Pruebas de resistencia de aislamiento de motor trifásico de doble voltaje

 

Los motores trifásicos de doble voltaje se utilizan para la mayoría de las operaciones diarias en las plantas industriales actuales.  Estos motores hacen funcionar cintas transportadoras, bombas, ventiladores y muchas otras aplicaciones.

 

Los motores son susceptibles a la falla gradual de su resistencia de aislamiento. Las causas principales de la falla del aislamiento incluyen:

 

• Tensión eléctrica (flujo de corriente)
• Tensión mecánica (vibraciones)
• Estrés químico (corrosivos)
• Estrés térmico (calefacción/refrigeración)
• Contaminación ambiental (humedad/mugre/aceite)

 

El monitoreo de la resistencia de aislamiento a lo largo del tiempo puede ser una herramienta valiosa para predecir cuándo un motor se dirige hacia una falla y / o requiere mantenimiento.  Un programa de pruebas de aislamiento programadas regularmente con un megóhmetro puede aumentar la seguridad del motor al minimizar el riesgo de descarga eléctrica e incendio eléctrico. Las pruebas también pueden ayudar a controlar el tiempo de inactividad del motor.

 

Esta nota de aplicación revisa las pruebas de aislamiento para motores trifásicos de doble voltaje. Analizamos los diferentes tipos de motores, los métodos para probarlos, los megóhmetros que se deben utilizar para qué tipos de pruebas y las preguntas que hay que tener en cuenta a la hora de establecer su propio programa de pruebas de aislamiento.

 

Cebador trifásico de doble voltaje

Los motores trifásicos de doble voltaje vienen en tres configuraciones básicas:

 

• Conectado "Delta", 9 derivaciones
• "Estrella" (Y) conectado, 9 derivaciones
• "Estrella" conectado, 12 derivaciones

 

Los tres tipos se pueden cablear para 240 o 480 VCA.  Además, los tres tienen seis bobinas internas, aunque sus conexiones internas difieren ampliamente.

 

Motor de 9 conductores conectado a Delta

Este es probablemente el tipo de motor más común en fábricas, aserraderos y otras plantas industriales.  Estos motores tienen nueve cables, numerados para ayudar al electricista a conectar el motor. Para guiar la conexión, la placa de identificación del fabricante para este tipo de motor suele contener información como la siguiente:

 

 

De acuerdo con la tabla anterior, para una conexión de alto voltaje, el electricista conecta:

 

• L1 a la cabeza 1
• L2 para liderar 2
• L3 para liderar 3
• Tuerca de alambre 4 y 7 juntas
• Tuerca de alambre 5 y 8 juntos
• Tuerca de alambre 6 y 9 juntas

 

El siguiente diagrama ilustra gráficamente estas conexiones:

Diagrama de cableado de 9 conductores conectados en Delta

 

En la ilustración anterior, las bobinas se identifican con números romanos y los cables con números regulares. Tenga en cuenta que algunas bobinas están conectadas permanentemente (I a II, II a IV y V a VI) y no se pueden separar. Esto evita probar la resistencia de aislamiento de bobina a bobina para las seis bobinas y sus combinaciones.

 

Para probar eficazmente el motor, debe desconectar las bobinas de campo siempre que sea posible.  Para hacer esto para motores de 9 conductores conectados en triángulo, retire las tuercas de alambre de 4 y 7, 5 y 8, y 6 y 9. Esto le permite realizar las siguientes pruebas de aislamiento:

 

 

Motor de 9 conductores conectado en estrella

Al igual que con los motores delta, la placa de identificación del fabricante para los motores de 9 conductores conectados en estrella explica cómo se deben conectar los cables. En la tabla siguiente se proporciona un ejemplo típico:

 

En este caso, las conexiones de alto voltaje son las mismas que para los motores delta. 

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El diagrama de cableado para un motor de 9 conductores conectado en estrella es el siguiente:

 

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Diagrama de cableado de 9 conductores conectados en estrella

 

Tenga en cuenta que las conexiones internas del motor de 9 conductores conectado en estrella varían del motor delta.  Las bobinas II, III y IV están conectadas permanentemente y no se pueden separar.

 

Motor de 12 conductores conectado en estrella

La placa de identificación del fabricante para este tipo de motor parece similar a la siguiente:

 

 

Como se muestra en esta tabla, las conexiones necesarias para una conexión de alto voltaje son similares a las de los motores delta y estrella de 9 conductores. Además, el motor de 12 conductores requiere conectar las tuercas de alambre 10, 11 y 12 juntas. 

 

El siguiente diagrama ilustra gráficamente estas conexiones:

 

 

Diagrama de cableado de 12 conductores conectados en estrella

Los motores de 12 conductores conectados en estrella difieren de los motores trifásicos de doble voltaje de 9 conductores en que ninguna de las bobinas está conectada permanentemente y, por lo tanto, todas se pueden probar por separado. Aunque esto aumenta el tiempo necesario para probar todas las combinaciones posibles; Le permite identificar mejor exactamente dónde puede ocurrir una falla en el motor.

 

Métodos de prueba de resistencia de aislamiento

Hay varios tipos de pruebas de resistencia de aislamiento que se utilizan hoy en día. La mayoría se pueden clasificar como pruebas de lectura puntual (de corto tiempo), pruebas de resistencia al tiempo o pruebas de voltaje de paso. Sea cual sea la prueba que elijas, te recomendamos que midas la resistencia tanto fase a fase como fase a fotograma, si es posible.

 

Prueba de lectura puntual

Este tipo de prueba suele ser de muy corta duración (a menudo de 30 a 60 segundos). Por lo general, se realizan pruebas de lectura puntual y se comparan sus resultados para identificar posibles tendencias. Tenga en cuenta que esta es una prueba de resistencia, que no debe confundirse con las pruebas de aprobación/rechazo que los electricistas suelen realizar para probar nuevas instalaciones en busca de cortocircuitos.

 

Una limitación de la lectura puntual es que todas las pruebas deben normalizarse cuidadosamente, ya que factores como la temperatura (motor y aire) y la humedad ambiental pueden afectar y, en algunos casos, invalidar sus mediciones.

 

Pruebas de resistencia al tiempo

Una gran ventaja de las pruebas de resistencia al tiempo es que son bastante independientes de la temperatura y la humedad.  También pueden proporcionar información concluyente sin registros de pruebas anteriores. La duración de la prueba puede ser de hasta 10 minutos o más, dependiendo del tamaño del motor. En general, un buen aislamiento muestra un aumento continuo de la resistencia a medida que aumenta el tiempo de prueba.

 

Hay dos pruebas de resistencia al tiempo que se utilizan hoy en día:

 

• La prueba del índice de polarización (IP) es la más utilizada. Normalmente implica tomar lecturas a 1 minuto y a 10 minutos. A veces también se utilizan otros tiempos de prueba. 
• La prueba de relación de absorción dieléctrica (DAR) ya no se realiza comúnmente, pero puede ser útil para motores más pequeños. Esta prueba consiste en calcular la relación entre la resistencia de aislamiento medida después de 60 segundos dividida por la medición a 30 segundos.

 

Prueba de voltaje escalonado

La prueba de voltaje escalonado crea tensiones eléctricas en las grietas del aislamiento interno, identificando problemas potenciales que pueden no revelarse mediante pruebas a voltajes más bajos. Esto implica probar al menos dos (y más a menudo cinco) voltajes de prueba y comparar los resultados. La prueba comienza con un voltaje de prueba inicial. En un intervalo específico, generalmente un minuto, se registra una medición, después de la cual se aumenta el voltaje de prueba. Este aumento suele ser para duplicar el voltaje inicial para cada paso. Este proceso se puede repetir a través de varios pasos, con mediciones tomadas después de un minuto y el voltaje de prueba aumentado en una proporción de dos a uno sobre el voltaje anterior. 

 

Elegir un megóhmetro

AEMC Instruments ofrece una línea completa de megohímetros diseñados para pruebas de aislamiento, que van desde instrumentos portátiles de 100 V hasta modelos de alta resistencia que proporcionan voltajes de prueba de hasta 15.000 V. Y con algunos modelos, puede descargar y analizar los resultados en una computadora que ejecute el software DataView de AEMC.

 

 

Los megóhmetros AEMC son probadores de CC.  Las ventajas de las mediciones de CC incluyen:

• Instrumento más pequeño y ligero
• Pruebas no destructivas (no dañarán el aislamiento)
• Acumulación y comparación de datos históricos

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El megóhmetro a elegir depende de varios factores, entre ellos el del instrumento:

 

• Rango de voltaje. Esto lo determina el tipo de equipo que se va a probar. Como regla general, el megóhmetro debe ser capaz de generar al menos el doble del voltaje de funcionamiento del equipo.
• Rango de resistencia. Consulte al fabricante del equipo que se va a probar. En los motores trifásicos, las resistencias de bobina a bobina están en el rango de 10M a 1000 M, con una resistencia de bobina a bastidor de 10G+.
• Fuente de alimentación. La energía del megóhmetro se puede suministrar mediante manivela, batería o corriente de línea. Los instrumentos de manivela pueden no ser prácticos para pruebas con largos períodos de tiempo.

 

 

Preguntas frecuentes sobre las pruebas de resistencia de aislamiento

 

¿A qué voltaje debo probar mi equipo?

La regla general es probar a 2 veces la potencia nominal de la placa de la caldera hasta 1000 V.  Más allá de 1000 V, pruebe a la tensión de funcionamiento normal.

 

Mi lectura es (X). ¿Es esto bueno?

Consulte al fabricante del equipo bajo prueba para obtener una respuesta definitiva.

 

¿Con qué frecuencia debo hacerme la prueba?

En el caso de los equipos críticos, recomendamos realizar pruebas mensuales si es posible. Otros equipos se pueden probar cada 6 a 12 meses durante el apagado programado regularmente.

 

¿Cuál es la diferencia entre las posiciones M y k en los megaohmímetros?

El ajuste M es para pruebas de resistencia de aislamiento (alta tensión/baja corriente); k es para pruebas de resistencia regulares (bajo voltaje/corriente más alta).

 

¿Qué tipo de prueba debo realizar en mi motor?

Por lo general, las pruebas de PI y voltaje de paso son más adecuadas para motores más grandes, mientras que la prueba DAR y las lecturas puntuales de 60 segundos o menos son valiosas para motores más pequeños.

 

¿Cuál es el propósito de la función de voltímetro incorporada del megóhmetro?

Seguridad. El megóhmetro en sí no es peligroso; Pero el equipo bajo prueba puede presentar un peligro potencial. La función de voltímetro mide y muestra cualquier voltaje en el equipo que se va a probar. El voltaje del equipo debe ser inferior a 25 V para una prueba segura. Los megaohmímetros AEMC cuentan con inhibición de prueba automática si hay voltajes superiores a 25 V. Algunos modelos ofrecen una configuración programable por el usuario para este nivel de voltaje.

 

¿Cuánto tiempo debo dar el alta?

Se recomienda un período de descarga de 5 veces la duración de la prueba.

 

Conclusión

Esto concluye nuestra revisión rápida de la realización de pruebas de aislamiento en motores trifásicos de doble voltaje. Para obtener más información sobre los conceptos básicos de las pruebas de resistencia de aislamiento, consulte nuestro artículo "Introducción a las pruebas de resistencia de aislamiento" en la edición de verano de 2015 del Boletín técnico de AEMC (consulte http://www.aemc.com/techbulletins/pdfs/Q115_Issue6.pdf). También puede visitar nuestro sitio web en  www.aemc.com, o llamarnos al 800-343-1391.