¿Qué es un "fallo de desequilibrio de fase" en un motor de inducción?

Definición de falla de fase desequilibrada

En un motor de inducción, la "falla de desequilibrio de fase" generalmente se refiere a la situación en la que la amplitud de las corrientes trifásicas (o voltajes) es inconsistente, y la diferencia en amplitud supera el rango especificado. Idealmente, el tamaño de los vectores de voltaje trifásico debería ser igual y estar dispuesto en el orden A, B, C, con un ángulo de 2π/3 entre cada par. Sin embargo, debido a diversos factores que afectan la operación real, este estado equilibrado puede romperse, llevando a un desequilibrio de fase.

La causa de la falla de desequilibrio de fase

Voltaje trifásico desequilibrado: Si el voltaje trifásico está desequilibrado, habrá corriente y campo magnético inversos en el motor, generando un gran par inverso, causando un desequilibrio en la distribución de las corrientes trifásicas en el motor e incrementando la corriente en un viento de fase.

Sobrecarga: Cuando se opera bajo una condición de sobrecarga, especialmente durante el arranque, la corriente en el estator y el rotor del motor aumenta, causando generación de calor. Si esto persiste por un período ligeramente más largo, es muy probable que resulte en un desequilibrio de las corrientes de viento.

Fallas en los vientos del estator y el rotor del motor: Cuando el viento del estator tiene cortocircuito entre vueltas, tierra local o circuito abierto, causará corriente excesiva en una fase o dos raíces del viento del rotor, resultando en un desequilibrio severo de la corriente trifásica.

Operación y mantenimiento inadecuados por parte del personal: Los operadores no realizan inspecciones y mantenimientos regulares del equipo eléctrico, lo que lleva a fugas o pérdida de fase inducidas por el humano en el equipo eléctrico.

Los peligros de las fallas de desequilibrio de fase

Aumento de las pérdidas de energía en la línea: En una red de suministro de energía trifásica de cuatro hilos, cuando la corriente fluye a través de los conductores de línea, las pérdidas de energía son inevitables debido a la presencia de impedancia, y estas pérdidas son directamente proporcionales al cuadrado de la corriente que fluye. Cuando la red de baja tensión suministra energía en una configuración trifásica de cuatro hilos, los desequilibrios en las cargas trifásicas son inevitables debido a la presencia de cargas monofásicas. Durante la operación desequilibrada de las cargas trifásicas, la línea neutra también lleva corriente. Esto no solo resulta en pérdidas en los conductores de fase, sino también en pérdidas en la línea neutra, aumentando así las pérdidas en la red de energía.

Aumento de la pérdida de energía en transformadores de distribución: Los transformadores de distribución son el principal equipo de suministro de energía en la red de baja tensión. Al operar bajo condiciones de carga trifásica desequilibrada, llevará a un aumento en las pérdidas de los transformadores de distribución.

Reducción de la capacidad de los transformadores de distribución: Al diseñar un transformador de distribución, su estructura de viento se diseña para condiciones de operación de carga equilibrada, con un rendimiento generalmente consistente y capacidades nominales iguales para cada fase. La capacidad máxima permitida del transformador de distribución está limitada por la capacidad nominal de cada fase. Si el transformador de distribución opera bajo una condición de carga trifásica desequilibrada, la fase menos cargada tendrá capacidad sobrante, resultando en una reducción en la salida del transformador. El grado de esta reducción está relacionado con el grado de desequilibrio de la carga trifásica. Cuanto mayor sea el desequilibrio de la carga trifásica, mayor será la reducción de la capacidad del transformador de distribución.

Corriente cero secuencia generada por el transformador de distribución: Cuando el transformador de distribución opera bajo condiciones de carga trifásica desequilibrada, generará corriente cero secuencia, que variará con el grado de desequilibrio de la carga trifásica. Cuanto mayor sea el desequilibrio, mayor será la corriente cero secuencia.

Conclusión

La "falla de desequilibrio de fase" en los motores de inducción es un problema complejo que involucra múltiples factores. Comprender sus causas y peligros es crucial para garantizar la operación normal del motor y prolongar su vida útil. Implementando un mantenimiento razonable y medidas protectoras adecuadas, se pueden reducir eficazmente las fallas de desequilibrio de fase.