, madera y muchos plásticos.

Lo fundamental de la electricidad es que la corriente toma el camino de menor resistencia, por lo tanto, los aisladores se utilizan para dirigir el flujo de corriente a través de la ruta prevista y evitar el flujo de corriente a través de caminos no deseados.

En los motores, los conductores se forman en bobinas o devanados para crear el campo magnético necesario para convertir la energía eléctrica en un par mecánico. Para maximizar la fuerza del campo magnético, la corriente debe fluir a través de cada vuelta del devanado.

Por lo tanto, los conductores que se utilizan para construir los devanados están recubiertos con múltiples capas de aislamiento para dirigir la corriente a través del devanado. Este aislamiento se conoce como aislamiento de bobinado o giro.

Cuando el aislamiento entre los conductores comienza a romperse, la corriente todavía no fluirá entre los conductores hasta que la resistencia del aislamiento caiga por debajo de la resistencia del material conductor alrededor del conductor. Por lo tanto, la medición de resistencia de los devanados individuales permanecerá sin cambios hasta que el aislamiento haya fallado por completo.

La resistencia es directamente proporcional a la longitud total del conductor, el tamaño del conductor (en milésimas circulares) y la temperatura del conductor. Por ejemplo, es mucho más fácil que el agua fluya a través de una tubería ancha y corta que a través de una tubería más estrecha y larga. La corriente a través de un conductor eléctrico reacciona de la misma manera. La corriente fluirá mucho más fácilmente a través de un trozo de alambre grande y corto que a través de un trozo de alambre más estrecho y largo, porque hay menos resistencia al flujo de electrones en el conductor más grande que en el conductor más pequeño.

Por lo tanto, al medir la resistencia del devanado en un motor eléctrico trifásico desenergizado, cualquier desequilibrio de resistencia suele ser el resultado de problemas de conexión. La resistencia de las tres fases debe equilibrarse entre sí. Cualquier desequilibrio del 5% es una advertencia e indica que hay problemas en el circuito del motor.

Al probar desde el CCM (Centro del Control del Motor), un desequilibrio de resistencia podría estar en cualquier lugar de la conexión en el MCC y el cableado o el motor en sí. Se deben realizar pruebas adicionales progresivamente más cerca del motor para localizar las conexiones que están causando el desequilibrio de resistencia. Si las medidas de resistencia en el motor están equilibradas, esto verifica que el problema está en algún lugar entre el CCM y los cables del motor. Si los valores de resistencia directamente en el motor están desequilibrados, esto confirma que hay un problema dentro del motor. Ejemplos de cosas que pueden causar resistencias desequilibradas son: conexiones sueltas, uniones soldadas en frío en el motor o en el CCM, cables deshilachados o rotos, terminales sucias u oxidación de las conexiones en cualquier parte del circuito del motor.

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El factor de disipación es una prueba eléctrica que ayuda a definir el estado general de un material aislante.

Un material dieléctrico es un material que es un mal conductor de la electricidad pero un eficiente soporte de un campo electrostático. Cuando un material aislante eléctrico se somete a un campo electrostático, las cargas eléctricas opuestas en el material dieléctrico forman di-polos.

Un condensador es un dispositivo eléctrico que almacena una carga eléctrica colocando un material dieléctrico entre las placas conductoras. El sistema de aislamiento de la pared a tierra (IT) entre los devanados del motor y la estructura del motor crea un condensador natural. El método tradicional de probar el IT es medir el valor de la resistencia a tierra.

Esta es una medida muy valiosa para identificar debilidades en el aislamiento, pero no define el estado general de todo el sistema IT.

El factor de disipación proporciona información adicional sobre el estado general del GWI.

En la forma más simple, cuando un material dieléctrico se somete a un campo de CC, los diploes en el dieléctrico se desplazan y alinean de manera que el extremo negativo del dipolo se atrae hacia la placa positiva y el extremo positivo del dipolo se atrae hacia la placa negativa. Parte de la corriente que fluye desde la fuente a las placas conductoras alineará los dipolos y creará pérdidas en forma de calor y parte de la corriente se filtrará a través del dieléctrico. Estas corrientes son resistivas y gastan energía, esta es la corriente resistiva IR. El resto de la corriente se almacena en la corriente de las placas y se almacenará descargada de nuevo en el sistema, esta corriente es corriente capacitiva, IC.

Cuando se someten a un campo de CA, estos di-polos se desplazarán periódicamente a medida que la polaridad del campo electrostático cambie de positivo a negativo. Este desplazamiento de los di-polos crea calor y gasta energía.

Hablando de manera simplista, las corrientes que desplazan los di-polos y las fugas a través del dieléctrico son corrientes resistivas -IR-, la corriente que se almacena para mantener los di-polos alineados es corriente capacitiva -IC-.

El factor de disipación es la relación entre la corriente resistiva IR y la corriente capacitiva IC, esta prueba se usa ampliamente en equipos eléctricos como transformadores, disyuntores, generadores, motores eléctricos y cableado, y se usa para determinar las propiedades capacitivas del material de aislamiento, de los devanados y conductores. Cuando el IT se degrada con el tiempo, se vuelve más resistivo, lo que hace que aumente la cantidad de IR. La contaminación del aislamiento cambia la constante dieléctrica del IT nuevamente haciendo que la corriente alterna se vuelva más resistiva y menos capacitiva, esto también hace que aumente el factor de disipación. El factor de disipación del aislamiento nuevo y limpio suele ser del 3 al 5%, un DF mayor al 6% indica un cambio en la condición del aislamiento del equipo.

Cuando hay humedad o contaminantes en el GWI o incluso en el aislamiento que rodea a los devanados, esto provoca un cambio en la composición química del material dieléctrico utilizado como aislamiento del equipo. Estos cambios dan como resultado un cambio en el DF y la capacitancia a tierra. Un aumento en el factor de disipación indica un cambio en la condición general del aislamiento, comparar DF y capacitancia a tierra ayuda a determinar la condición de los sistemas de aislamiento a lo largo del tiempo. La medición del factor de disipación a una temperatura demasiado alta o demasiado baja puede producir resultados desequilibrados e introducir errores durante el cálculo. El estándar IEEE 286-2000 recomienda realizar pruebas a temperatura ambiente de 77° Fahrenheit o 25° Celsius o alrededor de ella.

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Si un motor ha sido desmontado por cualquier motivo, se recomienda verificar el estado del sistema de bobinado antes del montaje. Por ejemplo, después de reemplazar un rodamiento, quitar el rotor para su inspección, limpiar el bobinado o incluso un rebobinado de estator completo, siempre es una buena idea probar el estator en busca de posibles fallas antes de volver a montarlo. La línea de instrumentos desenergizados de ALL-TEST Pro son herramientas perfectas para esto, pero hay algunas cosas que deben tenerse en cuenta al analizar los resultados de las pruebas.

AT34 on demo motor

Cuando el rotor se retira del motor, también se elimina cualquier desbalance de la inductancia mutua causado por cualquier varianza1 en la relación barra de rotor/bobinado.

Por lo tanto, la única parte del sistema de bobinado del motor que está respondiendo a la señal de CA, desde el instrumento, es la autoinductancia de los bobinados del estator y el hierro posterior. Esto significa que las pautas de tolerancia a fallos de un motor no ensamblado deben ser más estrictas que los criterios de un motor montado completo. Se recomienda seguir la tabla de tolerancia del motor no ensamblado a continuación.

1 La varianza es una medida de dispersión que representa la variabilidad de una serie de datos respecto a su media. Formalmente se calcula como la suma de los residuos al cuadrado divididos entre el total de observaciones. También se puede calcular como la desviación típica al cuadrado.

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Una cosa que normalmente se pasa por alto es cómo se almacenan los motores de repuesto. Con el tiempo, la humedad, la suciedad, el polvo e incluso la vibración general de otras fuentes pueden tener un impacto negativo en la condición eléctrica y mecánica de los motores almacenados. Los motores almacenados deben limpiarse y limpiarse periódicamente para garantizar el funcionamiento adecuado cuando se instala el motor. El eje del motor debe girarse periódicamente para evitar que la grasa dentro de los rodamientos se seque o se separe. Se recomienda girar el eje una vez al mes, pero como mínimo el eje del motor debe girarse trimestralmente.

La alta humedad en una instalación de almacenamiento también puede afectar negativamente el sistema de aislamiento del motor. La condensación puede almacenarse directamente en los devanados, lo que comenzará a degradar el material de aislamiento, lo que provocará una falla prematura del motor una vez instalado en la máquina. Si el área de almacenamiento alcanza el punto de rocío, se deben instalar calentadores o deshumidifi cadores para evitar la condensación.

Las etiquetas de motor son un componente importante del almacenamiento. Las etiquetas del motor deben tener datos generales del motor, la fecha de recepción en el almacenamiento y los requisitos de mantenimiento de almacenamiento para el motor, como el giro del eje mensual o trimestral, el aislamiento y las lecturas de resistencia. Se pueden agregar otras variables de mantenimiento y medición a la etiqueta dependiendo de los criterios y la instrumentación de prueba que emplee la instalación de almacenamiento.

Antes de la instalación del motor almacenado, ALL-TEST Pro recomienda realizar una prueba de Análisis del Circuito del Motor™ (MCA™) para garantizar que no se haya producido una degradación del devanado mientras el motor se ha sentado en la instalación de almacenamiento. Esta prueba también se puede utilizar como una prueba de referencia TVS™ (Test Value Static o Valor de Prueba Estático) que se puede comparar y crear tendencia a futuro mientras el motor está almacenado o después de que se haya instalado el motor de repuesto.

Cualquier cambio en el TVS™ signifi ca un cambio en los devanados del motor, tierra, rotor, cableado, etc. La prueba inicial debe indicar que las tres fases del motor son simétricas y no indican ninguna contaminación ni fallas a tierra. Un valor de prueba TVS™ se puede comparar con pruebas futuras en el mismo motor y cualquier desviación entre los valores signifi ca un cambio en el sistema del motor debido a una falla del motor en desarrollo.

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Ángulo de fase: la definición técnica del ángulo de fase de una onda periódica: El número de unidades adecuadas de medida angular entre un punto de la onda y un punto de referencia.  Entonces, según la definición, el pico positivo de una forma de onda tendría un ángulo de fase de 90 ° desde el punto de referencia de la línea en el tiempo cero.

Pero, en la práctica, ¿qué significa esto?

La energía eléctrica de CA es la energía eléctrica estándar utilizada en todo el mundo y se define como el flujo de carga eléctrica que cambia periódicamente de dirección.

Figura 1: Forma de onda de tiempo (TIME)
Figura 1: Forma de onda de tiempo (TIME)

La figura 1 muestra la carga eléctrica moviéndose de izquierda a derecha del punto 0 en la línea de tiempo. Iniciando en el punto cero, conforme pasa el tiempo la carga pasa del valor “máximo positivo”, luego cruza por cero y pasa hasta que vuelve al valor “máximo negativo” y, a continuación, regresa al cruce por el punto 0. La cantidad de carga es el voltaje (E o V) con las unidades de voltios. El voltaje continua y repetidamente cambiará de un máximo positivo a un máximo negativo.

Figura 2: Un ciclo (Cycle)
Figura 2: Un ciclo (Cycle)

Un creciente voltaje causa más flujo de corriente en una dirección, cuando el voltaje cambia de positivo a negativo la corriente (I) fluirá en la dirección opuesta. Las unidades para la corriente son los amperios y mostrarán un patrón similar. Un cambio completo de la carga de 0 a máximo positivo, máximo negativo y de vuelta a 0 es un ciclo.

Esta visualización es llamada visualización de la forma de onda de tiempo y representa el valor instantáneo de la tensión o la corriente en un momento dado. A medida que este proceso se repite, la corriente alterna fluirá.  La cantidad de tiempo que se tarda en completar un ciclo es llamado período.

Cada ciclo tiene 360 grados.

Figura 3: 1 Ciclo tiene 360 grados
Figura 3: 1 Ciclo tiene 360 grados

En un circuito eléctrico, la oposición al flujo de la corriente es la resistencia (R) y se mide en ohmios.

Ley de Ohm: proporciona la relación de las tres variables eléctricas básicas de un circuito eléctrico CC voltaje (E), corriente (I) y resistencia (R).

E = I/R

1 voltio creará 1 amperio de corriente a través de una resistencia de 1 ohmio.  Sin embargo, en los circuitos de CA, ya que el voltaje está cambiando periódicamente, la corriente seguirá.  Por lo tanto, en los circuitos de CA, la ley básica de Ohm no se aplica, ya que el voltaje y la corriente cambiantes introducen una oposición adicional a la corriente conocida como reactancia, como resultado de cualquier inductancia (L) o capacitancia (C) en el circuito.

Inductancia: es la propiedad de un circuito eléctrico de oponerse a un cambio en la corriente, las unidades para la inductancia son los Henry. La inductancia almacena energía en un campo magnético a medida que aumenta la corriente del circuito y la libera energía de nuevo al circuito cuando la corriente disminuye para mantener una corriente constante. Dado que en circuitos CA la corriente está cambiando periódicamente, cualquier inductancia en el circuito se opondrá a la corriente y creará una reactancia (oposición a este cambio en la corriente) conocida como reactancia inductiva (XL).  XL depende de la cantidad de inductancia en el circuito y de la frecuencia de la señal aplicada.  Las unidades de XL son los ohmios y hacen que la corriente retrase el voltaje en 1/4 de un ciclo o 900.

 XL = 2?fL

Capacitancia: es la propiedad de un circuito eléctrico que se opone a un cambio en la tensión, las unidades para la capacitancia son los Faradios. La capacitancia almacena energía en un circuito eléctrico en forma de cargas almacenadas en placas eléctricas separadas por un material aislante.  A medida que aumenta el voltaje en un circuito, se almacenan más electrones en las placas, cuando el voltaje disminuye, los electrones almacenados se descargarán en el circuito tratando de mantener el voltaje a un nivel constante.  Dado que el voltaje en un circuito CA está cambiando periódicamente, cualquier capacitancia en el circuito creará una reactancia (oposición al cambio en el voltaje) conocida como reactancia capacitiva (XC). Las unidades de XC son los ohmios y hacen que el voltaje retrase la corriente en 90°.  Las unidades de XC son ohmios y dependen de la cantidad de capacitancia en el circuito y la frecuencia del voltaje aplicado.

 XC = 1/(2?fC)

Frecuencia:  es una medida del número de eventos que ocurren en un período de tiempo determinado.

F= # eventos/tiempo;

Ángulo de fase: Un uso común de los ángulos de fase es medir el retraso de tiempo entre 2 o más eventos periódicos que tienen el mismo período. Dado que el inverso del tiempo (T) es la frecuencia (f), los eventos periódicos que tienen la misma frecuencia tardan la misma cantidad de tiempo en completar el evento.

T=1/f

Sin embargo, el hecho de que tarden la misma cantidad de tiempo en realizar el evento y tengan la misma frecuencia no significa que comiencen y terminen al mismo tiempo.

El ángulo de fase presenta el retraso entre estos eventos en grados. Por ejemplo, un ángulo de fase de 90° significa que los eventos están separados por 1/4 de un ciclo. Dado que la inductancia hace que la corriente retrase el voltaje en 90° si el período de la onda es de 4 segundos la frecuencia sería de 0.25 Hz. Por lo tanto, la corriente se retrasará 1 segundo o 90°.

 

La teoría eléctrica básica establece que: 

En un circuito puramente resistivo, la corriente y el voltaje están en fase, lo que significa que tanto las formas de onda de voltaje como las de corriente alcanzan sus picos máximos positivos y máximos negativos y el cruce por 0 al mismo tiempo.

En un circuito puramente inductivo, el voltaje conduce la corriente en 90 °, lo que significa que el voltaje alcanza sus valores máximos y mínimos 90 ° antes que la corriente.

En un circuito puramente capacitivo, la corriente conduce el voltaje en 90 °, lo que significa que la corriente alcanza sus valores máximos y mínimos 90 ° antes del voltaje.

Entonces, ¿cómo usa MCA™ el ángulo de fase?

Si el ángulo de fase es de 0°, el circuito que se está probando es puramente resistivo.  Sin embargo, dado que un motor utiliza bobinas de estator para crear el campo magnético, estas son inductivas. Pero las bobinas están construidas de conductores que son resistivos, y están recubiertas con una película de esmalte que es capacitiva.  Por lo tanto, el ángulo de fase de cada fase dependerá de la relación de estas propiedades eléctricas.

En los motores trifásicos, todas las bobinas deben ser idénticas y tener el mismo ángulo de fase.  Si el aislamiento entre conductores comienza a degradarse, la inductancia o la capacitancia cambiarán. El ángulo de fase o el retardo de tiempo entre la corriente y el voltaje será una de las primeras mediciones en cambiar incluso con cambios muy leves de L o C.

La experiencia ha demostrado que una indicación temprana de cualquier degradación de los sistemas de bobinado será si el ángulo de fase de cualquier fase se desvía del ángulo de fase promedio de las tres fases en más de 2 grados.

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