Protección de Motores

Generalidades Causas comunes de las fallas de un motor 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 E3 \ E3 Plus

¿Por qué falla un motor? Calentamiento Bobinados (impedancia) Rodamientos (fricción) Años de Uso Aplicación indebida 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

Características Generales: Calor causa la deflexión del bimetálico Rango de ajuste 1.5:1 Requiere ser sensible a la perdida de fase 15% exactitud de ajuste Operación del Relé Bimetálico Principio de Funcionamiento : El calor causa la dilatación de los metales

Compensación de temperatura ambiente Contacto aislado de alarma Sensible a condición monofásica 0.1 a 630A Clase 10 Indicador visible de disparo Reset manual / automático Bulletin 193T Relé de Sobrecarga Bimetálico IEC

CIRCUITO DE POTENCIA ELEMENTO CALENTADOR & BIMETALICO MECANISMO DIFERENCIAL AMBAS BARRAS DE DISPARO SE MUEVEN A LA BOBINA DEL PARTIDOR CIRCUITO DE CONTROL Relé de Sobrecarga Balanceado CIRCUITO DE POTENCIA MECANISMO DIFERENCIAL BARRA MOVIL DE DISPARO A LA BOBINA DEL PARTIDOR CIRCUITO DE CONTROL Relé de Sobrecarga Desbalanceado Operación del Relé Bimetálico

Características Generales: El calor hace que la aleación eutéctica cambie de sólido a líquido No ajustable (elementos térmicos discretos) Respuesta a pérdida de fase proporcional a la corriente Buletín 592 Relé de Sobrecarga de Aleación Eutéctica Principio de Funcionamiento : El calor causa el cambio de estado del material eutéctico

Diseño de libre disparo. Sin Elementos térmicos clase 10, 20 ó 30 Indicador óptico de disparo 0.19 a 630A Reset manual solamente Aleación Eutéctica

Posición de Reset ALEACIÓN EUTECTICA TÉRMICO UÑATRINQUETE PIVOTE ACTUADOR DEL CONTACTO CIRCUITO DE CONTROL A LA BOBINA DEL ARRANCADOR CIRCUITO DE POTENCIA CIRCUITO DE POTENCIA CIRCUITO DE CONTROL A LA BOBINA DEL ARRANCADOR Posición de Disparo Operación del Elemento Eutéctico

Bimetálico Aplicación normal (protección contra sobrecorriente) Protección limitada contra pérdida de fase Compensación de temperatura ambiente Reset manual /automático Aleación Eutectica Aplicación normal (protección contra sobrecorriente) Protección limitada contra perdida de fase Seguridad inherente de ajuste Solo reset manual Aplicación de Relés Típicos

Dispositivos Electrónicos de Protección Características Generales: 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 Falla a tierra Pérdida de fase Bloqueo /Atoro Programable, etc. Dispositivos especializados Principio de Funcionamiento : Medición directa de la corriente y modelación de la temperatura del motor.

Relés de Sobrecarga de Estado Sólido Protección de Pérdida de Fase: 40 Seg Seg. Relés Tradicionales de Sobrecarga pueden tomar 40 Segundos ó mas para disparar Los Relés de Sobrecarga Electrónicos se disparan en 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: Relés Bimetalicos Tradicionales Consumen 6 Watts de Potencia Relés Electrónicos consumen solo 150 mW de Potencia Paneles de Control mas Fríos Reduce la necesidad de enfriamiento externo 6 Wats 150 mW

Soluciones disponibles para las diferentes condiciones de falla Sobre Carga Pérdida de Fase Fuga a Tierra Rotor Bloqueado Atascamiento Desbalance de Corriente PTC Baja Carga

Daño producido por Sobrecarga Daño por Sobrecarga “El calentamiento se incrementa en proporción al cuadrado de la corriente” Se puede producir por: Atascamientos en la carga Aplicación Indebida 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 Clase 15 % Corriente Clase 20 Clase 10 Tiempo de Disparo (seg.) P. 28 FLA 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

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 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 fase Fase A B C % Curriente a Plena Carga Normal Perdida Fase Efecto en la Corriente

Ajuste de Pérdida de Fase %FLA Tiempo (seg.) Delay Time Disparo por pérdida de Fase Inhibit Time 173 P. 33 PL Inhibit TimeP. 34 PL Trip Delay E1 Plus E3 / E3 Plus

Daño por Fuga a Tierra Se Puede Producir por: Contaminación Deterioro del aislamiento Daño en el cableado Perdida de aislamiento de los bobinados del motor. Cuerpos extraños 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 Tiempo (seg.) Delay Time Disparo por Fuga a Tierra Inhibit Time IfIf P. 35 GF Inhibit Time P. 36 GF Trip Delay Alarma por Fuga a Tierra IaIa P. 37 GF Trip Level P. 38 GF Warn Level E3 Plus

Nota: Las corrientes de Rotor Bloqueado pueden oscilar entre 6 a 10 veces la corriente a plena carga del motor 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.

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 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. Daño por Rotor Bloqueado

E3: Rotor Bloqueado %FLA Tiempo (seg.) Tiempo Permitido Disparo por rotor Bloqueado AfAf P. 40 Stall Trip Level P. 39 Stall Enabled Time E3 / E3 Plus

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 Sobrecarga de materia prima

Atascamiento %FLA Time (sec.) Delay Time Disparo por Atascamiento Alarma por Atascamiento 600 Inhibit Time IfIf P. 41 JAM Inhibit TimeP. 42 JAM Trip Delay IaIa P. 43 JAM Trip Level P. 44 JAM Warn Level E1 Plus E3 / E3 Plus

Devanado de motor dañado a consecuencia de desbalance de corriente Resultado del desbalance de Corriente Se puede producir por: Desbalance de voltaje en la línea Impedancias desiguales en los devanados del motor Desigual longitud en los cables Etc.

El resultado es daño al devanado debido al aumento de corriente en la fase desbalanceada correspondiente Desbalance de Corriente de 5% 5 %25% Aumento de Calor de 25% Desbalance de Corriente

Tiempo (seg.) Delay Time Disparo por Desbalance Inhibit Time IfIf P. 49 CI Inhibit Time P. 50 CI Trip Delay Alarma por Desbalance IaIa P. 51 CI Trip Level P. 52 CI Warn Level E3 / E3 Plus

En esos casos, el calentamiento del motor nos es reflejado en la corriente de operación El calentamiento excesivo del motor puede aun ocurrir sin que el motor este siendo sobrecargado Se puede producir por: Obstrucción de la ventilación del motor Alta temperatura del ambiente Etc. Protección por Termistor

Definición de Termistor: 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 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 TNF = Activation Temperature La resistencia del termistor PTC aumenta dramaticamente la resistencia frente a un aumento de temperatura. Protección PTC E3 Plus

Protección PTC Nivel de respuesta ajustado de fábrica en 3400  Nivel de Reset ajustado en fábrica en1600  Niveles de habilitación/deshabilitación separados para disparo y “alarma” Modo de reset seleccionable: Manual / Automático

Una caída repentina de la corriente del motor puede indicar un mal funcionamiento mecánico en la instalación Baja carga Se puede producir por: Faja trasportadora rota Aspa de ventilador Dañado Eje quebrado 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 %FLA Time (sec.) 600 Delay Time Disparo Baja Carga Inhibit Time IfIf P. 45 UL Inhibit TimeP. 46 UL Trip Delay IaIa P. 48 UL Warn Level P. 47 UL Trip Level E1 Plus E3 / E3 Plus Alarma Baja carga

Detectar y proteger antes de producirse el daño ¿Cómo Prolongar la Vida del Motor? 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 necesidades

E1 Plus The Next Generation Overload Relay

E1 Plus

Product Overview Aceptación Global 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 pequeño Golpe hasta 50G Vibración hasta 5G Tamaño Compacto 45 mm de ancho hasta 45A

Product Overview Resumen características Mecanismo de anclaje Puntos de conexión moldeados Botón de reseteo Botón de prueba DIP Switches (193-EE, 592-EE only) Dial de selección de FLA Actuador de disparo Mecánico Indicador del estado de disparo Terminales de Control 95 & 96 / 97 & 98 Terminales de carga

Resumen de producto Terminales de Potencia de inserción moldeados Característica exclusive de Rockwell Automation Provee interconexión rígida con el contactor

Resumen de Producto Diseño Electrónico 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 Bajo consumo de energía (150 mW)

Resumen de Producto Autoalimentado O.L. con auxiliares 1NA-1NC (B600); material plata-niquel garantizando vida útil por muchos años

E1 Plus Amplio rango de ajuste 5:1 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 0.1A90A E1 Plus Bimetal

E1 Plus Amplio rango de ajuste 5:1 Fácil manera de ajustar

E1 Plus Tiempo de respuesta rápido para pérdida de fase Seg. Sobrecarga Tradicional E1 Plus Sobrecarga Eléctrica

E1 Plus Boletín 193-ED 0.1…27A, Tres fases Para uso con 100-C09…C23 Clase 10 (Disparo) Reset Manual Boletín 193-EE 0.1…90A, Monofásico y Trifásico Para uso con 100-C09…C85 Clase de Disparo Seleccionable (10, 15, 20, 30) Reseteo seleccionable Manual/Automático Rango de Ofrecimiento (IEC)

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)

Accesorios Protector para ajuste de 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 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.) 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 Plus nuevamente a su estado normal IN1 IN2 SSV

E1 Plus Módulo DeviceNet Características de protección añadidas Alarma de sobrecarga Alarma y disparo por Atascamiento Alarma de baja carga Monitoreo % de capacidad térmica utilizada 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 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)

Principales CaracterísticasE3E3 Plus Entradas: 2 4 Salidas: 1 2 Entrada Termistor: - Proteccion Falla a Tierra: - Two Speed Motor Protection - (Series B) DeviceLogix™ Component - Technology (Series B)

Relés de Sobrecarga de Estado Sólido (E3) Botón de Prueba/ Restablecimiento. LED’s Estado de las Entradas LED’s Estado de las Salidas Disparo / Alarma LED Indicador LED Estado de la Red Puerto de Conexión DeviceNet Terminales de Control

Relés de Sobrecarga de Estado Sólido (E3) Protección avanzada... … que provee alta confiabilidad A 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  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 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. VFD applications E3: Medición de Corriente

E3+: Falla a Tierra El E3+ incorpora hasta 90A el sensor de falla tierra 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 SDN Scanner Module 1770-KFD RS 232 Interface E3 Plus (1-5A)

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 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 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 : 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 sobrecarga Historia de las últimas cinco fallas de disparo

Relés de Sobrecarga de Estado Sólido (Resúmen E3)

Temperaturas ambientales elevadas Tiempos de aceleración prolongados Arranques de emergencias Baja carga Condiciones Especiales

Se suman al calentamiento del motor Puede requerir sensores especiales Temperaturas Elevadas

Dispositivos de Protección en función dedicada

Monitores de Fase que protegen contra los efectos dañinos de la pérdida de fase, bajo y sobre voltaje, desbalanceo de fase e inversión de fase. Monitores de Corriente que proveen beneficios adicionales de la detección de sobre y baja corriente Monitores de Termistor PTC que protegen el equipo contra condiciones de sobretemperatura Monitores de rotación de Motor que senalizan el estado rotacional del motor o de la carga

Coletín 813S Monitor de Fase Tipo E2 Ajustes Programables Bajo voltaje Sobre Voltaje Desbalanceo de Fases Retraso de tiempo, energizacion de rele Retraso de tiempo, desenergizacion de rele Monitoreo de voltaje RMS hasta 690 Vca Protección de pre-arranque y en marcha Restablecimiento Automático Contacto (1) N.A. y (1) contacto SPDT (changeover)

Boletín 809S Monitor de Corriente Tipo E1 Monitoreo monofásico de corriente o voltaje 0.5 … 5A ca/cc 1.0 … 24.9V o 10 … 249V ca/cc Ajustes programables Valor de actuación Valor de liberación Restablecimiento Automático (1) contacto SPDT (changeover)

Boletín 809S Monitor de Corriente Tipo E2 Monitoreo monofásico de corriente 1.0 … 15A ca/cc Ajustes programables Valor de actuación Valor de liberación Retraso de tiempo energización de relé Retraso de tiempo desenergización de relé Restablecimiento automático Contactos: (1) N.A.y (1) SPDT (changeover)

Boletín 809S Monitor de Corriente Tipo E3 Monitoreo trifásico de corriente 0.5 … 5A CA Ajustes programables Baja corriente o sobre corriente Desbalanceo de fases/falla Retraso de tiempo, energizacion del rele Retraso de tiempo,desenergizacion de rele Restablecimiento automático Contactos (1) N.A. y (1) SPDT (changeover)

Boletín 809S Monitor de Corriente Aplicaciones Transportadores Ventiladores Bombas Mezcladores

Boletin 817 Monitor de Termistor PTC Tipo E1 No requiere de ajustes Indicador de Estado tipo LED Indicación de energizado Identificación de disparo Restablecimiento Automático Contactos:(1) N.A., (1) N.C. NormalDisparadoApagado

Boletin 817 Monitor de Termistor PTC Tipo E2 No requiere ajustes Indicador de Estado tipo LED Indicacion de energizado Identificacion de disparo Restablecimiento Automático, manual o remoto (2) contactos N.A.(independientes) Almacenamiento de estado sin limite NormalDisparadoApagado

Boletin 817 Monitor de Termistor PTC Aplicaciones Motores Aplicaciones con Drives Temperatura ambiental alta Rodamientos Transformadores Sistemas de calefacción

Boletin 819 Monitor de Rotación de Motor Tipo E1 Dos métodos de detección de velocidad Frecuencia (generador de pulsos, tacómetro) Fuerza contra electromotriz del motor-EMF 400V max (IEC) / 300V max (CSA/UL) Ajustes programables Valor de actuación Valor de liberación Retraso de tiempo (1) contacto de monitoreo N.A. (1) contacto N.A.de indicación de falla

Boletin 819 Monitor de Rotación de Motor Tipo E2 Detección de velocidad por monitoreo de fuerza contra electromotriz (EMF) del motor 690V max (IEC) / 600V max (CSA/UL) Ajustes programables Valor de actuación Valor de liberación Retraso de tiempo,energización de relé Retraso de tiempo,desenergización de relé (1) contacto de monitoreo SPDT (changeover) (1) contacto N.A.de indicación de falla

Boletin 819 Monitor de Rotación de Motor Aplicaciones Lijadoras Centrifugas Esmeriles Transportadores

La aplicación puede requerir un tiempo mayor que el de las clases de disparo tradicionales  Banda transportadora con mucha carga  Ventiladores  Centrifugas Tiempos Prolongados de Aceleración

Obviar los disparos Permitir el arranque de motores calientes Salvar el proceso en vez del motor Arranques de Emergencia

Indica otros problemas en el sistema  Pérdida de enfriamiento  Pérdida del elemento de transmisión Baja Carga

Administrador Inteligente de Motor Bulletin 825-P Diseño Modular Compacto (192 mm x 144 mm) Configurable según requerimientos de la aplicación Disponible para aplicaciones LV & MV

Administrador Inteligente de Motor ANSII No.FunctionANSII No.Function Current ElementsTemperature Elements 49/51Thermal Overload49PTC Thermistor 46Current Imbalance / Phase Loss49Stator RTD 50G/50NGround Fault38Bearing RTD 37Undercurrent (Load Loss)--Ambient and Other RTD 48Jam (Overcurrent) Power Elements 50PShort Circuit37Underpower 47Phase Reversal55Power Factor 81Frequency--Reactive Power Voltage Elements -- 27Undervoltage Motor Starting Elements 59Overvoltage66Starts / Hour 47Phase Reversal--Stall – Accel. Time Monitoring 81Frequency14Speed Switch Monitoring

Administrador Inteligente de Motor Valores Estadísticos Tiempo de operación Stopped time Porcentaje de tiempo en “run” Número de Arranques Número de Arranques de Emergencia Fecha y hora de “reset” de la útlima falla Data Histórica Record of 5 most recent trip events with the following summary provided for each Event day and time Trip identification Phase and ground current values Voltage values

Administrador Inteligente de Motor Basic UnitConverter ModuleCore Balance Current Transformer RTD Scanner Option Cards