Más del 90% de los motores utilizados en una industria son motores de inducciónporque son baratos, robustos y fáciles de mantener. Para los motores de más alta potencia (>250HP) preferimos motores de alta voltajeporque reducirá la operación actual y el tamaño del motor.
¿Por qué requerimos la protección de los motores?
Para entender esto necesitamos saber el costo asociado con la falla del motor, es decir.
- Pérdida de producción (Costo de producción)
- Reemplazo del motor (Costo de reemplazo)
- El costo de la reparación
- El costo de las horas de trabajo debido a esta emergencia
La función básica de un relé de protección Th
es identificar el fallo y aislar la parte defectuosa de la parte sana del sistema. Esto mejorará la fiabilidad del sistema de energía.
Para protección del motortenemos que identificar las diversas causas del fracaso y abordar las mismas. Las diversas causas de fracaso son las siguientes
- El estrés térmico en el devanado
- Una sola fase
- Falla de la Tierra
- Cortocircuito
- Rotor bloqueado
- Número de arranques en caliente
- Fallo de los cojinetes
A continuación se describen brevemente los diferentes fallos:
- Tensión térmica en el devanado
Si un motor funciona continuamente más de su capacidad nominal entonces esto sobrecalentará el bobinado y el aislamiento. Posteriormente se deteriora el aislamiento del bobinado, lo que resulta en una falla del motor. Si el voltaje es menor que el valor diseñado, entonces también sobrecalentará el bobinado a carga nominal y puede ocurrir una falla en el motor. - Una sola fase
Pérdida de una fase suministrada al motor (en caso de Motor trifásico) conduce a una sola fase. Si ponemos en marcha el motor con carga, entonces el motor fallará debido al desequilibrio. - Falla de la Tierra
Si alguna parte del devanado entra en contacto con el suelo, podemos decir que el motor está conectado a tierra. Si ponemos en marcha el motor, entonces llevará a la falla del motor. - Cortocircuito
Si hay un contacto entre dos fases de un devanado trifásico o entre los giros de una fase, y entonces esto se denominará cortocircuito. - Rotor bloqueado
Si el equipo accionado está atascado o el eje del motor está atascado, entonces esto se conoce como rotor bloqueado. Si ponemos en marcha el motor, entonces fallará. - Número de Hot Start
Cada motor está diseñado para soportar un cierto número de arranques en caliente. Si paramos el motor y lo ponemos en marcha inmediatamente, se llama arranque en caliente. Dependiendo de la curva térmica de un motor tenemos que dar cierto tiempo para bajar la temperatura del bobinado. - Fallo de rodamiento
Si el rodamiento falla, se producirá un roce del rotor con el estator, lo que provocará daños físicos en el aislamiento y el bobinado. El fallo del rodamiento puede evitarse mediante la supervisión de la temperatura del mismo. El detector de temperatura de los cojinetes (BTD) se utiliza para supervisar y disparar el motor en caso de anomalía.
Todos relés de protección del motor funcionan en base a la corriente tomada por el motor. Relé de protección del motor se utiliza para la alta voltaje que tiene las siguientes características
- Protección de sobrecarga térmica
- Protección contra cortocircuitos
- Protección de fase única
- Protección contra fallos a tierra
- Protección del rotor bloqueado
- Número de protección de arranque
Para la configuración del relé necesitamos el CT y la corriente de carga completa del motor. El ajuste de los diferentes elementos se enumera a continuación
- Elemento de sobrecarga térmica
Para establecer este elemento tenemos que identificar el % de corriente de carga completa en el que el motor funciona continuamente. - Elemento de cortocircuito
El rango disponible para este elemento es de 1 a 5 veces la corriente de arranque. También hay disponible un retardo de tiempo. Normalmente lo fijamos en 2 veces la corriente de arranque con un retardo de 0,1 segundos. - Elemento de fase única
Este elemento funcionará, si hay un desequilibrio en la corriente de tres fases. También se llama protección contra el desequilibrio. El elemento está configurado para 1/3 de la corriente de arranque. Si se dispara durante el arranque, entonces el parámetro cambiará a 1/2 de la corriente de arranque. - Protección de la Falla de la Tierra
Este elemento mide la corriente neutra del secundario del TC conectado a la estrella. El rango disponible para este elemento es de 0,02 a 2 veces la corriente primaria del TC. También hay disponible un retardo de tiempo. Normalmente se ajusta a 0,1 veces la corriente primaria del TC con un retardo de 0,2 segundos. Si se dispara durante el arranque del motor, entonces el ajuste de tiempo se puede aumentar a 0,5 segundos. - Protección del rotor bloqueado
El rango disponible para este elemento es de 1 a 5 veces la corriente de carga completa. También hay disponible un retardo de tiempo. Normalmente nos fijamos en 2 veces de FLC (Full Load Current). El retardo de tiempo será mayor que el tiempo de arranque del motor. El tiempo de arranque significa el tiempo que necesita el motor para alcanzar su velocidad máxima. - Número de protección de arranque en caliente
Aquí proporcionaremos el número de salidas permitidas en la duración de tiempo especificada. De esta manera limitaremos el número de arranques en caliente dados al motor.
El diagrama esquemático para conectar un relé de protección del motor es como abajo
Los modernos relés digitales de protección de motores tienen algunas características adicionales, como la protección contra el funcionamiento en vacío de un motor y protección térmica.
En caso de que la carga no funcione, el relé detecta la corriente del motor. Si es menor que el valor especificado, entonces disparará el motor. También podemos conectar la sonda de temperatura al relé, que controlará la temperatura de los cojinetes y del bobinado y disparará el motor si supera el valor de temperatura especificado.