Protección de Motores

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


• 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 de Relés Típicos


(protección contra

sobrecorriente)

• Protección limitada contra

pérdida de fase

• Compensación de


(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


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


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


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


Estado Sólido (E3)


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)


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


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


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


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


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


Estado Sólido (Resúmen E3)

Consideraciones Adicionales

Muchas Gracias por su Atención!

Protección de Motores

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