Un motor a menudo continúa
operando con voltajes desequilibrados; sin embargo, su eficiencia se reduce.
Esta reducción de eficiencia es causada por una corriente incrementada (I) y
resistencia incrementada (R) debida al calentamiento. El incremento en
resistencia y corriente contribuyen a un incremento exponencial en el
calentamiento del motor. Esencialmente, esto significa que cuando las pérdidas
resultantes se incrementan, el calentamiento se intensifica rápidamente. Esto
puede llevar a una condición de elevación de calor incontrolable, llamada “pista
térmica”, que resulta en un rápido deterioro en el aislamiento del devanado
concluyendo con fallo en el devanado.
Un problema particular y
escenario complejo es el caso de motores múltiples de diferentes capacidades en
un circuito que ha estado single-phased. Frecuentemente, uno de los motores
genera la tercera fase perdida actuando como un convertidor rotatorio. En
realidad, esta forma de generación es el principio que se usa para transformar
un convertidor rotatorio comercial a convertidor trifásico. La diferencia clave
es que el condensador comercial usa condensadores para arrancar, y ajustar el
equilibrio de la tercera fase intencionalmente generada para una operación
apropiada. Consideremos, por ejemplo, el caso de un motor grande operando en
modo monofásico pero transportando menos energía que la carga nominal tal que
su corriente sea bastante baja y que no dispare la protección por
sobrecorriente. Si hay pequeños motores operando cerca de su carga nominal en
el mismo circuito, ellos son propensos a un rápido fallo debido a
aproximadamente el 10 % de subvoltaje en la fase generada. El voltaje de fase
generado se reducirá si la carga en el motor más grande se incrementa, haciendo
la situación más severa para todos los motores, tanto grandes como pequeños.
El primer paso para ensayar
voltajes desequilibrados es medir los voltajes de línea a línea en los
terminales las máquinas. Además, se mide la corriente en cada fase de
alimentación debido a que el desequilibrio de corriente es a menudo alrededor
de 6 a 10 veces mayor que el desequilibrio de voltaje. Shingle-phasing se
sospecha cuando un motor falla al arrancar. Esta condición puede controlarse
fácilmente midiendo la corriente en cada fase del circuito. Una fase
transportará cero corriente cuando existe la condición single-phasing.
El desequilibrio de voltaje
causado por una distribución de cargas excesivamente desigual entre fases puede
ser corregida reconectando las cargas monofásicas y redistribuyéndolas todo lo
que sea posible respecto a una condición equilibrada.
Aunque generalmente no es
deseable, otra acción correctiva puede desclasificar un motor. Cuando el
desequilibrio de voltaje excede un 1 %, un motor debe ser desclasificado para
operar con éxito. La curva de reducción de potencia indicaría que en el límite
del 5 % establecido por NEMA por desequilibrio, un motor sería sustancialmente
desclasificado, a sólo alrededor del 75 % de su capacidad nominal.
Un regulador de voltaje
automático (AVR) puede ser usado para corregir subvoltaje y sobrevoltaje,
además de desequilibrio de voltaje. Como un dispositivo activo, el AVR
automáticamente compensa para todas las fluctuaciones de voltaje, probado que
el voltaje de entrada al AVR está dentro de su rango de magnitud y velocidad de
ajuste. Aunque AVRs de alta potencia están disponibles, es usualmente más
factible instalar numerosas unidades más pequeñas para varios circuitos que van
a protegerse, en oposición a una gran unidad grande posiblemente en la entrada
de servicio de planta.
Los relés de protección
especiales pueden usarse para detectar desequilibrios de voltaje, y proteger
los equipos de los efectos degradantes del desequilibrio. Los relés de
desequilibrio son usualmente del tipo microprocesador y están disponibles con
numerosas características. Típicamente, estos dispositivos son pequeños,
relativamente baratos, automáticos o reset manual, y ofrecen tiempo de disparo
programable y ajuste límite del desequilibrio. También pueden ser conectados
para activar una alarma, disparar un circuito, o ambos cuando el desequilibrio
excede un límite predeterminado. Adicionalmente, estos relés versátiles pueden
ser reacondicionados en un circuito de control de motores o en cualquier porción
de un sistema de distribución de potencia.
Otro tipo de relé de protección,
el relé de secuencia negativa, puede detectar single-phasing, desequilibrio de
voltaje de fase, e inversión de la rotación de fase de alimentación. Estos
relés sienten anomalías sólo aguas abajo de su localización en un circuito. Por
lo tanto este tipo de relé no será capaz de detectar un problema interno en un
motor u otra carga aguas abajo. Asimismo, algunos tipos de relés proporcionan
solamente protección limitada en circunstancias específicas. Los relés de
subvoltaje de secuencia de fase, en la mayoría de los casos, no proporcionan
protección de pérdida de fase satisfactoria. El motivo es que un motor
single-phased genera un voltaje que es bastante alto así que parece existir una
condición relativamente equilibrada, así se inhibe la operación del relé. El
relé de voltaje de fase proporciona sólo protección single-phasing para
prevenir el arranque de un motor con una fase del sistema abierto.
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