¿Qué son las pruebas de motores?

¿Qué son las pruebas de motores?

Los programas de mantenimiento eléctrico están diseñados para mejorar la confiabilidad y el tiempo de actividad del equipo y al mismo tiempo reducir los costos operativos. Las pruebas de motores eléctricos suelen ser una de las primeras áreas que se reducen al recortar gastos. Sin embargo, las empresas inteligentes reconocen que descuidar los programas de mantenimiento adecuados puede generar miles de millones de dólares en pérdidas de ingresos debido al aumento de los costos de reparación de motores, el tiempo de inactividad y la ineficiencia en entornos industriales y comerciales.

¿Por qué se realizan pruebas de motores eléctricos?

Después de las fallas de los rodamientos, las fallas eléctricas son la siguiente causa más común de fallas del motor. Por lo tanto, un régimen de pruebas eléctricas bien planificado es crucial para garantizar la confiabilidad de la planta. Según una encuesta realizada por el Instituto de Investigaciones en Energía Eléctrica (EPRI), el 48% de las fallas de motores se atribuyen a problemas eléctricos. Este 48% se divide a su vez en problemas del rotor (12%) y problemas del devanado (36%), y el 52% restante se debe a fallas mecánicas.

 

Varias herramientas de diagnóstico, como amperímetros de pinza, sensores de temperatura, Meggers u osciloscopios, pueden ayudar a identificar estos problemas.

 

Los defectos en el devanado pueden surgir debido a la contaminación, el envejecimiento del aislamiento, la sobrecarga térmica, las sobretensiones, los cables/materiales dañados y otros factores. Estos defectos comienzan cuando la energía atraviesa una falla de aislamiento como la humedad, que aísla al menos una vuelta. Esto genera tensión adicional y un aumento de temperatura a través de la falla, lo que eventualmente provoca que falle el devanado.

 

Tipos de fallas en el devanado:

- Entre vueltas en una bobina.

- Entre bobinas en la misma fase

- Entre bobinas en diferentes fases.

- Entre una bobina o fase y tierra

 

La identificación temprana de una de estas fallas puede ahorrarle a sus instalaciones innumerables horas de tiempo de inactividad y cantidades significativas de dinero.

 

¿Qué sucede durante las pruebas de motores eléctricos?

Existen varios tipos de pruebas realizadas a motores:

 

Prueba de impulso de motor eléctrico

Las pruebas de impulso son una parte vital del mantenimiento predictivo de motores eléctricos. Las preguntas clave a considerar incluyen:

- ¿Las pruebas de impulso pueden dañar un aislamiento sano o deteriorado?

- ¿Pueden las pruebas de resistencia CC, inductancia, Megger o HiPot detectar un aislamiento débil entre espiras?

- Después de fallar una prueba de impulso, ¿puede seguir funcionando un motor con aislamiento débil?

- ¿Pueden seguir funcionando los motores con giro-giro corto?

 

Estas preguntas se investigaron sometiendo un motor de bajo voltaje a pruebas exhaustivas hasta que se indujo la falla, seguidas de pruebas adicionales para explorar los efectos de las pruebas de impulso en el aislamiento entre vueltas más allá de la ruptura dieléctrica del motor.

 

Prueba de rotación del motor eléctrico

Verifique la rotación cuando realice pruebas fuera de línea con la Evaluación del circuito del motor (MCE). Los ventiladores o las bombas pueden continuar girando lentamente debido a corrientes de aire o cabezales compartidos, lo que puede distorsionar los resultados de las pruebas estándar al crear desequilibrios resistivos e inductivos más altos de lo normal.

 

Pruebas de motores eléctricos con rotor bobinado

Wound rotor motors have a three-phase winding on the rotor connected to start-up resistors, which provide current and speed control during startup. Failed components in the resistor bank are common and often overlooked during troubleshooting, potentially affecting the motor's overall functionality.

 

Electric Motor Insulation Resistance Testing

Motor insulation has a negative temperature coefficient, meaning resistance decreases as temperature rises. Insulation resistance of a de-energized motor typically decreases after startup but may initially increase as moisture evaporates from the windings. The IEEE43 standard on insulation resistance testing requires temperature correction to 40 degrees Celsius, which can turn acceptable measured resistance into low corrected readings. Space heaters should be considered before sending a motor for refurbishment.

 

Meg-ohm Test

The meg-ohm test, commonly used by engineers, measures insulation resistance. While it plays a valid role, it cannot detect all potential winding faults.

 

PC Tests

Modern test equipment uses PC control for automatic testing and fault diagnosis, eliminating the need for operators to interpret results. The equipment can detect micro arcs and stop the test automatically, storing results in a database for future reference. Automated testing reduces operator error, inconsistency, and the risk of over-voltage.

 

Static or Insulation Testing

Performed with the motor disconnected from the power supply, typically from the motor control cabinet, and must follow a specific test sequence.

 

Winding Resistance Test

Highlights dead shorts, loose connections, and open circuits. Accurate equipment is essential, and resistance values should be corrected to a constant temperature, typically 20 degrees Celsius. The motor temperature should be measured precisely.

 

DC Step Voltage Test

Performed at twice the line voltage plus 1000 volts. Voltage is increased in steps, and leakage current is plotted. A linear plot indicates effective insulation, while a non-linear plot suggests insulation deterioration.

 

DC Hipot Test

Measures leakage current and calculates meg-ohms to determine insulation resistance. Passing values are higher than the minimum accepted, but this test alone may not detect all issues.

 

Surge Test

Used to verify insulation between turns, coils, and phases, typically performed at twice line voltage plus 1000 volts. It detects dead shorts, weak insulation, imbalances, and loose connections by injecting high voltage pulses into each phase.

 

Dynamic Motor Testing or Online Testing

A more recent technology, dynamic motor testing involves measuring voltage and current across the motor's three phases while it operates under normal conditions. This method can identify both electrical and mechanical issues, including power quality problems that may lead to motor overheating.

 

Recommended Tests

Off-line in-Service Motor Tests:

- Stator winding resistive imbalance

- Stator winding insulation resistance (Meg-Ohm checks)

- Índice de polarización (PI)

- Prueba de voltaje de paso

- Prueba de sobretensión

 

Pruebas de motores de repuesto:

- Similar a las pruebas en servicio fuera de línea.

 

Pruebas de motores nuevos/reacondicionados:

- Similar a las pruebas en servicio fuera de línea.

 

¿Cómo se realizan las pruebas de motores?

Trifásico:

- Verificar el enlace de alimentación y la barra de conexión del terminal (U, V, W).

- Confirmar la tensión de alimentación y la continuidad del devanado entre fases mediante un multímetro.

- Verificar la resistencia del devanado del motor y la resistencia del aislamiento con dispositivos de prueba adecuados.

- Mida los amperios de funcionamiento con una pinza amperimétrica.

 

Monofásico:

- Verificar lecturas de bobinado del motor e identificar terminales eléctricos (Común, Arranque, Marcha).

- Utilice un medidor de aislamiento para comprobar la resistencia del aislamiento.

- Mida los amperios en funcionamiento y compárelos con los valores de la placa de identificación.

 

Todos los tipos:

- Inspeccionar la apariencia del motor, el estado de la carrocería y las aspas del ventilador de refrigeración.

- Gire manualmente el eje para comprobar el estado del rodamiento.

- Registrar los datos del motor de la placa de identificación.

- Asegurar la continuidad de tierra con un óhmetro y verificar las tensiones de alimentación.

 

Beneficios de las pruebas de motores

- Aumentar el tiempo de actividad

- Ahorra dinero

- Conservar energía

- Mejorar la seguridad