El objetivo de las protecciones para los motores eléctricos
es protegerlos frente a problemas producidos por la red de suministro eléctrico,
por el propio motor o por mecánicos del equipo al que están acoplados (por
ejemplo cintas transportadores, bombas, máquinas elevadoras, etc.).
2. Condiciones
de funcionamiento adversas que pueden afectar a los motores:
El
suministro de energía eléctrica no es infalible y como todo sistema está sujeto
a fluctuaciones o condiciones anormales que pueden afectar los motores
eléctricos. Por esta razón, es necesario instalar dispositivos que los protejan
frente a estas fluctuaciones, provocando la desconexión automática de la red de
suministro de energía eléctrica, cuando se presenten condiciones anormales en
el suministro de energía, que puedan dañarlos.
· Baja tensión de alimentación: el motor
responderá con un aumento de su corriente para intentar mantener el par motor
demandado por la máquina arrastrada. Este aumento de corriente puede llegar a
dañar el aislamiento de las bobinas quemando finalmente el motor si el problema
no se corrige.
· Desequilibrio en tensión de alimentación entre fases: se produciría un desequilibrio en el campo giratorio del motor
provocando un aumento de la corriente y una elevada temperatura sus bobinas del
motor que peude llegar a destruirlo.
·
Falta de una fase del circuito de alimentación: en este caso las dos fases restantes, tendrán que hacerse cargo del
campo magnético, provocando una sobre-corriente en las dos bobinas bajo
tensión. Si el problema sucede antes o durante el arranque, el motor se
quemaría con relativa rapidez.
·
Inversión de fases (no prevista): puede ocasionar
daños mecánicos en la máquina acoplada al motor, provocando el bloqueo del
rotor del motor elevando la temperatura del devanado. En algunos equipos rotativos,
como compresores y bombas la inversión de giro pueden producir daños
irreversibles que provoquen la destrucción del equipo (cavitación, falta de
engrase, desequilibrios dinámicos, etc.)
· Sobrecorrientes: provocadas por
alguna de las razones anteriores o por problemas de aislamiento en las bobinas
del estator (o del rotor en el caso de motores con rotor bobinado)
·
Sobrecargas: producidas por anomalías mecánicas en
el motor o en la maquina asociada a él, que pueden bloquear el rotor aumentando
la corriente y la temperatura en sus bobinas.
·
Motores monofásicos: En el caso de
motores monofásicos se pueden presentar problemas en el arranque de estos
motores por defectos o desconexión imprevista de la bobina de arranque o del
condensador de arranque.
Están basadas en la medida de la temperatura
interna del motor, y están pensadas para una detección precoz de la anomalía, las
más usadas son los siguientes:
Protección térmica bimetálica : se trata de un dispositivo situado en la carcasa del
motor que cuando detecta temperatura muy alta para el motor.
Termistancias: son dispositivos
capaces de modificar su resistencia interna con la variación de la temperatura,
generalmente van instaladas en las bobinas del motor y están conectadas a
circuitos de control externos capaces de desconectar el motor.
Están basadas en la medida de los parámetros de
funcionamiento de los motores en su línea de alimentación:
Relé térmico: Su objetivo es proteger al motor contra sobrecorrientes o defecto de fase.
Es un dispositivo que mide la corriente que llega al motor mediante tres
láminas bimetálicas (una por fase) que poseen un mecanismo que cuando alguna de
ellas se calienta abre un contacto auxiliar que desconecta el motor eléctrico
actuando sobre su circuito de mando. Los relés térmicos, tienen dispositivos de rearme automático, rearme
manual y prueba de disparo, y su corriente de protección se debe ajustar a la corriente maxima del
motor (corriente de placa).
Si un motor trifásico, pierde un fase, las otras
dos fases se tienen que hacer cargo de toda la corriente del motor, y la
corriente que pasa ellas, se elevara tanto que la temperatura producida por la
elevación de corriente quemaría el motor y dañaría el circuito que lo alimenta.
Por eso los relés térmicos están hechos de tal forma que en cuanto una de las
láminas bimetálicas se calienta más que las otras, la protección abre sus
contactos provocando la parada del motor, y protegiéndole contra defectos de
fase. Es la protección más usada en los motores eléctricos, pero para que el
motor y la línea eléctrica estén correctamente protegidos, deben ir acompañados
de fusibles de protección o magneto-térmicos.
Inconvenientes y ventajas de los relés térmicos:
Disyuntores-motor: Son interruptores automáticos de motor que utilizan el mismo principio de
protección que los interruptores magneto-térmicos, y están concebidos para
desarrollar 4 funciones de protección y control:
a)
Protección contra sobrecorriente mediante su dispositivo térmico bimetálico
.
b)
Protección contra cortocircuitos, mediante su dispositivo magnético.
c)
Apertura en carga del circuito trifásico por cortocircuito o
sobre-corriente.
d)
Maniobras manuales de cierre y apertura de contactos de potencia.
Inconvenientes y ventajas de los disyuntores:
Inconvenientes
- Son más caros.
- La mayor parte de los fabricantes no incluyen los bolques contactos normalmente abiertos y normalmente cerrado para desconexión de la maniobra y para señalización.
Ventajas:
- Protegen al motor de forma mucho mas eficiente.
- Ahorran espacio el el cuadro.
- Son ideales para la protección de motores accionados por variadores o de frecuencia.
- Permiten seccionar la alimentación del contactor para operaciones de mantenimiento, sin quitar tensión del cuadro.
En general, este tipo de protecciones, constituyen una buena solución
para la protección de los motores, sin necesidad de fusibles o magneto-térmicos
de protección.
La intensidad del disparo de la función térmica es
regulable dentro del rango de actuación del disyuntor. La función magnética (protección
contra cortocircuito), consiste en un electro-imán por cuyo arrollamiento
circula la corriente del motor y cuando esta alcanza un valor determinado se
acciona bruscamente un núcleo que libera la retención del mecanismo de disparo,
provocando la apertura de contactos de
potencia de forma muy rápida (del orden de milisegundos). El nivel de disparo
de la función de la magnética normalmente está comprendida entre 10 a 20 veces
la Intensidad de ajuste del disparo térmico.
Protecciones electrónicas: Son protecciones que basan su funcionamiento en la medida de la caída de
tensión en la línea de alimentación o midiendo la tensión inducida provocada
por el campo magnético generado alrededor del conductor de alimentación del
motor. Estos dispositivos se llaman transformadores de intensidad y van
conectados a un circuito electrónico. Tambien pueden recibir información de un
sensor de temperatura interna del motor.
Las protecciones más avanzadas reúnen en un solo
equipo todas las funciones necesarias para la protección integral de los
motores trifásicos:
·
Sobrecorriente.
·
Defecto de fase.
·
Cortocircuito.
·
Subtensión.
·
Sobretensión.
·
Sobretemperatura interna del motor.
·
Desequilibrio entre fases.
·
Ect.
Circuitos típicos
de protección para motores eléctricos:
Protección de motor con magenotérmico y térmico
protección de motor con fusibles y térmico
circuito de potencia con disyuntos motor
esquema protección electrónica
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