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Guía de laboratorio 3
Universidad Don Bosco
Facultad de estudios Tecnológicos
Materia: Mantenimiento eléctrico
TEMA: “Mantenimiento de Motores Eléctricos”
Duración: 2 horas.
Lugar de ejecución: Laboratorio de electrotecnia
Número de participantes: 8 alumnos
Docente: Ing Axel Letona
Materiales y equipos a utilizar:
· 8 pares de guantes de cuero, tamaño mediano.
· 8 pares de lentes protectores transparentes.
· 8 cascos plásticos para protección de cabeza
· 1 Amperímetro tipo gancho de 400A.
· 1 Voltímetro digital.
· 1 Medidor de resistencia de aislamiento digital con un voltaje de prueba máximo de
1000 VDC.
· 1 Destornillador plano #
· 1 Destornillador de cruz (“Philips”) #
· 1 Tenaza de electricista 9”.
· 1 Rollo de cinta adhesiva aislante.
· 1 Brocha pequeña (1”).
· Cámara fotográfica (este equipo deberá ser puesto por parte del estudiante).
.1 brújula
Objetivo General:
· Que el estudiante conozca el procedimiento básico para la inspección general de un
motor eléctrico.
Objetivos Específicos:
· Que el estudiante haga uso del amperímetro tipo gancho para la detección de fallas
entre fases en un motor eléctrico.
· Que el estudiante utilice el medidor de resistencia de aislamiento para detectar fallas
de aislamiento en cables y bobina de un motor eléctrico.
· Que el estudiante realice mediciones de voltaje y corriente en un motor
· Que el estudiante conozca y ponga en práctica las medidas de seguridad básicas
que se deben tomar para el mantenimiento a un motor eléctrico.
Introducción teórica.
El probador de aislamiento a tierra, o Mega óhmetro, es también uno de los primeros
instrumentos utilizados por los técnicos para evaluar y localizar fallas de aislamiento,
incluyendo sistemas motrices eléctricos de aislamiento. En este artículo, nos
concentraremos en el método de prueba tal como es planteado en el Estándar de IEEE
43-2000 (R2006), “La Práctica Recomendada para Pruebas de Aislamiento de
Resistencia de Maquinaria Rotatoria,” (IEEE 43) y unos cuantos métodos adicionales
para evaluar conclusiones, también nos referiremos al método de prueba como Prueba
de Resistencia de Aislamiento (IR por sus siglas en ingles, no confundir con infrarrojo
que también se utiliza mucho en el ambiente de mantenimiento).
El estándar que mencionamos generalmente dentro de la industria es el IEEE 43, que
atravesó una revisión mayor en mayo del 2000. Fue actualizado porque los sistemas de
aislamiento en 1970 atravesaron una serie de cambios en su constitución química. Los
nuevos sistemas del aislamiento son muy diferentes de los sistemas más viejos,
incluyendo cómo reaccionan ante las distintas metodologías de prueba. El estándar
revisado cambió drásticamente varios programas de prueba tradicionales para
resistencia de aislamiento que habían estado vigentes los últimos 50 años, incluyendo el
Índice de Polarización (PI por sus siglas en ingles), la prueba de aislamiento a tierra y la
prueba de AC contra DC de sistemas de aislamiento.
El propósito de la lectura IR es de evaluar la condición del aislamiento entre los
conductores en las ranuras de estator y de tierra. Esto se hace aplicando un voltaje
directo entre los conductores (devanados) y la cubierta del motor eléctrico (máquina) y
midiendo la fuga de corriente a través del sistema de aislamiento. La medida de
corriente y voltaje, aplicada, proporciona un resultado medido como resistencia (la Ley
de Ohmio: R = V/I). En el caso de un sistema de aislamiento, la fuga de corriente puede
ser medida en mili- o micro-amperios, con una lectura de corriente más baja, más alto es
el valor de resistencia de aislamiento. Estas lecturas de IR cambian con el tiempo a
causa de la “polarización del aislamiento”. En efecto, el sistema de aislamiento consiste
en átomos polarizado que se ‘colocan en línea,’ o se polarizan, con el voltaje aplicado
de DC. Cuando se polarizan, la resistencia de aislamiento aumentará.
La Prueba Básica de Resistencia de Aislamiento
La Prueba directa de resistencia de aislamiento ha sido utilizado para localizar fallas y
para evaluar la condición de máquinas por más de un siglo, a menudo con resultados
desastrosos, en las manos de un usuario sin experiencia. Hay limitaciones muy claras en
la capacidad de la prueba de resistencia de aislamiento, solo, para evaluar la condición
de un motor eléctrico para la operación. Para una cosa, tiene que haber un sendero claro
entre el sistema de aislamiento y la cubierta de la máquina. El aire, la mica, o cualquier
otro material no conductor entre el devanado y tierra proporcionará una resistencia alta
de aislamiento. Las fallas al final de las vueltas del devanado del motor también no
proporcionarán un sendero claro a tierra, con la mayoría de defectos del devanado que
comienzan como un corto interno del devanado que quizás se gradúen a defectos de
aislamiento. Así, que especial cuidado se debe tomar cuando se usa IR como un
instrumento de localización de fallas.
Al realizar IR, el método apropiado es el de conectar todos los conductores juntos,
pruebe con el Medidor de IR por un período de un minuto, asegurando que el conductor
rojo de prueba (negativo) está en los conductores y el conductor negro está en la
carcasa. Una vez que la medida de IR es obtenida, entonces es ajustada para la
temperatura mientras los conductores son aterrizados por 4 minutos o más. Los valores
de IR aplicados al voltaje y los valores mínimos de prueba pueden ser encontrados en
las tablas 1 y 2.
Hay unas cuantas cosas que tienen que ser consideradas al realizar resistencia de
aislamiento de un Centro Motriz de Control (MCC por sus siglas en ingles) o
desconectar que es alguna distancia del motor bajo prueba. Por una cosa, si usted ata
todos los cables de los conductores y hace la prueba, a causa del área bajo prueba, es
posible que las lecturas puedan ser sólo unos cuantos Mega ohmios. Esto no significa
necesariamente que el sistema está mal, y unos cuantos trucos se pueden utilizar para
evaluar la condición del cable. Adicionalmente, cualquier capacitor o pararrayo debe ser
desconectado del circuito y de los drives de frecuencia variable o de los amplificadores,
deben estar desconectados del motor.
Primero, tome cada conductor y pruebe entre el conductor y tierra. Si la lectura es más
grande por una magnitud entonces existen más oportunidades de que no exista ningún
problema. Después, desconecte el otro extremo del cable y separe los conductores y
aterrice. En el otro extremo, realice la prueba de resistencia de aislamiento entre
conductores. Si las lecturas están encima del mínimo, entonces la resistencia de
aislamiento del cable está bien (sin embargo, no asegura definitivamente que el cable
esté libre de algún defecto potencial).
El mismo proceso puede ser utilizado en algunos motores, a excepción de la prueba de
fase a fase, a menos que las conexiones internas del motor se puedan romper, como en
un motor de Wye-delta o que los 12 conectores se puedan sacar de la maquina. Si las
fases pueden ser separadas, entonces una medida de resistencia de aislamiento puede ser
tomada entre fases. Los resultados deben estar encima del valor mínimo mostrado en la
Tabla 2. Durante estas pruebas, si usted utiliza un medidor analógico de IR, si la aguja
no es constante, o si los dígitos “bailan” alrededor en uno digital, entonces existe una
gran posibilidad de que los devanados se encuentren con humedad o contaminantes. El
botar es el resultado de la ‘descarga capacitiva,’ o la acumulación de la energía de DC
dentro del devanado que descarga repentinamente y entonces comienza a recargar.
La figura 1 representa el gráfico de corrección de temperatura de resistencia de
aislamiento para corregir a 40°C. Utilizando este gráfico, si la temperatura del devanado
es de 60°C y la resistencia de aislamiento fue de 200 Mega ohmios, el factor de
corrección (Kt) sería ‘4,’ y el resultado sería 4 veces 200 Mega ohmios que serían una
resistencia corregida de aislamiento de 800 Mega ohmios.
Absorción Dieléctrica
La prueba de absorción dieléctrica, o ‘DA,’ es una proporción de la lectura IR de
sesenta segundos a la lectura IR de 30 segundaos. Como se muestra en la Figura 2, el
valor en la posición A es dividido por el valor en la posición B. En un sistema de
aislamiento bueno, IR aumentará como una curva que comenzará razonablemente
empinada entonces hace meseta, dependiendo de a qué velocidad el sistema de
aislamiento polariza. Los criterios de paso/falla pueden ser encontrados en la Tabla 3.
Sin embargo, en sistemas de aislamiento fabricados después de 1970, no es raro para
sistemas de aislamiento polarizar rápidamente y los sistemas de aislamiento con una
lectura de temperatura corregida un minuto mayor a 5,000 Mega ohmio puede mostrar
un valor bajo. En estos casos, el resultado de la prueba debe ser utilizado solo para la
tendencia, y en el nuevo IEEE 43, los resultados de la prueba deben ser corregidos para
la temperatura.
Índice de Polarización
El Índice de Polarización, o el PI, es la prueba de resistencia de aislamiento de la
proporción de 10 minutos a 1 minuto. Como se muestra en la Figura 3, el resultado es el
valor en la posición A dividido por la posición B. En un buen sistema de aislamiento, IR
aumentará como una curva que comenzará razonablemente empinada entonces hace
meseta, dependiendo de a qué velocidad el sistema de aislamiento polariza. Los criterios
de paso/falla pueden ser encontrados en la Tabla 4. Sin embargo, en sistemas de
aislamiento fabricados después de 1970, no es raro para sistemas de aislamiento
polarizar rápidamente y los sistemas de aislamiento con una lectura de temperatura
corregida un minuto mayor a 5,000 Mega ohmio puede mostrar un valor bajo. En estos
casos, el resultado de la prueba debe ser utilizado solo para la tendencia, y en el nuevo
IEEE 43, los resultados de la prueba deben ser corregidos para la temperatura.
Utilizando el PI, el usuario debe mirar la aguja si el medidor es analógico. Si la aguja
bota al aumentar, entonces representa descarga capacitiva y un problema inminente de
aislamiento como contaminación. Si el medidor traza el PI como un gráfico, el usuario
debe revisar los datos para ver si no hay cualquier pico descendiente o si el gráfico
muestra un valor disminuyente a través de los diez minutos. Esto también indicaría
defectos de resistencia.
Conclusión
Un método común para evaluar la condición de los motores eléctricos es la prueba de
resistencia de aislamiento. Los métodos más comunes de prueba IR son resumidos en el
Estándar de IEEE 43-2000 (R2006) e incluyen la prueba de los 60 segundos, la prueba
dieléctrica de absorción y la de Índice de polarización. Cada una de estas pruebas es
utilizada para evaluar sólo la porción del sistema de aislamiento entre el devanado del
motor y el marco del motor eléctrico.
En las maquinas posteriores a 1970, los sistemas de aislamiento tienden a polarizar
rápidamente y los sistemas con valores de más de 5.000 Mega ohmios sólo deben ser
tendencia dos cuando se usa DA y PI. Sin embargo, la carga de aislamiento puede ser
vista para ver si presenta descarga capacitiva, que indica contaminación del devanado o
aislamiento, está ocurriendo. Sin embargo, la prueba de resistencia de aislamiento es un
instrumento poderoso cuando se usa en conjunción con otros métodos de prueba.
PARTE I.
Procedimiento:
· Medidas de Seguridad:
· Hacer las mediciones de aislamiento entre cada bobina y carcasa
Prueba de aislamiento
Voltaje
Aplicado
Valor (Ω) observación
Hacer las mediciones de aislamiento entre cada bobina (Absorción dieléctrica)
Prueba de aislamiento
Voltaje
Aplicado
Valor
(Ω)A
Valor (Ω)B
A/B
observación
Hacer las mediciones de aislamiento entre cada bobina (índice de polarizacion)
Prueba de aislamiento
Voltaje
Aplicado
Valor
(Ω)A
Valor (Ω)B
A/B
observación
RESUMEN
DE
LOCALIZACIÓN
DE
AVERÍAS
Seguidamente y como resumen de los temas tratados se incluye un cuadro resumen de
averías, donde se analizan las mas comunes que se pueden dar en máquinas de corriente
alterna.
TABLA RESUMEN, PARA LA LOCALIZACIÓN DE AVERÍAS EN MÁQUINAS
DE CORRIENTE ALTERNA
Síntomas
1.- El motor no arranca
Causas posibles
- No le llega corriente al
motor
- Si el motor ronca y no
llega a arrancar, le falta
una fase
- Tensión insuficiente o
carga excesiva
- Si el motor es de anillos
y el ruido es normal y no
arranca, el circuito
rotórico esta mal. Circuito
exterior o devanado
cortado
2.- El motor arranca, pero
no alcanza la velocidad
nominal
Verificación y soluciones
- Verificar tensiones en la
red, fusibles, contactos,
conexiones del motor
- Verificar la correcta
conexión, estrella o
triángulo, en su placa de
bornes y la carga del
motor
- Verificar tensiones
rotóricas, contacto de las
escobillas y circuito de las
resistencias de arranque
(conductores y
resistencias)
- Devanado a masa
- Verificar aislamiento de
los devanados
- Tensión insuficiente o
caída de tensión excesiva
- Verificar tensión de red
y sección de línea
- Fase del estator cortada
- Verificar tensión y
devanado
- Si el motor es de anillos,
han quedado resistencias
intercaladas
- Si el motor es de anillos
ruptura del circuito de
arranque rotórico
- Verificar circuitos de
arranque
- Verificar conexiones,
resistencias, escobillas y
devanado
- Cortocircuito o devanado
a masa
- Verificar devanados y
reparar
3.- La corriente absorbida
- Maquina accionada
- Verificar carga y
en funcionamiento es
excesiva
4.- La corriente absorbida
en el arranque es excesiva
5.- El motor se calienta
exageradamente
agarrotada o carga
excesiva
sustituir motor si este es
pequeño
- Si el motor ronca y las
intensidades de las tres
fases son desiguales,
cortocircuito en el estator
- Verificar aislamiento y
reparar o rebobinar el
motor
- Si el motor es de anillos,
cortocircuito en el circuito
rotórico
- Verificar anillos,
escobillas y circuito de
resistencias. Verificar
devanado rotórico y
reparar
- Par resistente muy
grande
- Verificar la carga del
motor
- Si el motor es de anillos,
resistencias rotóricas mal
calculadas o
cortocircuitadas
- Verificar resistencias y
posibles cortocircuitos en
resistencias y devanado
rotórico
- Motor sobrecargado
- Verificar carga
- Ventilación incorrecta
- Verificar y limpiar
rejillas y ranuras de
- Si el motor se calienta en ventilación
vacío, conexión
defectuosa
- Verificar las conexiones
de la placa de bornes
- Cortocircuito en el
estator
- Verificar devanado
estatórico
- Tensión de red excesiva
- Verificar tensión y
corregir
6.- El motor humea y se
quema
- Cortocircuito directo o
de un número excesivo de
espiras en cualquiera de
sus devanados
- Mala ventilación del
motor
7.- El motor produce
demasiado ruido
- Vibraciones de ciertos
órganos
- Si el ruido es solamente
- Verificar devanados y
reparar o rebobinar
- Mantener siempre
limpios los circuitos de
ventilación
- Lanzar y desconectar el
motor y si el ruido
persiste, verificar
fijaciones y cojinetes
en reposo y no en marcha,
cortocircuito en el rotor
- Verificar devanado
rotórico y reparar
- Si el ruido cesa al cortar
la corriente, entrehierro
irregular
- Verificar cojinetes y
rotor
- Barra del rotor desoldada
o rota
- Verificar barras del rotor
Para la elaboración del reporte debe contener las siguientes partes
Portada--------0.5%
Descripción de la práctica----------15%
Toma de Datos -------------------------20%
Cálculos----------------------------------30%
Conclusiones---------------------------30%
Presentar reporte la siguiente semana posterior al laboratorio