SKF MOTORES PRUEBAS

Mantenimiento Predictivo Eléctrico – Análisis Estático 1er Encuentro de Mantenimiento Predictivo 26 de Abril 2012, El Salvador

Wilmar León Peña Condition Monitoring Portables & Baker - Product Manager SKF Latintrade

Tecnología Equipos SKF Baker Estáticos

Cortesía: Root Cause Analysis EASA

© SKF Group Slide 2

Tecnología de pruebas Estáticas


Pruebas Eléctricas Estáticas aplicadas a Motores Evaluación de la condición del aislamiento: 1. Prueba de resistencia óhmica 2. Resistencia aislamiento a tierra, IEEE 43 3. Índice de polarización (IP)/Absorción dieléctrica (AD) , IEEE 43 4. HiPot (Step Voltage), IEEE 95 5. Surge o Impulso, IEEE 522


Matriz de Equipos Baker Estáticos


1. Resistencia Óhmica • Para poder realizar la prueba de resistencia Ohmica se requiere contar con

un equipo muy preciso.

• El éxito para poder obtener un buen valor de resistencia óhmica es llevando una tendencia de su comportamiento.

• Para asegurar una buena lectura de la resistencia el equipo debe tener la

capacidad de leer hasta 0.001 ohm y aplicar varios amperios a bajas tensiones (voltajes).

• Para lograr lo antes mencionado, el mejor método a utilizar sería el de puente Kelvin

Los equipos de Baker Instruments cuentan con las capacidades para poder realizar la Medición de resistencia ohmica de manera muy exacta


Delta R


Problemas a identificar con medición de resistencia óhmica Diferentes números de vueltas en una bobina por fase.

• Diferentes diámetros de cobre (alambre) • Altas resistencias en las conexiones • Cortocircuito entre espiras • Espiras quebradas


2. Prueba de resistencia de Aislamiento a Tierra


Un poco de concepto •La prueba de meg-ohm permitirá identificar problemas como: Determina si el motor fallo a tierra, contaminación por superficie, humedad, etc.

•Esta prueba no puede asegurar el estado del motor: si esta 100% bueno,

encontrar fallos espira a espira, encontrar fases abiertas, fallas entre fases. PI= IR10min / IR1min.

•CARACTERISTICAS: • Altamente sensible a la temperatura y humedad • Para que los datos sean consistentes se debe corregir el valor por temperatura • Motor limpio es mejor • Solo brinda información de cortocircuitos a tierra (no entre espiras). La prueba de Meg-Ohm debe realizarse con la temperatura corregida a 40°C


Tensiones de prueba (IEEE 43-2000) V LINEA (AC)

V PRUEBA (DC)

< - 1000

500

- 1000-2500

500-1000

-2500-5000

1000-2500

-5000-12000

2500-5000

>-12000

5000-10000


3. Índice de Polarización La prueba de índice de polarización busca evaluar lo siguiente:

• Determina la elasticidad del aislamiento a tierra. • Los sistemas de aislamiento viejos polarizan muy rápido. • Los sistemas de aislamiento nuevo no polarizan rápido. • Una vez más esta prueba solo detectará problemas a tierra y no problemas entre

espiras.


Curva de PI Correcta


Curva de PI defectuosa – Motor con problemas


Absorción Dieléctrica Debido a que los nuevos sistemas de aislamiento no polarizan mucho se invento la prueba de absorción dieléctrica (AD).

AD= IR3min / IR30 seg.

•IEEE 43-2000 “ Si IR a 1 min. es mas grande que 5000 Mohms, el IP puede no ser significativo. En estos casos el IP debe ser descartado como medida de la condición del aislamiento.”


Precauciones durante esta prueba de PI/AD Las pruebas de IP/AD son muy difíciles de realizar correctamente. Antes de tomar un conclusión sobre los resultados que muestren las pruebas de IP o AD deberíamos de tener en cuenta lo siguiente:

• El aislamiento se debería de polarizar? • Esta el motor contaminado (Húmedo, sucio, sustancias químicas, etc) • La corriente inicial de fuga es insignificante. Nota: Posterior a la pruebas de IP/AD los motores quedan polarizados. Para depolarizarla el motor debe de colocarse a tierra por un tiempo mayor al de la prueba.

• Ambas pruebas nos indicaran problemas de aislamiento a tierra deteriorado o débil. • Un motor seco puede exceder los 20mil meg-ohm fácilmente a 10 minutos. • El instrumento tiene que ser capaz de medir al menos 20mil meg-ohms. Es preferible que pueda medir hasta 50mil meg-ohms

• Aislamientos resecos, endurecidos, fragilizados, etc.


Tensiones de prueba para IP/AD (IEEE 43-2000) V LINEA (AC)

V PRUEBA (DC)

< - 1000

500

- 1000-2500

500-1000

-2500-5000

1000-2500

-5000-12000

2500-5000

>-12000

5000-10000


Valores recomendados por norma IEEE 43-2000

NEMA CLASE A

1.5

NEMA CLASE B

2.0

NEMA CLASE F

2.0

NEMA CLASE H

2.0


Algunos consejos prácticos 1. 2. 3.

El aislamiento bueno debería de exceder fácilmente los 20 Megohms. Cuando se le hace seguimiento continuo a un motor es suficiente que el IP sea 1. La temperatura debe estar por debajo de 40°C pero por encima de la temperatura ambiente. Esto reducirá la posibilidad de condensación incrementando la corriente de fuga superficial.

4.

Las corrientes de fuga suelen ser muchas veces por húmedad en la caja de conexiones.

5.

Es recomendado (Industry Standard) que el voltaje de PI sea igual o exceda el valor numérico de voltaje de tensión de trabajo.

6. 7. 8. 9.

Los motores y generadores pequeños suelen polarizarse antes de los 10 minutos. Se recomienda que se realice prueba de IP a motores por encima de 100 HP. Motores menores a 100 HP se recomienda realizar AD. Para el ensayo de AD los tiempos de análisis pueden variar sin embargo es una excelente usar el de 3 minutos y 30 seg.


4. Prueba HiPot…ensayo destructivo?


Aislamiento esperado Cuando evaluamos un motor eléctrico realizando pruebas estáticas esperamos obtener:

• Elevada rigidez dieléctrica • Capacidad de conservar las propiedades del aislamiento. Vida útil esperada según normas del sistema aislamiento:100.000horas@ Temperatura Máxima según clase de aislamiento.


Tipos de prueba HiPot Existen 3 tipos de pruebas HiPot que se pueden realizar.

1.

Prueba de HiPot Convencional.- es la que permite llegar de manera muy rápida a la tensión de prueba. Se puede utilizar para la fabricación de bobinas y cables.

2.

Prueba de HiPot Rampa.- Es la prueba que permite elevar el voltaje de manera mas lenta (fijado por el usuario). Permitiendo de esta manera identificar las fugas de corriente en la superficie sin necesidad de alcanzar un nivel crítico.

3.

Prueba de HiPot Step Voltage.- Es la prueba menos estresante que las otras debido a que el voltaje a aplicar y el intervalo de tiempo es preestablecido por el usuario. Esto permite que las fugas de corrientes también se estabilicen.


Principio de la Prueba Hipot •

Solo evalúa el aislamiento entre los conductores y la pared de la ranura del núcleo estatórico. Provee información valiosa de la fuerza dieléctrica del aislamiento.

• •

NO detecta fallas entre vueltas/espiras o cortos.

• •

Se recomienda que el devanado este seco y limpio antes de iniciarla. Carcaza del motor debe estar aterrizada. RTD y otros devanados deben estar aterrizados. Debe estar aislado de equipo electrónico.

Baker Instruments recomienda utilizar HiPot del tipo Step Voltage en motores eléctricos


Tensión de Prueba Hipot


5. Prueba de Impulso Surge No es un concepto nuevo. Los primeros ensayos se realizaron en 1936. Desarrollado por General Electric & Westinghouse. Que podemos identificar con Surge Test Con surge Test se puede identificar problemas de débil aislamiento entre: espira a espira, fase a fase, bobina a bobina.


Principio de la Prueba Surge • La prueba de surge consiste en aplicar por tiempo de subida muy rápidos altos

IMPULSOS de corrientes a los bobinados.

• Este impulso de corriente provocara una diferencia de tensión entre espiras que

son parte del bobinado.

• Si el aislamiento entre 2 espiras, fases o bobinas es muy débil, la diferencia de voltaje es bastante alta se creara un arco eléctrico.

• El arco eléctrico provocara un cambio en el patrón de la onda que muestre el equipo.

• La prueba de impulso se realiza con un generador de impulsos y una pantalla

donde se mostrara el patrón de la onda formada por el aumento de los impulsos.

• Los cambios de la forma de onda cuando existe un problema entre espiras puede ser: un desplazamiento del patrón de onda a la izquierda o una disminución en la amplitud de la onda.

• El patrón de la onda observada durante una prueba de impulso o surge esta

directamente relacionada con la inductancia de la bobina. Hay otros factores que influyen en el patrón de la onda pero la inductancia en la principal.


Principio de la Prueba Surge •Cuando existe un corto entre espiras entonces habrá menos vueltas en una bobina lo

que ocasionara un cambio en la inductancia de la bobina y un aumento de la frecuencia.

• El voltaje o amplitud del patrón de onda disminuye por el cambio en la inductancia. Esto es determinado por la siguiente fórmula: Donde la corriente varía con el tiempo.

• Cuando el aislamiento entre espiras es débil el resultado es un arco de baja energía un cambio en la inductancia. Cuando esto ocurre el patrón de la onda se vuelve inestable, puede cambiar rápidamente a la izquierda y a la derecha y de nuevo volver a la posición original.


Resultado de Surge Bueno


Resultado negativo


Prueba Surge – realmente Análisis de Condición


Tensiones de Prueba Surge


Problemas importantes a detectar con Pruebas estáticas

•Diferencias de impedancia de Bobinas •Aterrizamiento de alguna o varias Líneas a tierra •Determina la elasticidad del aislamiento a tierra. •Bobinados Húmedos, sucios, contaminación. •Estado Aislamiento entre Bobinas de una misma fase o fases diferentes.

•Corto entre espiras de una misma fase o entre fases diferentes.


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