Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
Más del 90% de los motores utilizados en una industria son motores de inducción , porque son baratos, robustos y fáciles de mantener. Para motores de mayor HP (> 250HP) preferimos alto voltaje , porque reducirá la corriente de operación y el tamaño del motor.
¿Por qué requerimos protección de motores?
Para entender esto, necesitamos conocer el costo asociado con la falla del motor, es decir
- Pérdida de producción (costo de producción)
- Reemplazo del motor (costo de reemplazo)
- Costo de reparación
- Costo de horas hombre debido a esta emergencia
La función básica de un relé de protección es identificar la falla y aislar la parte defectuosa de la parte saludable del sistema. Esto mejorará la confiabilidad del sistema de energía.
Para la protección del motor , tenemos que identificar las diversas causas de falla y abordar las mismas. Las diversas causas de falla son las siguientes
- Estrés térmico en el bobinado
- Fase única
- falla a tierra
- Cortocircuito
- Rotor bloqueado
- Número de arranques en caliente
- Falla del rodamiento
A continuación se ofrecen breves descripciones de los diferentes fallos:
- Estrés térmico en el devanado:
si un motor funciona continuamente más que su capacidad nominal, esto sobrecalentará el devanado y el aislamiento. Posteriormente deteriorar el aislamiento del devanado resultando en una falla del motor. Si el voltaje es menor que el valor diseñado, también sobrecalentará el devanado a la carga nominal y puede ocurrir una falla del motor. - Monofásico: la
pérdida de una fase suministrada al motor (en el caso de un motor trifásico ) conduce al monofásico . Si arrancamos el motor con carga, el motor fallará debido al desequilibrio. - Fallo a tierra:
si alguna parte del devanado entra en contacto con el suelo, podemos decir que el motor está conectado a tierra. Si arrancamos el motor, provocará una falla del motor. - Cortocircuito:
si hay un contacto entre dos fases de un devanado trifásico o entre las vueltas de una fase, esto se denominará cortocircuito. - Rotor bloqueado:
si el equipo impulsado está atascado o el eje del motor está bloqueado, esto se conoce como rotor bloqueado. Si arrancamos el motor, fallará. - Número de arranques en caliente:
cada motor está diseñado para soportar un cierto número de arranques en caliente. Considere que un motor está en funcionamiento, si lo paramos y lo arrancamos inmediatamente, esto se denomina arranque en caliente. Dependiendo de la curva térmica de un motor, tenemos que dar cierto tiempo para bajar la temperatura del devanado. - Falla del cojinete:
si el cojinete falla, se producirá un roce del rotor con el estator, lo que provocará daños físicos en el aislamiento y el devanado. La falla del rodamiento se puede evitar monitoreando la temperatura del rodamiento. El detector de temperatura de los cojinetes (BTD) se utiliza para monitorear y disparar el motor en caso de anomalía.
Todos los relés de protección del motor operan sobre la base de la corriente consumida por el motor. El relé de protección del motor se utiliza para áreas de alto voltaje que tienen las siguientes características
- Protección de sobrecarga térmica
- Protección contra cortocircuitos
- Protección de fase única
- Protección de falla a tierra
- Protección de rotor bloqueado
- Número de protección de arranque
Para configurar el relé, necesitamos la relación CT y la corriente a plena carga del motor. La configuración de los diferentes elementos se enumera a continuación.
- Elemento
de sobrecarga térmica: para configurar este elemento, tenemos que identificar el% de la corriente de carga completa en la que el motor está funcionando continuamente.
- Elemento de cortocircuito:
el rango disponible para este elemento es de 1 a 5 veces la corriente de arranque. El retraso de tiempo también está disponible. Normalmente lo configuramos a 2 veces la corriente de arranque con un retardo de tiempo de 0,1 segundos. - Elemento de fase única:
este elemento funcionará si hay un desequilibrio en la corriente de tres fases. También se le llama protección de desequilibrio. El elemento está configurado para 1/3 de la corriente de arranque. Si se disparó durante el arranque, el parámetro cambiará a 1/2 de la corriente de arranque. - Protección de falla a tierra:
este elemento mide la corriente neutra del secundario del TC conectado en estrella. El rango disponible para este elemento es de 0.02 a 2 veces la corriente primaria del TC. El retraso de tiempo también está disponible. Normalmente establecemos en 0,1 veces la corriente primaria del TC con un retardo de tiempo de 0,2 segundos. Si se dispara durante el arranque del motor, el ajuste de tiempo se puede aumentar a 0,5 segundos. - Protección de rotor bloqueado:
el rango disponible para este elemento es de 1 a 5 veces la corriente de carga completa. El retraso de tiempo también está disponible. Normalmente lo configuramos en 2 tiempos de FLC (corriente a plena carga). El retardo de tiempo será mayor que el tiempo de arranque del motor. «La hora de inicio significa el tiempo que requiere el motor para alcanzar su velocidad máxima». - Número de protección de arranque en caliente:
aquí proporcionaremos el número de arranque permitido en una duración de tiempo especificada. Con esto, limitaremos el número de arranques en caliente que se le dan al motor.
El diagrama esquemático para conectar un relé de protección de motor es el siguiente. 
Los relés de protección de motor digitales modernos tienen algunas características adicionales, es decir, protección contra el funcionamiento sin carga de un motor y protección térmica .
En caso de funcionamiento sin carga, el relé detecta la corriente del motor. Si es menor que el valor especificado, disparará el motor. También podemos conectar la sonda de temperatura al relé, que controlará la temperatura del cojinete y del devanado y disparará el motor si supera el valor de temperatura especificado.
