Identificación y resolución de problemas comunes en el variador y el motor

Excerpted from the book Motor and Drive Troubleshooting, written by Glen A. Mazur and published by American Technical Publishers

Extraído del capítulo Resolución de problemas en motores y variadores, escrito por Glen A. Mazur y publicado por American Technical Publishers

Encontrará variadores de motor y motores eléctricos en edificios residenciales, comerciales, industriales, de entretenimiento, gubernamentales y en cualquier otro lugar que requiera una salida con rotación controlada.

Los problemas a veces se pueden originar con los requisitos de control o las condiciones del entorno. Las aplicaciones del motor y del variador pueden hacer frente a problemas como fusibles fundidos o disyuntores disparados; el equipo se puede dañar como resultado de la humedad, suciedad, aceite o grasa, corrosión, rayos, mal funcionamiento y cualquier otra condición más allá de aquello para lo que fue diseñado el equipo. Es posible que el daño en el equipo sea resultado de la antigüedad, un uso excesivo, tamaño inapropiado, desalineación y condiciones de energía que incluyen las tensiones de transitorios, armónicos, pérdida de fase y caídas de tensión y sobretensiones.

Los motores eléctricos son una de las piezas más fiables del equipo eléctrico que lo rodea, siempre que se utilicen y se instalen correctamente con el tamaño apropiado y teniendo en cuenta la conexión de la fuente de energía. En tales condiciones, se espera que duren una década o más con el mínimo mantenimiento necesario.

El funcionamiento monofásico puede ser difícil de detectar

Aun así, los motores pueden fallar, y lo harán. Un motor trifásico puede perder una de las tensiones de fase, lo que provoca un problema denominado funcionamiento monofásico, el cual puede ser difícil de detectar en condiciones normales de funcionamiento. En un variador de velocidad (VSD), una monofásica normalmente se genera por una conexión abierta en un extremo del cableado entre el motor y el variador, o en uno de los conductores del cable. Otras causas del funcionamiento monofásico son fusibles fundidos, fallos mecánicos en el equipo de conmutación e incluso rayos.

Cuando se genera un funcionamiento monofásico, las otras dos bobinas de fase deben conducir más corriente, lo que produce un exceso de calor y lleva al fallo del motor. El funcionamiento monofásico puede ser difícil de detectar, puesto que en muchos casos el motor seguirá en marcha. Así, tomar medidas de corriente en todas las fases hasta que se haya detectado una fase abierta es la mejor forma para localizar un funcionamiento monofásico.

Corrientes de descarga en rodamientos exteriores

Un motor crea una tensión inevitable en el eje, desde la bobina del estator hacia el eje del rotor, que se debe a pequeñas alteraciones asimétricas en el campo magnético de la cámara de aire. Cuando la tensión del eje del motor supere la capacidad aisladora de la grasa del rodamiento, habrá corrientes de descarga en los rodamientos exteriores. Los ruidos fuertes anómalos y el sobrecalentamiento son indicios comunes iniciales del problema, que es causado por rodamientos que empiezan a deformarse y presentan un incremento en la fricción. Las tensiones en el eje se deben medir con un osciloscopio portátil en vez de con un multímetro digital (DMM), puesto que las tensiones aparecen como máximos incoherentes. La variación entre estos máximos no es lo suficientemente significativa para que la registre un DMM.

Herramientas habituales para la resolución de problemas

En un osciloscopio portátil, como el Fluke 190-204 ScopeMeter® de cuatro canales, la línea de trazo en la pantalla muestra una amplitud de la señal conforme avanza el tiempo.

Los osciloscopios portátiles son la herramienta ideal en varias situaciones, debido a sus características avanzadas. En la pantalla de un osciloscopio portátil, el eje (x) representa el tiempo y el eje (y) la amplitud de una forma de onda. Un trazo es una línea en la pantalla que muestra una amplitud de la señal conforme avanza el tiempo. Se puede ajustar con la configuración de la base de tiempo. Los osciloscopios portátiles multicanal pueden mostrar hasta cuatro trazos a la vez.

Los mecanismos permiten que se realicen ajustes en las posiciones horizontal y vertical, lo que permite que se superpongan dos valores diferentes medidos. Mostrar medidas de esta forma deja claro si las medidas se encuentran dentro o fuera de la fase entre ellas. Cuanto más fuera de la fase se encuentren las medidas, mayor será la diferencia existente entre la potencia real y la potencia aparente del circuito. Un circuito con una diferencia entre la potencia real y la potencia aparente presenta un factor de potencia deficiente.

Los multímetros digitales, o DMM, también son un instrumento de comprobación habitual. Miden las propiedades eléctricas y muestran dichas propiedades en valores numéricos. Normalmente, se utilizan para ver la tensión básica, la resistencia y las medidas de corriente de dispositivos básicos como fusibles o interruptores. También se pueden utilizar para realizar medidas básicas de resolución de problemas, como la tensión o la corriente del motor. Hay diferentes categorías de DMM: de propósito general, estándares y avanzados.

El multímetro digital de verdadero valor eficaz intrínsecamente seguro Fluke 28 II Ex forma parte de la categoría avanzada. Puede utilizarlo en entornos IIC (gas), zona 1 y 2, y en entornos IIIC (polvo), zona 21 y 22. Es especialmente útil si trabaja con motores y variadores en ámbitos petrolíferos, químicos o farmacéuticos.

Los multímetros digitales de propósito general se utilizan para medir la tensión en la fuente. Adicionalmente, se pueden utilizar para medir la tensión entre las fases, como la fase a tierra y la fase a neutro. Sin embargo, los DMM de propósito general no siempre son tan precisos como sus contrarios más avanzados, y tienen más limitaciones.

Un DMM estándar tiene varias características y capacidades más allá de aquellas en un DMM de propósito general, como la habilidad de comprobar diodos y condensadores de manera directa y posiciones adicionales del conmutador selector para utilizar en la toma de medidas de tensión y corriente de baja impedancia. Los DMM estándares también pueden mostrar gráficas de barra en lugar de visualizaciones numéricas únicas.

Los DMM avanzados incluyen características adicionales como pantallas con capacidades para obtener medidas más precisas; la habilidad de capturar y almacenar medidas que se toman para su visualización posterior y características de tendencia que permiten que se muestren las medidas que se han tomado con el tiempo como una sola línea en una gráfica.

Aunque que los DMM de propósito general son útiles para la mayoría de las aplicaciones, es conveniente tener un DMM avanzado disponible con varios acoplamientos en el momento de solucionar problemas. Las medidas que se toman en algunos DMM avanzados se pueden descargar a un PC para su posterior visualización, lo que permite una supervisión completa del rendimiento a lo largo del tiempo.

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