Los voltajes desequilibrados son
valores de voltaje desiguales en los circuitos trifásicos que pueden existir en
un sistema de distribución de potencia. Los voltajes desequilibrados pueden
causar problemas serios, particularmente a los motores y otros dispositivos
inductivos.. Los circuitos de voltaje perfectamente equilibrados no son
posibles en el mundo real. Sin embargo, asumiendo que son posibles voltajes
perfectamente equilibrados, los voltajes de los circuitos de los ramales en una
alimentación de 480/277 voltios serán exactamente 277 V medidos en cada
conductor de fase de salida en el transformador de alimentación. Típicamente,
estos voltajes pueden diferir en unos pocos voltios o más. Cuando los voltajes
difieren excesivamente pueden ocurrir problemas.
El desequilibrio de voltaje se
define por National Electrical Manufacturers Association (NEMA) in its Motors
and Generators Standards (MG1) part 14.35 de la siguiente forma:
El siguiente ejemplo ilustra la
fórmula. Con voltajes línea-a-línea de 460, 467 y 450, el promedio es 459, la
desviación máxima del promedio es 9, y el desequilibrio de voltaje es igual a:
NEMA afirma que los motores
polifásicos operarán con éxito bajo condiciones de funcionamiento a carga
nominal cuando el desequilibrio de voltaje en los terminales del motor no
excede del 1 %.Nótese que el desequilibrio porcentual calculado en la fórmula
anterior no es aceptable. Además, la operación de un motor con una condición de
desequilibrio de voltaje del 5 % no se recomienda, y probablemente el motor se
dañará.
Algunas de las causas más comunes
de voltajes desequilibrados son:
- Suministro de energía desequilibrado.
- Posicionamiento de las tomas del transformador desiguales.
- Transformador de distribución monofásico grande en el sistema.
- Fase abierta en el primario del transformador trifásico en el sistema de distribución.
- Fallos en tierra en el transformador de potencia.
- Bancos de transformador conectados en triángulo abierto.
- Un fusible quemado en un banco trifásico de condensadores de mejora del factor de potencia.
- Impedancia desigual en conductores del circuito de suministro de energía.
- Distribución desequilibrada de cargas monofásicas tales como la iluminación.
- Cargas monofásicas reactivas pesadas tales como soldadura.
Los síntomas más comunes de
voltajes desequilibrados son los efectos perjudiciales que imponen en los
motores eléctricos. Son también perjudiciales los efectos en los circuitos de
suministro de potencia, transformadores, y generadores. Los voltajes desequilibrados
en los terminales de los motores causan desequilibrio de fase que va de 6 a 10
veces el desequilibrio de voltaje porcentual de un motor completamente cargado.
Como ejemplo, si el desequilibrio de voltaje es del 1 %, entonces el
desequilibrio de corriente estará entre el 6 % y el 10 %. Esto origina una
sobrecorriente que da como resultado un excesivo calentamiento y acortamiento
de la vida del motor, eventualmente el motor puede quemarse.
Otros efectos en los motores son
que la corriente del devanado del estator de rotor bloqueado (ya relativamente
alta) estará proporcionalmente desequilibrada respecto al desequilibrio de
voltaje, la velocidad a plena carga se reducirá ligeramente, y el par se
reducirá. Si el desequilibrio de voltaje es bastante grande, la capacidad del
par reducida puede no ser adecuada a la aplicación y el motor no alcanzará la
velocidad nominal.
La siguiente tabla ilustra los
efectos de desequilibrio de voltaje en un motor eléctrico típico de 5 HP,
trifásico, 230 V, 60 Hz, 1725 rpm, y un factor de servicio de 1.
Características
|
Rendimiento
|
||
Voltaje promedio
|
230
|
230
|
230
|
Voltaje
desequilibrado porcentual
|
0,3
|
2,3
|
5,4
|
Corriente
desequilibrada porcentual
|
0,4
|
17,7
|
40
|
Elevación de la
temperatura incrementada en ºC
|
0
|
30
|
40
|
Un efecto más perjudicial es que
la vida del aislamiento del devanado cae aproximadamente a la mitad cada 10 ºC
de incremento en la temperatura del devanado. El desequilibrio de 5,4 %
mostrado en la tercera columna dará como resultado una vida esperada de sólo
1/16 de lo normal debido a la elevación a 40 º adicional, una reducción
sustancial inaceptable. Un motor con un factor de servicio de 1,15 puede
típicamente resistir un desequilibrio de alrededor del 4,5 % probado que no
opera por encima de la potencia nominal. En este caso el desequilibrio del 5,4
% es excesivo incluso para un motor de factor de servicio de 1,15.
Ver 2ª PARTE
0 comentarios:
Publicar un comentario