Protección de Motores

1. Protección de Motores

2. Generalidades • Causas comunes de las fallas de un motor • Tecnologías disponibles para la protección de motores • Soluciones en AB para las diferentes condiciones de Falla • Prolongando la vida de un motor • Protección Inteligente de Motores : E1 Plus • E3 \ E3 Plus

3. ¿Por qué falla un motor? • Calentamiento • Bobinados (impedancia) • Rodamientos (fricción) • Años de Uso • Aplicación indebida • Ventilación inadecuada • Condensación • Deterioro mecánico / vibración • Humedad suciedad y contaminación

4. Tecnologías disponibles para la protección de Motores Bimetálico Aleación Eutéctica SMP/E1 SMP/E2 193-EC (E3) E1 Plus E3 & E3 Plus

5. Operación del ReléBimetálico Características Generales: • Calor causa la deflexión del bimetálico • Rango de ajuste 1.5:1 • Requiere ser sensible a la perdida de fase • 15% exactitud de ajuste Principio de Funcionamiento : El calor causa la dilatación de los metales

6. Relé de SobrecargaBimetálico IEC • Compensación de temperatura ambiente • Contacto aislado de alarma • Sensible a condición monofásica • 0.1 a 630A • Clase 10 • Indicador visible de disparo • Reset manual / automático Bulletin 193T

7. Operación del ReléBimetálico CIRCUITO DE POTENCIA CIRCUITO DE POTENCIA ELEMENTO CALENTADOR & BIMETALICO MECANISMO DIFERENCIAL MECANISMO DIFERENCIAL A LA BOBINA DEL PARTIDOR A LA BOBINA DEL PARTIDOR AMBAS BARRAS DE DISPARO SE MUEVEN BARRA MOVIL DE DISPARO CIRCUITO DE CONTROL CIRCUITO DE CONTROL Relé de Sobrecarga Balanceado Relé de Sobrecarga Desbalanceado

8. Relé de Sobrecargade Aleación Eutéctica Características Generales: • El calor hace que la aleación eutéctica cambie de sólido a líquido • No ajustable (elementos térmicos discretos) • Respuesta a pérdida de fase proporcional a la corriente Principio de Funcionamiento : El calor causa el cambio de estado del material eutéctico Buletín 592

9. Aleación Eutéctica • Diseño de libre disparo. Sin • Elementos térmicos clase 10, 20 ó 30 • Indicador óptico de disparo • 0.19 a 630A • Reset manual solamente

10. Operación del ElementoEutéctico CIRCUITO DE POTENCIA A LA BOBINA DEL ARRANCADOR CIRCUITO DE CONTROL ALEACIÓN EUTECTICA CIRCUITO DE POTENCIA TÉRMICO TRINQUETE UÑA PIVOTE A LA BOBINA DEL ARRANCADOR ACTUADOR DEL CONTACTO CIRCUITO DE CONTROL Posición de Reset Posición de Disparo

11. Bimetálico Aplicación normal (protección contra sobrecorriente) Protección limitada contra pérdida de fase Compensación de temperatura ambiente Reset manual /automático Aleación Eutectica Aplicación normal (protección contra sobrecorriente) Protección limitada contra perdida de fase Seguridad inherente de ajuste Solo reset manual Aplicación de Relés Típicos

12. Dispositivos Electrónicos de Protección Principio de Funcionamiento : Medición directa de la corriente y modelación de la temperatura del motor. Características Generales: • Ajuste y medición más precisa • Aumenta la precisión y rapidez en respuesta frente a un evento • Mayor flexibilidad en la configuración. Facilita la selección • No requiere compensación por temperatura del medio ambiente • Relee básico mas Condiciones especiales • Falla a tierra • Pérdida de fase • Bloqueo /Atoro • Programable, etc. • Dispositivos especializados

13. Relés de Sobrecarga deEstado Sólido 2 .. 3 Seg. 40 Seg. • Protección de Pérdida de Fase: • Relés Tradicionales de Sobrecarga pueden tomar 40 Segundos ó mas para disparar • Los Relés de Sobrecarga Electrónicos se disparan en 2 .. 3 Segundos en un motor totalmente cargado • Protege Motor de Daños Causados por Sobrecalentamiento de los Devanados

14. Relés de Sobrecarga deEstado Sólido 6 Wats 150 mW • Bajo Consumo de Energía: • Relés Bimetalicos Tradicionales Consumen 6 Watts de Potencia • Relés Electrónicos consumen solo 150 mW de Potencia • Paneles de Control mas Fríos • Reduce la necesidad de enfriamiento externo

15. Soluciones disponibles para las diferentes condiciones de falla • Sobre Carga • Pérdida de Fase • Fuga a Tierra • Rotor Bloqueado • Atascamiento • Desbalance de Corriente • PTC • Baja Carga

16. Daño por Sobrecarga Daño producido por Sobrecarga “El calentamiento se incrementa en proporción al cuadrado de la corriente” • Se puede producir por: • Atascamientos en la carga • Aplicación Indebida • Deterioro mecánico • Sobre esfuerzo de maquinaria • Etc. Está basada en la simulación del efecto calorífico de la corriente sobre el bobinado del motor.

17. Protección de Sobrecarga Tiempo de Disparo (seg.) 20 Clase 20 15 10 Clase 15 Clase 10 100 600 • % Corriente Bimetálico Eutéctico E1 Plus E3 / E3 Plus En el P 9 se reporta la capacidad Térmica utilizada calculada Los P. 12 y 13 nos reportan los tiempos para disparo por sobre carga y el tiempo para reset P. 29 Clase de Disparo P. 28 FLA

18. Daño por Pérdida de Fase Daño producido en el devanado del motor por pérdida de fase • Se Puede Producir por: • Fusible quemado o por circuito abierto • Es la causa principal de falla de motores • Se incrementa la corriente en las fases restantes

19. Efecto en la Corriente 1.8 1.6 1.4 % 1.2 1 Curriente a Normal 0.8 Plena 0.6 Perdida Fase Carga 0.4 0.2 0 Fase Fase Fase A B C Gráfico muestra el efecto en la corriente a plena carga en el caso de una pérdida de fase

20. Ajuste de Pérdida de Fase E1 Plus E3 / E3 Plus %FLA Disparo por pérdida de Fase 600 173 100 Inhibit Time Delay Time Tiempo (seg.) P. 33 PL Inhibit Time P. 34 PL Trip Delay

21. Daño por Fuga a Tierra • Se Puede Producir por: • Contaminación • Deterioro del aislamiento • Daño en el cableado • Perdida de aislamiento de los bobinados del motor. • Cuerpos extraños • Humedad. • Etc. Los relés E3 Plus pueden sensar fallas a tierra antes de que ellos lleguen a ser cortocircuitos

22. Ajuste de Fuga a Tierra E3 Plus Disparo por Fuga a Tierra Alarma por Fuga a Tierra Corriente de fuga P. 37 GF Trip Level If Ia P. 38 GF Warn Level Inhibit Time Delay Time Tiempo (seg.) P. 35 GF Inhibit Time P. 36 GF Trip Delay

23. Daño por Rotor Bloqueado Bobinados dañados por la corriente de rotor bloqueado • Se puede producir por: • Endurecimiento de rodamientos • Oxidación de componentes mecánicos • Trabas mecánicas en la máquina • Etc. Nota:Las corrientes de Rotor Bloqueado pueden oscilar entre 6 a 10 veces la corriente a plena carga del motor

24. Daño por Rotor Bloqueado • Cuando un motor se atasca durante la secuencia de arranque, este se caliente muy rápidamente,y después de un tiempo de atascamiento permisible, alcanza la temperatura limite que su aislamiento soporta.La detección rápida de “stall” durante la secuencia de arranque del motor puede proteger la vida del motor así como reducir al mínimo el daño y las perdidas de la producción.

25. E3: Rotor Bloqueado E3 / E3 Plus %FLA 600 Disparo por rotor Bloqueado P. 40 Stall Trip Level Af 100 Tiempo Permitido Tiempo (seg.) P. 39 Stall Enabled Time

26. Daño por Atascamiento Después de un periodo prolongado con sobrecorriente el motor puede dañarse • Se puede producir por: • Contaminación del mecanismo de transmisión • Deterioro de rodamientos • Trabas en la operación • Fajas desalineadas • Sobrecarga de materia prima

27. Atascamiento Alarma por Atascamiento Disparo por Atascamiento %FLA E1 Plus E3 / E3 Plus 600 P. 43 JAM Trip Level If Ia P. 44 JAM Warn Level Inhibit Time Delay Time Time (sec.) P. 41 JAM Inhibit Time P. 42 JAM Trip Delay

28. Resultado del desbalance de Corriente Devanado de motor dañado a consecuencia de desbalance de corriente • Se puede producir por: • Desbalance de voltaje en la línea • Impedancias desiguales en los devanados del motor • Desigual longitud en los cables • Etc.

29. Desbalance de Corriente El resultado es daño al devanado debido al aumento de corriente en la fase desbalanceada correspondiente 5 % 25% Desbalance de Corriente de 5% Aumento de Calor de 25%

30. Desbalance de Corriente Desbalance de Corriente E3 / E3 Plus Disparo por Desbalance Alarma por Desbalance P. 51 CI Trip Level If Ia P. 52 CI Warn Level Inhibit Time Delay Time Tiempo (seg.) P. 49 CI Inhibit Time P. 50 CI Trip Delay

31. Protección por Termistor El calentamiento excesivo del motor puede aun ocurrir sin que el motor este siendo sobrecargado • Se puede producir por: • Obstrucción de la ventilación del motor • Alta temperatura del ambiente • Etc. En esos casos, el calentamiento del motor nos es reflejado en la corriente de operación

32. Protección por Termistor • Definición de Termistor: • Es un semiconductor que actúa como un resistor sensible termicamente. • PTC (Positive Temperature Coefficient) • Un termistor PTC aumenta repentinamente su resistencia de acuerdo a la temperatura. Se trata de una resistencia no lineal, ya que la corriente que la atraviesa no es función lineal del voltaje (el PTC es seleccionado por el fabricante del motor de manera coordinada con el “rating” del aislamiento del motor).

33. Protección PTC • PTC Characteristic per IEC 34-11-2 E3 Plus La resistencia del termistor PTC aumenta dramaticamente la resistencia frente a un aumento de temperatura. TNF = Activation Temperature

34. Protección PTC • Nivel de respuesta ajustado de fábrica en 3400  • Nivel de Reset ajustado en fábrica en1600  • Niveles de habilitación/deshabilitación separados para disparo y “alarma” • Modo de reset seleccionable: Manual / Automático

35. Baja carga • Una caída repentina de la corriente del motor puede indicar un mal funcionamiento mecánico en la instalación • Se puede producir por: • Faja trasportadora rota • Aspa de ventilador Dañado • Eje quebrado • Herramienta dañada • Bomba con cavitación • Etc. • Tales condiciones no pueden dañar el motor pero si pueden conducir a la perdida de la producción.

36. Baja carga Disparo Baja Carga E1 Plus E3 / E3 Plus %FLA Alarma Baja carga 600 P. 48 UL Warn Level Ia If P. 47 UL Trip Level Inhibit Time Delay Time Time (sec.) P. 45 UL Inhibit Time P. 46 UL Trip Delay

37. ¿Cómo Prolongar laVida del Motor? • Detectar y proteger antes de producirse el daño • Elegir el dispositivo que mejor simule la corriente presente en los devanados y dispare antes de que la temperatura del mismo exceda su rango • Use la protección que mejor se adapte a sus necesidades

38. E1 Plus The Next Generation Overload Relay

39. E1 Plus

40. Product Overview Aceptación Global • El Relé de Sobrecarga Electrónico E1 Plus está diseñado cumpliendo un amplia variedad de estándar a nivel mundial

41. Características del Producto Diseño Modular • Construcción y operación robusta en tamaño pequeño • Golpe hasta 50G • Vibración hasta 5G • Tamaño Compacto • 45 mm de ancho hasta 45A

42. Product Overview Resumen características Puntos de conexión moldeados Mecanismo de anclaje Botón de prueba Botón de reseteo Actuador de disparo Mecánico DIP Switches (193-EE, 592-EE only) Indicador del estado de disparo Dial de selección de FLA Terminales de Control 95 & 96 / 97 & 98 Terminales de carga

43. Resumen de producto Terminales de Potencia de inserción moldeados • Característica exclusive de Rockwell Automation • Provee interconexión rígida con el contactor

44. Resumen de Producto Diseño Electrónico • Precisión, componentes de estado sólido que aseguran protección precisa y confiable • Circuito Integrado de Aplicación Específica (ASIC) provee ejecución exacta continua • Compensación de Temperatura Ambiente • Circuito de memoria térmica mejora el modelo térmico

45. Resumen de Producto Diseño Electrónico • Baja generación de calor • Bajo consumo de energía (150 mW)

46. Resumen de Producto • Autoalimentado • O.L. con auxiliares 1NA-1NC (B600); material plata-niquel garantizando vida útil por muchos años

47. E1 Plus Amplio rango de ajuste 5:1 • Simplifica la selección del producto minimizando cantidad de opciones de acuerdo a la corriente • Un solo equipo cubre un rango de 4 O.L. bimetálicos y hasta 19 heaters de aleación eutéctica E1 Plus Bimetal 0.1A 90A

48. E1 Plus Amplio rango de ajuste 5:1 • Fácil manera de ajustar

49. E1 Plus Tiempo de respuesta rápido para pérdida de fase Seg. Seg. Sobrecarga Tradicional E1 Plus Sobrecarga Eléctrica

50. E1 Plus Boletín 193-ED 0.1…27A, Tres fases Para uso con 100-C09…C23 Clase 10 (Disparo) Reset Manual Boletín 193-EE 0.1…90A, Monofásico y Trifásico Para uso con 100-C09…C85 Clase de Disparo Seleccionable (10, 15, 20, 30) Reseteo seleccionable Manual/Automático Rango de Ofrecimiento (IEC)