Protección do motor: Tipos fallos e dispositivos
Un sistema de protección de motores é un conxunto de dispositivos e métodos que protexen un motor eléctrico de diversos fallos e danos. Un motor eléctrico é un compoñente crucial en moitas aplicacións industriais e domésticas, desde electrodomésticos pequenos ata maquinaria grande. Polo tanto, é importante asegurar o funcionamento adecuado e a seguridade do motor e do seu circuito.
Neste artigo, discutiremos os tipos de fallos de motores, os tipos de dispositivos de protección de motores e como seleccionalos segundo o Código Eléctrico Nacional (NEC) e as características do motor.
Que é un fallo de motor?
Un fallo de motor é unha condición que fai que o motor opere de forma anómala ou falle. Os fallos de motor poden clasificarse en dúas categorías principais:
Fallos externos: Estes son fallos que orixinan da rede de alimentación ou da carga conectada ao motor. Algunhas exemplos de fallos externos son:
Voltaxes desequilibradas: Isto ocorre cando as voltaxes trifásicas non son iguais en magnitude ou ángulo de fase. Isto pode causar correntes de secuencia negativa no motor, que producen perdas adicionais, calentamento e pulsacións de par.
Subvoltaxe: Isto ocorre cando a voltaxe de alimentación cae por debaixo do valor nominal do motor. Isto pode causar unha redución do par, un aumento da corrente e sobrecalentamento do motor.
Secuencia inversa de fases: Isto ocorre cando a orde das fases de alimentación está invertida. Isto pode causar unha rotación inversa do motor, que pode danar a carga ou o propio motor.
Pérdida de sincronismo: Isto ocorre cando un motor síncrono perde o bloqueo magnético coa frecuencia de alimentación. Isto pode causar un escurrimento excesivo, caza e inestabilidade do motor.
Fallos internos: Estes son fallos que orixinan do motor ou da planta propulsada. Algunhas exemplos de fallos internos son:
Fallo dos rolos: Isto ocorre cando os rolos que soportan o eixo do motor se desgastan ou encallan debido á fricción, problemas de lubricación ou estrés mecánico. Isto pode causar ruído, vibración, desalineación do eixo e parada do motor.
Sobrecalentamento: Isto ocorre cando a temperatura do motor supera o seu límite térmico debido a sobrecargas, refrigeración insuficiente, condicións ambientais ou rotura da aislación. Isto pode causar un deterioro da aislación, danos nos devanados e redución da eficiencia do motor.
Fallo dos devanados: Isto ocorre cando os devanados do motor están cortocircuitados ou en circuito aberto debido a rotura da aislación, estrés mecánico ou fallos externos. Isto pode causar chispas, fume, incendio e perda de par no motor.
Fallo a terra: Isto ocorre cando un condutor de fase do motor entra en contacto cunha parte aterrada do circuito ou equipamento. Isto pode causar correntes de fallo elevadas, danos na aislación e no equipamento, e potenciais riscos de choque.
Os fallos de motor poden ter consecuencias graves para o rendemento, a seguridade e a lonxevidade do motor e do seu circuito. Polo tanto, é esencial detectalos e protexer contra eles usando dispositivos e métodos apropiados.
Que é un dispositivo de protección de motor?
Un dispositivo de protección de motor é un dispositivo que monitoriza e controla un ou máis parámetros do motor ou do seu circuito, como corrente, voltaxe, temperatura, velocidade ou par. O obxectivo dun dispositivo de protección de motor é prevenir ou minimizar danos ao motor e ao seu circuito en caso de fallo ou condición anómala.
Existen diferentes tipos de dispositivos de protección de motores dependendo da súa función, principio e aplicación. Algunhas tipos comúns son:
Fusibles: Son dispositivos que interrompen o circuito cando circula por eles unha corrente alta debido a un cortocircuito ou sobrecarga. Consisten nunha tira ou fío metálico que se funde cando se aquece pola corrente de fallo. Os fusibles son dispositivos simples, baratos e fiables que proporcionan protección rápida contra cortocircuitos. No entanto, teñen algúns inconvenientes, como:
Non son reutilizables e necesitan ser substituídos despois de cada operación.
Non proporcionan protección contra sobrecargas ou subvoltaxes.
Non proporcionan indicación ou isolación do lugar do fallo.
Interruptores automáticos: Son dispositivos que interrompen o circuito cando circula por eles unha corrente alta debido a un cortocircuito ou sobrecarga. Consisten nun par de contactos que se abren ou pechan por un mecanismo electromecánico activado por un elemento de detección. Os interruptores automáticos son máis avanzados que os fusibles, xa que proporcionan o seguinte:
Reutilización e reposición despois de cada operación.
Protección contra sobrecargas e subvoltaxes axustando as súas configuracións de disparo.
Indicación e isolación do lugar do fallo mediante operación manual ou automática.
Relés de sobrecarga: Son dispositivos que interrompen o circuito cando circula por eles unha corrente alta debido a unha sobrecarga. Consisten nun elemento de detección que mide a corrente e un contacto que se abre ou pecha por un mecanismo electromecánico ou electrónico. Os relés de sobrecarga están deseñados para protexer os motores de sobrecalentamento e danos na aislación debido a sobrecargas prolongadas ou voltaxes desequilibradas. Existen dous tipos principais de relés de sobrecarga:
Resposta máis rápida e mellor protección contra correntes de cortocircuito ou fallos a terra.
Inmunidade á temperatura ambiente e non necesidade de axuste.
Máis precisión e repetibilidade debido ao procesamento digital.
Características adicionais como detección de perda de fase, detección de rotación inversa, comunicación e diagnóstico.
Son lentos para responder e poden non protexer contra correntes de cortocircuito ou fallos a terra.
Están afectados pola temperatura ambiente e poden necesitar axustarse en consecuencia.
Ténen limitada precisión e repetibilidade debido ao desgaste mecánico.
Relés de sobrecarga térmica: Son dispositivos que usan unha tira bimetálica ou un elemento de calor para detectar o aumento de temperatura da corrente do motor. Cando a corrente supera o valor predefinido, o elemento térmico dobrega ou se funde, provocando que o contacto se abra ou peche. Os relés de sobrecarga térmica son dispositivos simples, baratos e fiables que proporcionan protección de tempo inverso, o que significa que disparam máis rápido para sobrecargas maiores. No entanto, teñen algúns inconvenientes, como:
Relés de sobrecarga electrónicos ou dixitais: Son dispositivos que usan un transformador de corrente ou un resistor de derivación para medir a corrente do motor e un microprocesador ou un circuito de estado sólido para controlar o contacto. Cando a corrente supera o valor predefinido, o elemento electrónico envía unha señal para abrir ou pechar o contacto. Os relés de sobrecarga electrónicos ou dixitais son máis avanzados que os relés de sobrecarga térmica, xa que proporcionan:
Relés de protección diferencial: Son dispositivos que comparan as correntes nos terminais de entrada e saída do motor ou do seu devanado. Cando a diferenza entre as correntes supera un certo valor, indicando un fallo no devanado, o relé dispara o circuito. Os relés de protección diferencial son dispositivos moi sensibles e fiables que proporcionan protección rápida contra fallos de fase a fase e de fase a terra en motores de baixa e alta tensión.
Relés de protección contra rotación inversa: Son dispositivos que detectan a dirección de rotación do motor e evitan que rote en sentido inverso. A rotación inversa pode danar o motor ou a carga, especialmente en aplicacións como cintas transportadoras, bombas ou ventiladores. Os relés de protección contra rotación inversa poden usar diferentes métodos para detectar a dirección de rotación, como:
Detección de secuencia de fases: Este método usa un relé de voltaxe ou un relé de vatímetro para medir a secuencia de fases da voltaxe de alimentación. Se a secuencia de fases está invertida, indicando rotación inversa, o relé dispara o circuito.
Detección de secuencia negativa: Este método usa un relé de corrente ou un relé de potencia para medir o compoñente de secuencia negativa da corrente do motor. Se o compoñente de secuencia negativa é alto, indicando rotación inversa, o relé dispara o circuito.
Detección de velocidade: Este método usa un sensor de velocidade ou un tacómetro para medir a velocidade do eixo do motor. Se a velocidade é negativa, indicando rotación inversa, o relé dispara o circuito.
Como seleccionar dispositivos de protección de motores?
A selección de dispositivos de protección de motores depende de varios factores, como:
O tipo e tamaño do motor
As características e calificacións do motor
O tipo e gravidade de posibles fallos
Os requisitos do NEC e outras normas
O custo e disponibilidade dos dispositivos
O Artigo 430 do NEC fornece regras xerais e orientacións para seleccionar dispositivos de protección de motores baseándose nestes factores. No entanto, tamén é importante consultar as recomendacións e especificacións do fabricante para cada motor e dispositivo.
Algunhas etapas xerais para seleccionar dispositivos de protección de motores son:
Determinar a corrente de carga completa (FLC) do motor a partir da súa placa de nome ou da Táboa 430.250 do NEC para motores AC ou da Táboa 430.251(B) para motores DC.
Seleccionar un dispositivo de protección contra sobrecarga que poida manexar polo menos o 115% da FLC para motores con un factor de servizo de 1.15 ou superior ou con un aumento de temperatura de 40°C ou menos; ou o 125% da FLC para outros motores. O dispositivo de protección contra sobrecarga pode ser un relé de sobrecarga térmica, un relé de sobrecarga electrónica ou dixital, ou un relé de protección diferencial, dependendo do tipo e tamaño do motor.
Seleccionar un dispositivo de protección contra cortocircuitos e fallos a terra que poida manexar polo menos o 150% da FLC para motores con un factor de servizo de 1.15 ou superior ou con un aumento de temperatura de 40°C ou menos; ou o 175% da FLC para outros motores. O dispositivo de protección contra cortocircuitos e fallos a terra pode ser un fusible ou un interruptor automático, dependendo do tipo e tamaño do motor.
Seleccionar un dispositivo de protección contra rotación inversa se o motor ou a carga non poden tolerar a rotación inversa. O dispositivo de protección contra rotación inversa pode ser un relé de detección de secuencia de fases, un relé de detección de secuencia negativa ou un relé de detección de velocidade, dependendo do tipo e tamaño do motor.
Seleccionar os tamaños de conductores para o circuito do motor segundo a Táboa 310.15(B)(16) do NEC para cableado xeral e a Táboa 430.250 do NEC para circuitos de ramal de motor. Os conductores deben ter unha capacidade de corrente non inferior ao 125% da FLC para motores con un factor de servizo de 1.15 ou superior ou con un aumento de temperatura de 40°C ou menos; ou o 115% da FLC para outros motores.
Seleccionar os dispositivos e métodos apropiados para o control, arranque, parada, regulación de velocidade e comunicación do motor segundo o tipo e aplicación do motor.
Conclusión
A protección de motores é un aspecto vital da enxeñaría eléctrica que asegura a seguridade e eficiencia dos motores eléctricos e dos seus circuitos. Os dispositivos de protección de motores son seleccionados baseándose no tipo e tamaño do motor, o tipo e gravidade de posibles fallos, os requisitos do NEC e outras normas, e o custo e disponibilidade dos dispositivos. Os dispositivos de protección de motores inclúen fusibles, interruptores automáticos, relés de sobrecarga, relés de protección diferencial e relés de protección contra rotación inversa. Estes dispositivos monitorizan e controlan parámetros como corrente, voltaxe, temperatura, velocidade e par para prevenir ou minimizar danos ao motor e ao seu circuito en caso de fallo ou condición anómala.
Declaración: Respetar el original, artículos buenos merecen ser compartidos, si hay infracción por favor contactar para eliminar.
