protección de motores
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Protección de MotoresProtección de Motores
Generalidades
• Causas comunes de las fallas de un motor
• Tecnologías disponibles para la protección de motores• 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• Protección Inteligente de Motores : E1 Plus
E3 \ E3 Plus
¿Por qué falla un motor?
• Calentamiento
Bobinados (impedancia)Bobinados (impedancia)
Rodamientos (fricción)
• Años de Uso
• Aplicación indebida
• Ventilación inadecuada• Ventilación inadecuada
• Condensación
• Deterioro mecánico / vibración
• Humedad suciedad y contaminación
Tecnologías disponibles para la protección de
Motores
Bimetálico Aleación Eutéctica
SMP/E1 SMP/E2
193-EC (E3)E3 & E3 PlusE1 Plus
Operación del Relé
BimetálicoPrincipio de Funcionamiento : El calor causa la dilatación de
los metales
Características Generales:
• Calor causa la deflexión del bimetálico
• Rango de ajuste 1.5:1
• Requiere ser sensible a la • Requiere ser sensible a la perdida de fase
• 15% exactitud de ajuste
• Compensación de temperatura ambiente
• Contacto aislado de alarma
Relé de Sobrecarga
Bimetálico IEC
• Contacto aislado de alarma
• Sensible a condición monofásica
• 0.1 a 630A
• Clase 10
• Indicador visible de disparo
• Reset manual / automáticoBulletin 193T
Operación del Relé
Bimetálico
CIRCUITO DEPOTENCIA
ELEMENTO CALENTADOR &BIMETALICO
MECANISMO DIFERENCIAL
AMBAS BARRAS DE DISPAROSE MUEVEN
A LABOBINA DELPARTIDOR
CIRCUITO DEPOTENCIA
MECANISMODIFERENCIAL
BARRA MOVIL DE DISPARO
A LABOBINA
DELPARTIDOR
CIRCUITO DE CONTROL
Relé de Sobrecarga Balanceado
DISPARO
CIRCUITO DE CONTROL
Relé de Sobrecarga Desbalanceado
Relé de Sobrecarga
de Aleación EutécticaPrincipio de Funcionamiento : El calor causa el cambio de
estado del material eutéctico
Características Generales:
• El calor hace que la aleación eutéctica cambie de sólido a líquido
• No ajustable (elementos térmicos discretos)térmicos discretos)
• Respuesta a pérdida de fase proporcional a la corriente
Buletín 592
• Diseño de libre disparo. Sin
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• Reset manual solamente
ALEACIÓN EUTECTICA
Operación del Elemento
Eutéctico
ALEACIÓN EUTECTICA
TÉRMICO
UÑATRINQUETE
PIVOTEA LA
BOBINA DELARRANCADOR
CIRCUITO DEPOTENCIA
CIRCUITO DEPOTENCIA
A LABOBINA DELARRANCADOR
Posición de Reset
ACTUADORDEL CONTACTO CIRCUITO DE
CONTROL
CIRCUITO DECONTROL
Posición de Disparo
Bimetálico
• Aplicación normal
Aleación Eutectica
• Aplicación normal
Aplicación de Relés Típicos
• Aplicación normal
(protección contra
sobrecorriente)
• Protección limitada contra
pérdida de fase
• Compensación de
• Aplicación normal
(protección contra
sobrecorriente)
• Protección limitada contra
perdida de fase
• Seguridad inherente de • Compensación de
temperatura ambiente
• Reset manual /automático
• Seguridad inherente de
ajuste
• Solo reset manual
Dispositivos Electrónicos de Protección
Características Generales:
Principio de Funcionamiento : Medición directa de la corriente y
modelación de la temperatura del motor.
• 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• Relee básico mas Condiciones especiales
• Falla a tierra
• Pérdida de fase
• Bloqueo /Atoro
• Programable, etc.
• Dispositivos especializados
Relés de Sobrecarga de
Estado Sólido
• Protección de Pérdida de Fase:
• Relés Tradicionales de Sobrecarga
40 Seg.
2 .. 3 Seg.• 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 se disparan en 2 .. 3 Segundos en un
motor totalmente cargado
• Protege Motor de Daños Causados por
Sobrecalentamiento de los Devanados
Relés de Sobrecarga de
Estado Sólido
• Bajo Consumo de Energía: 6 Wats• Bajo Consumo de Energía:
• Relés Bimetalicos Tradicionales
Consumen 6 Watts de Potencia
• Relés Electrónicos consumen solo 150
mW de Potencia150 mW
• Paneles de Control mas Fríos
• Reduce la necesidad de enfriamiento
externo
150 mW
Soluciones disponibles para las diferentes
condiciones de falla
• Sobre Carga
• Pérdida de Fase• Pérdida de Fase
• Fuga a Tierra
• Rotor Bloqueado
• Atascamiento
• Desbalance de Corriente• Desbalance de Corriente
• PTC
• Baja Carga
Daño producido por Sobrecarga
Daño por Sobrecarga
“El calentamiento se incrementa
en proporción al cuadrado de la en proporción al cuadrado de la
corriente”
Se puede producir por:• Atascamientos en la carga• Aplicación Indebida• Deterioro mecánico• Deterioro mecánico• Sobre esfuerzo de maquinaria• Etc.
Está basada en la simulación del efecto calorífico
de la corriente sobre el bobinado del motor.
Protección de Sobrecarga
Bimetálico
Eutéctico
E1 Plus
E3 / E3 Plus
Tiempo de Disparo (seg.)
E3 / E3 Plus
Clase 15
Clase 20
Clase 10
10
15
20
P. 29 Clase de
Disparo
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
% Corriente
Clase 10
100 600
P. 28 FLA
reset
Daño producido en el devanado del motor por pérdida de fase
Daño por Pérdida de Fase
Se Puede Producir por:
• Fusible quemado o por
circuito abierto
Es la causa principal de falla Es la causa principal de falla
de motores
Se incrementa la corriente en
las fases restantes
Gráfico muestra el efecto en la corriente a plena carga en el caso de una pérdida de
Efecto en la Corriente
plena carga en el caso de una pérdida de fase
0.81
1.21.41.61.8
%
Curriente a
Plena Normal
Fase
A
Fase
B
Fase
C
00.20.40.60.8Plena
Carga
Normal
Perdida Fase
Ajuste de Pérdida de Fase
%FLA600
Disparo por pérdida de
Fase
E1 Plus
E3 / E3 Plus
100
Fase
173
Tiempo (seg.)Delay TimeInhibit Time
P. 33 PL Inhibit Time P. 34 PL Trip Delay
Daño por Fuga a Tierra
Se Puede Producir por:
• Contaminación
• Deterioro del aislamiento• Deterioro del aislamiento
• Daño en el cableado
• Perdida de aislamiento de los
bobinados del motor.
• Cuerpos extraños
• Humedad.• Humedad.
• Etc.
Los relés E3 Plus pueden sensar fallas a tierra
antes de que ellos lleguen a ser cortocircuitos
Ajuste de Fuga a Tierra
Corriente de fuga
Disparo por Fuga a Tierra
Alarma por Fuga a Tierra
E3 Plus
If
Ia
P. 37 GF
Trip Level
Tiempo (seg.) Delay Time
Inhibit Time
P. 35 GF Inhibit Time P. 36 GF Trip Delay
P. 38 GF
Warn Level
Bobinados dañados por la corriente de rotor bloqueado
Daño por 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
• Etc.
• 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
Daño por Rotor Bloqueado
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.
E3: Rotor Bloqueado
%FLA
E3 / E3 Plus
600
100
Disparo por rotor
BloqueadoAf
P. 40 Stall
Trip Level
Tiempo (seg.)TiempoPermitido
P. 39 Stall
Enabled Time
Después de un periodo prolongado con sobrecorriente el motor puede dañarse
Daño por Atascamiento
Se puede producir por:• Contaminación del mecanismo de transmisión
• Deterioro de rodamientos• Trabas en la operación• Fajas desalineadas• Fajas desalineadas• Sobrecarga de materia prima
Atascamiento
%FLADisparo por
AtascamientoAlarma por
Atascamiento
600P. 43 JAM
E1 Plus
E3 / E3 Plus
If
Ia
P. 43 JAM
Trip Level
P. 44 JAM
Warn Level
Time (sec.) DelayTime
Inhibit Time
P. 41 JAM Inhibit Time P. 42 JAM Trip Delay
Warn Level
Devanado de motor dañado a consecuencia
de desbalance de corriente
Resultado del desbalance de Corriente
de desbalance de corriente
Se puede producir por:• Desbalance de voltaje en la
línea• Impedancias desiguales en los
devanados del motordevanados del motor• Desigual longitud en los
cables• Etc.
5 % 25%
Desbalance de Corriente
El resultado es daño al devanado debido al aumento de
Desbalance de Corriente
de 5%
5 % 25%
Aumento de Calor
de 25%
El resultado es daño al devanado debido al aumento de
corriente en la fase desbalanceada correspondiente
Desbalance de CorrienteDesbalance de Corriente Disparo por
DesbalanceAlarma por Desbalance
E3 / E3 Plus
If
Ia
P. 51 CI
Trip Level
Tiempo (seg.) Delay Time
Inhibit Time
P. 49 CI Inhibit Time P. 50 CI Trip Delay
P. 52 CI
Warn Level
El calentamiento excesivo del motor puede aun ocurrir sin que el motor este siendo sobrecargado
Protección por Termistor
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
Protección por Termistor
• Definición de Termistor:
• Es un semiconductor que actúa como un resistor sensible • 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 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).
• PTC Characteristic per IEC 34-11-2
4000
Protección PTC
E3 Plus
4000
1330
550
250
100
Res
ista
nce
in O
hms
( )
La resistencia del termistor PTC aumenta dramaticamente la resistencia
-20°c
20
10
0°c
TNF-20KTNF-5K
TNF+15KTNF+5K
TNF
Res
ista
nce
in O
hms
( )
TNF = Activation Temperature
la resistencia frente a un aumento de temperatura.
Protección PTC
• Nivel de respuesta ajustado de fábrica en 3400 Ω
• Nivel de Reset ajustado en fábrica en1600 Ω• Nivel de Reset ajustado en fábrica en1600 Ω
• Niveles de habilitación/deshabilitación separados
para disparo y “alarma”
• Modo de reset seleccionable: Manual / Automático
• Una caída repentina de la corriente del motor puedeindicar un mal funcionamiento mecánico en lainstalación
Baja carga
instalaciónSe puede producir por:• Faja trasportadora rota• Aspa de ventilador Dañado• Eje quebrado• Herramienta dañada• Herramienta dañada• Bomba con cavitación• Etc.
•Tales condiciones no pueden dañar el motor pero
si pueden conducir a la perdida de la producción.
Baja carga
%FLA600
Disparo Baja Carga E1 Plus
E3 / E3 Plus
Alarma Baja carga600
If
Ia
P. 48 UL
Warn Level
Alarma Baja carga
Time (sec.)DelayTime
Inhibit Time
If
P. 45 UL Inhibit Time P. 46 UL Trip Delay
P. 47 UL
Trip Level
• Detectar y proteger antes de producirse el daño
¿Cómo Prolongar la
Vida del Motor?
• Elegir el dispositivo que mejor simule la corriente • 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
necesidadesnecesidades
E1 PlusThe Next Generation Overload Relay
E1 Plus
Product Overview
Aceptación Global
• El Relé de Sobrecarga Electrónico E1 Plus está • El Relé de Sobrecarga Electrónico E1 Plus está
diseñado cumpliendo un amplia variedad de
estándar a nivel mundial
Características del Producto
Diseño Modular
• Construcción y operación robusta en tamaño • Construcción y operación robusta en tamaño
pequeño
• Golpe hasta 50G
• Vibración hasta 5G
• Tamaño Compacto
• 45 mm de ancho hasta 45A
Product Overview
Resumen características
Puntos de conexiónMecanismo de anclaje
Puntos de conexiónmoldeados
Botón de reseteoBotón de prueba
DIP Switches(193-EE, 592-EE only)
Actuador de disparoMecánico
Indicador del estado
Dial de selección de FLA
Indicador del estadode disparo
Terminales de Control95 & 96 / 97 & 98
Terminales de carga
Resumen de producto
Terminales de Potencia de inserción moldeados
• Característica exclusive de Rockwell Automation• Característica exclusive de Rockwell Automation
• Provee interconexión rígida con el contactor
Resumen de Producto
Diseño Electrónico
• Precisión, componentes de estado sólido que • 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
Resumen de Producto
Diseño Electrónico
• Baja generación de calor• Baja generación de calor
• Bajo consumo de energía (150 mW)
6
8
10
12
Eutectic
Bimetal
0
2
4
6
Energy Used
Bimetal
E1 Plus
Resumen de Producto
• Autoalimentado
• O.L. con auxiliares 1NA-1NC (B600);
material plata-niquel garantizando vida
útil por muchos añosútil por muchos años
E1 Plus
Amplio rango de ajuste 5:1
• Simplifica la selección del producto minimizando • 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
0.1A 90A
E1 Plus
Bimetal
E1 Plus
Amplio rango de ajuste 5:1
• Fácil manera de ajustar• Fácil manera de ajustar
E1 Plus
Tiempo de respuesta rápido para pérdida de fase
Seg. Seg.
SobrecargaTradicional
E1 Plus Sobrecarga Eléctrica
E1 Plus
• Boletín 193-ED • Boletín 193-EE
Rango de Ofrecimiento (IEC)
• 0.1…27A, Tres fases
• Para uso con 100-C09…C23
• Clase 10 (Disparo)
• Reset Manual
• 0.1…90A, Monofásico y
Trifásico
• Para uso con 100-C09…C85
• Clase de Disparo
Seleccionable (10, 15, 20, 30)
• Reseteo seleccionable • Reseteo seleccionable
Manual/Automático
E1 Plus
Rango de Ofrecimiento (NEMA)
• Boletín 592-EE
• 0.1…90A, Monofásico y Trifásico
• NEMA 00…3
• Clase de Disparo Seleccionable (10, 15, 20, 30)
• Reset Seleccionable Manual/Auto-Manual
E1 Plus
193-EE / 592-EE DIP configuración de dip switchs
• Clase de disparo
• 10 / 15/ 20/ 30
• Modo de Reset
• Automático / Manual
Accesorios
Adaptadores de Panel
• Para montaje separado (193-ED y 193-EE)• Para montaje separado (193-ED y 193-EE)
Accesorios
• Protector para ajuste
de corrientede corriente
• Adaptador para Reset
Externo
E1 Plus Módulo de Atascamiento
con reset remoto• Cat. No. 193-EJM
• Compatible con dispositivos193-EE y 592-EE 0.1…800A
• La función JAM no es compatible con los dispositivos 193S y 592S
• Protección de Atascamiento
• Nivel de Disparo: 150 / 200 / 300 / 400 % FLA
• Tiempo de retraso: ½, 1, 2, 4 segundos
• Inhibición dinámica en el arranque
• Reset Remoto• Reset Remoto
• Terminales R1 y R2
• Voltaje Alimentación 24…240 Vac/dc
E1 Plus Módulo DeviceNet
• Cat. No. 193-EDN
• I/O
• 2 entradas configurables (24 Vdc.) 13• 2 entradas configurables (24 Vdc.)
• 1 salida de Relé (B300)
• LEDs
• Estado de la RED
• I/O
• Trip Reset
• Circuito incorporado para permitir, mediante un comando de la red, resetear el E1
13
14
IN1
IN2
SSV
Plus nuevamente a su estado normal.
E1 Plus Módulo DeviceNet
• Características de protección añadidas
• Alarma de sobrecarga• Alarma de sobrecarga
• Alarma y disparo por Atascamiento
• Alarma de baja carga
• Monitoreo
• % de capacidad térmica utilizada
• Corriente promedio como % de FLA• Corriente promedio como % de FLA
• Estado del dispositivo
• Estado de disparos y alarmas
E3 Electronic Overload Relays
Relés de Sobrecarga de
Estado Sólido (E3)• El relé de Sobrecarga “E3” fué
desarrollado después de
escuchar a los Clientes sobre escuchar a los Clientes sobre
sus necesidades :
• Tamaño Compacto
• Funciones de Protección
Programables
• Funciones Programables de
Prevencion con alarmas
• Entradas/Salidas (I/O) Integradas
• Conectividad Directa a la Red
• Costo efectivo
Relés de Sobrecarga de
Estado Sólido (E3)
Relés de Sobrecarga de
Estado Sólido (E3)Principales Características E3 E3 Plus
Entradas: 2 4
Salidas: 1 2
Entrada Termistor: -
Proteccion Falla a Tierra: -
Two Speed Motor Protection - Two Speed Motor Protection -
(Series B)
DeviceLogix™ Component -
Technology (Series B)
Relés de Sobrecarga de
Estado Sólido (E3)
Disparo / AlarmaLED Estado de la Red
Botón de Prueba/
Restablecimiento.LED’s Estado de
LED’s Estado de
las Salidas
Disparo / Alarma
LED Indicador
LED Estado de la Red
las EntradasPuerto de
Conexión
DeviceNetTerminales
de Control
Relés de Sobrecarga de
Estado Sólido (E3)• Protección avanzada . . .
… que provee alta confiabilidad
• 0.4 . . . 5000A
• Protección Térmica• Protección Térmica
• Protección por Pérdida de Fase
• Rotor Bloqueado (Alta sobrecarga durante el arranque)
• Atascamiento (Alta sobrecarga durante el funcionamiento)
• Baja Carga
• Desbalance de Corriente
• Falla a Tierra • Falla a Tierra
• PTC (Termistor, Sobretemperatura)
• Two Speed Motor Protection (Series B)
• DeviceLogix™ Component Technology (Series B)
E3 Plus only
E3: Accesorios
• Terminal de Control y
Programación
• Cat. No. 193-PCT
• Módulo de Interfase AC
• cat. no. 193-EIMD
• Core Balance CT
• Cat No. 825-CBCT
• Adaptador para montaje en
Panel
• Cat No. 193-ECPM…
• Sensado de corriente “State-of-the-Art”
• Sensores de Efecto Hall
E3: Medición de Corriente
• Sensores de Efecto Hall
• Circuitos de procesamiento de señal de alta velocidad y
algoritmos de alta tecnología
• Alta Precisión (True RMS)
• Amplio rango de frecuencia
• 20 to 250 hz.• 20 to 250 hz.
• VFD applications
E3+: Falla a Tierra
• El E3+ incorpora hasta 90A el sensor de falla tierra
en la misma unidad física (carcaza).en la misma unidad física (carcaza).
• Reduce cableado, tiempo de instalación y espacio
utilizado dentro del panel
• GF Protección del Equipo solamente (no diseñado
para GF interrupción para protección de personal
E2: I/O Integrados
• El E3 tiene entradas y salidas de propósito general que pueden
simplificar la arquitectura de control y minimizar el requerimiento de
hardware adicional.
• Entradas permiten el monitoreo de un PLC (Ej.) del estatus de
dispositivos tales como CB, contactores, luces pilotos, sensores…
• Las salidas pueden ser usados por el dispositivo master para
operar contactores de arranques de motor, luces piloto,
interruptores de disparo y contactores de frenado …
E3: Comunicación DeviceNet
• El relé de sobrecarga E3 no requiere algún interfase
adicional para su comunicación a la red DeviceNet.adicional para su comunicación a la red DeviceNet.
1747-SDNScannerModule
1770-KFDRS 232Interface
E3 Plus(1-5A)
00 62 0400 62 04
E3 Plus
DeviceLogix component technology
• Respuesta más rápida entre sensado y actuación
• Incrementa la confiabilidad del sistema
• Modularidad incrementada sistema/máquina
Relés de Sobrecarga de
Estado Sólido (E3)• Los reles E3 son totalmente programables con alrededor de 50
parámetros ajustables.
• Flexibilidad en las aplicaciones• Flexibilidad en las aplicaciones
• Los Parámetros se configuran en el software (RSNetWorx) o
con el Terminal de Programación y Control 193-PCT
• Fácil de ajustar
• Rangos de Ajuste de alta resolución o precisión• Rangos de Ajuste de alta resolución o precisión
• Permite funciones de protecciones y alarmas que estén
bien ajustadas referidas con los requerimientos del motor /
carga
Relés de Sobrecarga de
Estado Sólido (E3)
• Los siguientes datos de Medición de corriente son
accesibles vía la red de DeviceNet :
• Corriente Individual por fase en amperes
• Corriente como un porcentaje de la FLA (Corriente a Plena Carga)
• Porcentaje de la capacidad térmica del motor utilizada
• Corriente de falla a Tierra
• Porcentaje de desbalanceo de corriente
Relés de Sobrecarga de
Estado Sólido (E3)
• La siguiente información de diagnóstico es accesible
vía Red de DeviceNet :vía Red de DeviceNet :
• Estado del Dispositivo
• Estado de los Disparos
• Estado de las Alarmas
• Tiempo estimado en el disparo de una sobrecarga
• Tiempo para restablecer después de un disparo por • Tiempo para restablecer después de un disparo por
sobrecarga
• Historia de las últimas cinco fallas de disparo
Relés de Sobrecarga de
Estado Sólido (Resúmen E3)
Consideraciones Adicionales
Muchas Gracias por su Atención!