Introducción
Efectos que se producen en la operación del motor de inducción cuando es alimentado con un voltaje trifásico desbalanceado y con una forma de onda distorsionada, es decir contenido de armónicos.
Sistemas accionados con motores eléctricos usan las dos terceras partes de la energía eléctrica énfasis actual por incrementar la eficiencia en los procesos industriales ha aumentado uso de equipos electrónicos como:
- Accionamientos eléctricos de frecuencia variable, de motores de alta eficiencia y condensadores para mejorar al factor de potencia.
Influencia del Desbalance de Voltaje
Cuando los voltajes de línea que alimentan al motor trifásico no son balanceados se originara un desbalance en la corriente del bobinado.
Este voltaje de secuencia negativa produce un flujo giratorio en el entrehierro en sentido contrario a la rotación del rotor, induciendo altas corrientes en el rotor.
El comportamiento del motor con el voltaje de secuencia positiva es esencialmente el mismo que resultará si el voltaje de alimentación fuera balanceado. El voltaje de secuencia negativa sin embargo crea un campo giratorio contrario.
El torque calculado a partir del circuito de secuencia positiva da el torque del motor cuando opera con un voltaje balanceado.
La magnitud del torque de secuencia negativa no es depreciable, el torque neto en el eje del motor será algo menor que el producido por el voltaje balanceado.
Definición de desbalance de voltaje
Es la relación del voltaje de secuencia negativa V ab2,
al voltaje de secuencia positiva V ab1
- % desbalance de voltaje =V ab2, / V ab1 * 100
Efectos sobre potencial Nominal
Experimentalmente se verifica que un pequeño porcentaje de desbalance de tensión causa un gran porcentaje de desbalance de corriente, entonces para un motor operando a una determinada carga su elevación de temperatura cuando es alimentado con un voltaje desbalanceado será mucho mayor comparada con el motor operando a la misma carga pero alimentado con un voltaje balanceado.
No se recomienda operar el motor si la tensión tiene HVF mayor a 5%. Incremento de las pérdidas contribuye a un incremento de la temperatura del motor.
- Factor Armónico de voltaje (HVF)
Efectos sobre la Eficiencia
Existen al menos tres mecanismos que generan corrientes en los rodamientos, Los mecanismos son:
- Corrientes en los rodamientos debido al efecto capacitivo que ocurre en el entrehierro y produce descargas.
- Corrientes en los rodamientos debido a las tensiones dv/dt en los voltajes bobina neutro.
- Corrientes circulantes en los rodamientos debido al flujo magnético resultante producido por las corrientes de secuencia cero.
Efectos útiles para el ingeniero de mantenimiento
- El torque de arranque y el torque máximo disminuyen cuando el voltaje es desbalanceado.
- La velocidad a plena carga disminuye levemente si el motor es alimentado con voltaje desbalanceado.
- La corriente de rotor bloqueado tendrá un desbalance similar al desbalance de tensión, pero los KVA de rotor bloqueados se incrementan levemente.
- Cuando el motor esta operando con una carga normal, el porcentaje de desbalance de corrientes causado será aproximadamente de 6 a 10 veces porcentaje del desbalance de voltaje.
Influencia de los Armónicos de Voltaje
Cuando la forma de onda de voltaje esta distorsionada entonces la onda de voltaje tendrá armónicos de voltaje.
Los armónicos de flujo no contribuyen al torque del motor, pero rotan a una velocidad diferente a la velocidad sincrónica, Inducen una corriente de alta frecuencia en el rotor.
Efecto sobre elevación de temperatura y Potencia Nominal
Efecto de los armónicos en perdidas del motor afectan las perdidas de fricción y ventilación, pérdidas en el cobre del estator y rotor, perdidas en el hierro.
La inductancia de dispersión afectiva estatórica y rotórica disminuyen con la frecuencia, mientras la resistencia aumenta.
Las perdidas en el cobre del estator incrementan en proporción al cuadrado de la corriente armónica total más incremento adicional.
Para evitar el sobrecalentamiento, la potencia nominal del motor debe ser reducida de tal forma que la temperatura del aislamiento no sobrepase su clase térmica.
No se recomienda la operación del motor con un desbalance de voltaje mayor al 2%. Si es mayor al 2% la potencia debe ser reclasificada. Es muy peligroso que el motor opere con un desbalance de voltaje de 5% o mayor.
