El motor eléctrico es el impulso más esencial en la era moderna de la industrialización. Desde el motor de CA de alta potencia fraccionado usado para diferentes electrodomésticos hasta el gigante motor sincrónico y motor de inducción de hasta 10.000 hp se utilizan para diferentes aplicaciones industriales. Debe ser protegido contra diferentes fallas eléctricas y mecánicas para que sirva a sus propósitos sin problemas. Las características del motor deben ser consideradas muy cuidadosamente al seleccionar el correcto esquema de protección del motor.
Las anormalidades en las fallas motoras o motrices pueden aparecer debido principalmente a dos razones
- Condiciones impuestas por la red de alimentación externa,
- Fallas internas, ya sea en el motor o en la planta de accionamiento.
Tensiones de alimentación desequilibradas, subtensión, secuencia de fase invertida y pérdida de sincronismo (en el caso de motor sincrónico) entran en la categoría anterior. La última categoría incluye fallas de rodamientos, fallas en el devanado del estator, fallas en la tierra del motor y sobrecargas, etc.
El grado de sistema de protección del motor depende de los costos y aplicaciones del motor eléctrico.
Esquema de protección de motores pequeños
Generalmente los motores de hasta 30 hp se consideran de categoría pequeña. El protección de motores pequeños en este caso está arreglado por Fusible HRC…relé bimetálico y relé de bajo voltaje, todo ensamblado en el propio motor de arranque del contactor. La causa más común de las quemaduras del motor en el sistema protegido por fusibles de BT se debe a de una sola fase. Esta fase única puede permanecer sin ser detectada aunque los motores estén protegidos por un relé bimetálico convencional. No puede ser detectado por un conjunto de relés de tensión conectados a través de las líneas. Ya que, incluso cuando una fase está muerta, el motor mantiene una considerable cantidad de EMF en su terminal de fase defectuosa y por lo tanto voltaje a través del relé de voltaje se evita que se caiga.
Las dificultades para detectar una sola fase pueden superarse empleando un conjunto de tres relés que funcionen con corriente, como se muestra en la protección de motores pequeños circuito que se da a continuación.
Los relés que funcionan con corriente son relés instantáneos muy simples. Hay principalmente dos partes en este relé, una es una bobina de corriente y la otra es uno o más contactos normalmente abiertos (Contactos NO). Los contactos NO son operados por el mmf de la bobina de corriente. Este relé se conecta en serie con cada fase de la alimentación y con el respaldo de un fusible HRC. Cuando el motor eléctrico arranca y funciona, entonces el suministro actual pasa a través de la bobina de corriente de la relé de protección. La mmf de la bobina de corriente hace que los contactos de NO se cierren.
Si de repente se produce una sola fase, la corriente correspondiente a través de la bobina de corriente caerá y los contactos del relé correspondiente se convertirán en su posición abierta normal. Los contactos NO de los tres relés se conectan en serie para mantener el contratista del motor. Así que si cualquiera de los contactos de los relés se abre, resulta en la liberación del contratista del motor y por lo tanto el motor dejará de funcionar.
Protección de motores grandes
Los motores grandes, especialmente los de inducción, requieren protección contra…
- Fallo de los cojinetes del motor,
- El motor se calienta,
- Fallo en el bobinado del motor,
- Invierte la rotación del motor.
Fallo de los cojinetes de motor
Se utilizan rodamientos de bolas y de rodillos para el motor de hasta 500 hp y más allá de este tamaño se utilizan rodamientos de mangas. El fallo de los rodamientos de bolas o de rodillos suele provocar que el motor se pare muy rápidamente. Debido a un bloqueo mecánico repentino en el cojinete del motor, la corriente de entrada del motor se vuelve muy alta. La protección operada por corriente, conectada a la entrada del motor no puede servir satisfactoriamente. Ya que esta sistema de protección del motor tiene que ser ajustado para anular la corriente de arranque del motor alto. La dificultad puede superarse proporcionando un relé térmico de sobrecarga. Como la corriente de arranque del motor es alta, pero sólo existe durante el arranque, así que para esa corriente no habrá un efecto de sobrecalentamiento. Pero la sobrecorriente debido a un bloqueo mecánico existe durante más tiempo, por lo que habrá un efecto de sobrecalentamiento. Por lo tanto, la protección del motor puede ser ofrecida por el relé de sobrecarga térmica. La protección contra el bloqueo también puede ser ofrecida por un tiempo definido separado el relé de sobrecorriente que funciona sólo después de un cierto tiempo predefinido si el exceso de corriente persiste más allá de ese período. En el caso del rodamiento de manguito, un dispositivo sensor de temperatura incrustado en el propio rodamiento. Este esquema de protección del motor es más fiable y sensible a fallo de los cojinetes del motor ya que el límite de resistencia térmica del motor es bastante más alto que el del rodamiento. Si permitimos que el cojinete se sobrecaliente y esperamos a que el relé térmico del motor se dispare, el cojinete puede resultar permanentemente dañado. El dispositivo sensor de temperatura integrado en el cojinete detiene el motor si la temperatura del cojinete se eleva más allá de su límite predefinido.
El motor se calienta demasiado
La principal razón del sobrecalentamiento del motor, es decir, el sobrecalentamiento del bobinado del motor, se debe a la sobrecarga mecánica, a la reducción del suministro… voltaje…voltaje de suministro desequilibrado y una sola fase. El sobrecalentamiento puede causar el deterioro de la vida del aislamiento del motor, por lo que debe evitarse mediante un esquema de protección del motor adecuado. Para evitar el sobrecalentamiento, el motor debe ser aislado en 40 a 50 minutos incluso en caso de pequeñas sobrecargas del orden del 10 %. El relé de protección debe tener en cuenta los efectos perjudiciales del calentamiento en el rotor del motor debido a las corrientes de secuencia negativa en el estator que surgen del desequilibrio en la tensión de alimentación. El motor también debería estar protegido por una protección instantánea relé de protección del motor contra una sola fase, como un bloqueo por la pérdida de una fase cuando funciona a plena carga o intentando empezar con sólo dos de las tres fases vivas.
Fallo en el bobinado del motor
El relé de protección del motor debe tener elementos de viaje instantáneos para detectar fallo en el bobinado del motor como las fallas de fase a fase y de fase a tierra. Preferentemente la unidad de fallo de fase a fase debe ser energizada a partir de un componente de secuencia de fase positiva de la corriente del motor y otra unidad instantánea conectada en el circuito residual del transformadores de corriente para la protección de las fallas de la tierra.
Rotación motora inversa
Especialmente en el caso de la cinta transportadora, la rotación del motor en sentido inverso debe ser evitado. La rotación inversa durante el arranque puede deberse a la inversión involuntaria de las fases de suministro. Un completo relé de protección del motor con una unidad de secuencia negativa instantánea satisfará este requisito. Si no se ha suministrado dicho relé, puede emplearse un relé del tipo vatiómetro.
NB: Sin embargo, tenemos que proporcionar algunos sistema de protección del motor para motor sincrónico que se discute en detalle en el tema de la protección del motor sincrónico.
