Understanding Motor Circuit Analysis by ALL

ALL-TEST Pro, LLC
Filosofía de los análisis de ALL-TEST Pro
La prueba y el análisis de los motores eléctricos, transformadores o cualquier devanado no es “magia
negra”. En realidad es muy sencillo, si se hacen las mediciones suficientes de manera precisa.
La experiencia de ALL-TEST ProTM ha demostrado que el método más preciso y completo de determinar
la verdadera condición de los devanados del motor es controlar los parámetros de prueba mientras el
motor está sin corriente. El método evita errores y resultados conflictivos de fuentes perdidas o
desconocidas utilizadas por otros métodos.
Al inyectar una señal sinusoidal conocida no destructiva de corriente alterna de voltaje bajo a través de
los devanados del motor, las fallas o puntos débiles no conducen al fallo. En muchos casos, las fallas
potencialmente destructivas pueden ser fácilmente corregidas antes de que ocurra una falla total del
devanado.
Las fallas del devanado se indican mediante las variaciones en la respuesta a la señal inyectada a través de
los devanados. Estas variaciones causan asimetrías en la respuesta medida a la señal inyectada. Al usar el
MCA, las fallas parecen iguales sin tener en cuenta el tamaño ni el tipo de devanado. Se han examinado
con éxito desde motores tan pequeños como los de los limpiaparabrisas de los automóviles hasta
devanados de los generadores de 300 megavatios.
A través de la investigación y la medición adicional de estas variaciones en los devanados, las fallas se
pueden identificar con facilidad y se pueden corregir antes de activar el devanado, lo cual podría conducir
a la destrucción total del motor.
Ejemplos:
Una situación en la que el aislamiento a tierra está deteriorado requerirá inmediata
atención, debido a que esta falla puede ser muy peligrosa y conducir a un fallo de
seguridad y de la máquina.
Por otra parte, un cortocircuito en desarrollo entre espiras o bobinas, especialmente en
motores de bajo voltaje, en general se degrada después de un tiempo de uso y brinda la
posibilidad de corregir el defecto antes de que se convierta en una falla catastrófica que
requiera de una reconstrucción completa o de un costoso reemplazo.
El MCA inyecta una señal de corriente alterna a través de los devanados y mide la respuesta a
esta señal para identificar cualquier asimetría en los devanados que indican tanto una falla actual
como una potencial.
Teoría de diagnóstico del motor
Los instrumentos de MCA de ALL-TEST ProTM se basan en una teoría de electricidad
comprobada. El sistema del motor puede representarse mediante el desarrollo del circuito básico
del motor, que no es otra cosa que un circuito básico RCL. Este circuito representa varios
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componentes del sistema del motor. Cada circuito básico representa una fase del sistema del
motor trifásico. Debido a que cada fase del sistema del motor es idéntica, cada circuito básico
debe responder de la misma manera a la señal aplicada.
Para permitir al usuario obtener el máximo beneficio de los instrumentos de ALL-TEST ProTM y
de este manual, se presenta a continuación un breve resumen de la teoría de electricidad que se
aplica al diagnóstico del motor. Un breve resumen de esta sección le ayudará a comprender los
resultados obtenidos de los instrumentos ALL-TEST ProTM. Encontrará información adicional en
cualquier libro sobre electricidad. ALL-TEST ProTM además ofrece cursos de capacitación al
público o en la empresa para ampliar los conocimientos de los usuarios. Para obtener las fechas y
lugares de estos cursos, visite nuestro sitio web www.alltestpro.com.
Teoría de electricidad básica
R -Resistencia es la Corriente Continua, la resistencia medida en Ohmios. La resistencia debe ser
la misma a través de todas las fases o los campos. Cualquier diferencia indica que existe un
problema. La diferencia puede ser debido a “devanado excesivo”, corrosión, malas conexiones,
etc.
Nota: Si prueba grandes bobinas o motores con una resistencia de 100 miliohmios o menor, el
operador deberá tener extrema precaución para obtener lecturas “válidas”. Es posible que sea
necesario limpiar los contactos o conectores para obtener una medición útil o “válida”. Se
recomienda volver a medir las fases varias veces para verificar estos valores. *Si necesita
obtener mediciones precisas de resistencia baja, use un ohmiómetro de resistencia baja.
Z- Impedancia es la resistencia de Corriente Continua y Corriente Alterna en una bobina o
devanado. La impedancia incluye la resistencia de corriente continua, reactancia inductiva y
reactancia capacitiva. La impedancia se mide en ohmios.
La impedancia cero de un devanado indica “un cortocircuito”. Vea también I/F a continuación.
Nota: Una bobina o un devanado puede tener una grave falla entre espiras o entre bobinas, pero
se ve “bien” cuando se mide con un “megóhmetro”. También puede mostrar una grave falla en el
aislamiento a tierra y a su vez mostrar que el devanado entre espiras está perfectamente bien.
L- Inductancia es la propiedad de cambiar un flujo magnético para crear (o inducir) voltaje en un
circuito. La inductancia depende de la cantidad de giros y del material en el núcleo del cuerpo
del rotor o de una bobina. La inductancia se opone a cualquier cambio en la circulación de
corriente a través de un conductor. El valor es una medición de la capacidad de una bobina para
almacenar un campo magnético. Se mide en henrios o milihenrios.
Autoinductancia es la propiedad de un circuito donde un cambio de corriente en el
circuito crea (induce) voltaje en el mismo circuito.
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Inductancia mutua es el concepto según el cual la circulación de corriente a través de un
conductor o circuito puede inducir voltaje en un circuito o conductor cercano.
Nota: En un motor de inducción trifásica con el rotor en su lugar, las asimetrías de inductancia
pueden ser el resultado de una inductancia mutua asimétrica, debido a la orientación angular del
rotor (comúnmente conocida como posición del rotor).
Ángulo de desfasamiento es una medición relativa que indica la diferencia angular entre dos
formas de onda de la misma frecuencia. Los resultados de la diferencia angular se expresan en
grados (0 – 900). En el circuito eléctrico, el ángulo de desfasamiento expresa la relación de la
corriente alterna con respecto al voltaje aplicado. Esta prueba se incluye en IEEE Std 1415™2006 sec 4.3.20 como un método efectivo para identificar los cortocircuitos de los
devanados.
La teoría de electricidad básica establece que:
En un circuito meramente Resistivo, la corriente y el voltaje están en fase. Por ejemplo, ambos
alcanzan el mismo punto en la forma de onda al mismo tiempo.
En un circuito meramente Inductivo, el voltaje conduce corriente a 90 grados. Por ejemplo,
alcanza el valor máximo y el mínimo de 90 grados ante la corriente.
En un circuito meramente Capacitivo, la corriente conduce voltaje a 90 grados. Por ejemplo,
alcanza el valor máximo y el mínimo de 90 grados ante el voltaje.
Si el voltaje conduce la corriente, el ángulo de desfasamiento es positivo; si el voltaje retarda la
corriente, el ángulo de desfasamiento es negativo.
En el MCA, el ángulo de desfasamiento expresa la relación de la corriente medida con respecto
al voltaje de corriente alterna aplicada por medio de los instrumentos de ALL-TEST ProTM.
Nota: El ángulo de desfasamiento no debería confundirse con la separación eléctrica de 120
grados entre las fases eléctricas de un sistema trifásico.
C- Capacitancia es la capacidad de un cuerpo, sistema, circuito o dispositivo de almacenar carga
de electricidad. Es una medida de la cantidad de carga eléctrica almacenada para un voltaje
aplicado. La unidad de capacitancia es el Faradio (F). La capacitancia de un circuito se opone a
cualquier cambio de voltaje en un circuito.
La capacitancia de un circuito depende de la geometría del sistema y del material de la
dieléctrica.
Cualquier capacitor del circuito del motor debería probarse en forma separada del motor.
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INS- Prueba de aislamiento (a tierra). Medido en megohmios.
Un motor puede tener un buen aislamiento a tierra pero fallar en otras pruebas entre fases y
viceversa.
I/F- Respuesta de Frecuencia/Corriente es una prueba diseñada fundamentalmente para probar
si hay fallas entre bobinas o entre espiras. Esta prueba se incluye en IEEE Std 1415™-2006 sec
4.3.33 como un método efectivo para identificar los cortocircuitos de los devanados.
Para la prueba I/F, se aplica la señal de CA de voltaje bajo al devanado o a los devanados, a una
frecuencia específica, y se mide la corriente que resulta. Luego, la frecuencia de la señal de CA
aplicada se duplica y la corriente resultante se mide nuevamente.
La lectura I/F es la relación de la corriente en la frecuencia doble y la corriente en la frecuencia
original. Este resultado se muestra como una relación. Por ejemplo: una lectura I/F de -50 indica
que la corriente en la frecuencia doble es un 50% menor que la corriente en la frecuencia
original.
Para un devanado de fase simple, la lectura I/F debería variar entre -50 y -15 para una buena
bobina. Para un devanado abierto, la lectura será 0 (cero).
Nota: Las pequeñas asimetrías (≤ 1) del promedio en los devanados trifásicos pueden causarse
por la posición del rotor, o bien, limitaciones de pantalla del instrumento en modo automático.
Esto se puede verificar por medio de una prueba compensada de rotor o una medición manual.
Cómo aplicar un MCA
ALL-TEST ProTM tiene dos instrumentos diseñados para realizar un MCA.
ALL-TEST PRO 31™ (AT31) es una herramienta de resolución de problemas que probará una gran
variedad de motores y algunos transformadores. Prueba la mayoría de los motores de CA debajo de 600V
y también se puede usar para probar los motores de alto voltaje, según su resistencia, inductancia e
impedancia. El AT31 debería utilizarse junto con un ohmiómetro, porque no mide la resistencia (pero sí
realiza una prueba de resistencia del aislamiento a tierra).
TM
ALL-TEST IV PRO
(ATIV) es un instrumento analítico que probará casi todos los motores,
generadores, transformadores o dispositivos con bobina. Se utiliza no sólo para la inspección y resolución
de problemas futuros, sino también para el mantenimiento predictivo (PdM) o basado en la condición
(CBM) (tendencia de datos y tiempo estimativo de falla). El ATIV no sólo detecta la mayoría de las fallas
eléctricas de los motores, sino que también ayuda al usuario a determinar cuánto tiempo funcionará.
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