Resolució de problemes de motors-trifàsics asíncrons

Els bobinatges són components integrals d'un motor elèctric. L'envelliment, l'entrada d'humitat, el sobreescalfament, la corrosió, la intrusió d'objectes estranys i l'impacte de forces externes poden causar danys als bobinatges. A més, la sobrecàrrega del motor, la subtensió, la sobretensió i el funcionament en condicions de pèrdua-de fase també poden desencadenar falles de bobinat. Les falles de bobinatge es classifiquen generalment en quatre tipus: errors de connexió a terra, curtcircuits, circuits oberts i errors de cablejat. Les seccions següents descriuen, al seu torn, els símptomes, les causes i els mètodes d'inspecció per a cada tipus d'avaria.

Falles de connexió a terra del bobinatge
Es refereix a una condició en què l'aïllament entre el bobinatge i el nucli de ferro o la carcassa del motor es trenca, donant lloc a una connexió elèctrica a terra.
1. Símptomes d'avaria
La carcassa del motor es torna activa (carregada elèctricament); els circuits de control poden perdre funcionalitat; i el bobinatge es pot sobreescalfar a causa de corrents de curt{0}}circuits, cosa que fa que el motor no pugui funcionar amb normalitat.
2. Causes
Entrada d'humitat als bobinatges, provocant una reducció de la resistència d'aïllament; funcionament prolongat del motor en condicions de sobrecàrrega; corrosió causada per l'exposició a gasos nocius; intrusió d'objectes estranys metàl·lics als bobinatges, danyant l'aïllament; danys a l'aïllament durant el rebobinat de l'estator, provocant el contacte amb el nucli de ferro; contacte entre les espires dels extrems del bobinatge i les cobertes o marc del motor; crema d'aïllament causada per la fricció entre l'estator i el rotor; danys a l'aïllament dels cables de plom, fent-los entrar en contacte amb la carcassa del motor; o avaria de l'aïllament causada per esdeveniments de sobretensió (com ara un llamp).
3. Mètodes d'inspecció
(1) Mètode d'inspecció visual: inspeccioneu visualment les voltes dels extrems del bobinat i el material aïllant dins de les ranures de l'estator per detectar qualsevol signe de dany físic o cremada. Si aquests senyals estan presents, la ubicació indica el punt de fallada a terra.
(2) Mètode del multímetre: utilitzeu un multímetre ajustat a un rang de resistència baixa-per realitzar una comprovació. Si la lectura és molt baixa (apropant-se a zero), indica una fallada a terra.
(3) Mètode de megaohmetre: seleccioneu un megaohmetre adequat en funció de la classe de tensió del motor per mesurar la resistència d'aïllament de cada fase de bobinat. Si la lectura és zero, indica que la fase específica de bobinatge està connectada a terra. No obstant això, en els casos en què l'aïllament del motor sigui merament humit o hagi patit una avaria parcial a causa d'un incident, el judici pot requerir experiència; generalment, si el punter del mesurador fluctua de manera inestable al voltant de la marca "0", suggereix que el bobinatge encara conserva un cert grau de resistència.
(4) Mètode del llum de prova: si el llum de prova s'encén, indica que el bobinatge està connectat a terra. Si s'observen espurnes o fum en un lloc específic, aquest punt identifica la ubicació exacta de l'error de connexió a terra del bobinat. Si la làmpada brilla poc, suggereix una ruptura parcial de l'aïllament a terra. Si el llum no s'encén, però es produeixen espurnes quan la sonda de prova toca la carcassa del motor (terra), indica que l'aïllament del bobinat encara no ha patit una avaria completa, sinó que està molt humit. Alternativament, es pot utilitzar un tros de fusta dura per tocar suaument al llarg de la vora de la carcassa del motor; quan toqueu un punt específic fa que la llum indicadora parpellegi-alternint entre apagat i encès-indica que el corrent està fent i trencant el contacte de manera intermitent, i així indicar la ubicació exacta de la falla a terra.
⑸ Mètode de desgast-de corrent: utilitzeu un transformador de-tensió variable connectat a una font d'alimentació. El punt de falla a terra s'escalfarà ràpidament; el punt on comença a sortir fum de l'aïllament marca la localització de la falla. S'ha de tenir especial precaució amb els motors petits: el corrent no ha de superar el doble del corrent nominal i la durada de la prova no ha de superar els 30 segons. Per als motors grans, el corrent s'ha de configurar entre el 20% i el 50% del corrent nominal-o augmentar gradualment-fins que comenci a aparèixer fum al punt de l'avaria, moment en què s'ha de tallar immediatament l'alimentació.
⑹ Mètode d'eliminació del grup: aquest mètode s'utilitza quan la falla a terra es troba profundament dins del nucli de ferro i implica una crema severa, de manera que els bobinatges de coure danyats s'han fusionat amb el nucli. El procediment consisteix a dividir el bobinatge de fase posat a terra en dues meitats; aquest procés de subdivisió es repeteix iterativament fins a aïllar la ubicació específica de la falla a terra.
A més, existeixen altres tècniques de diagnòstic-com ara el mètode de prova d'alta-tensió, la detecció d'agulles magnètiques i l'anàlisi de vibracions de-potència{2}}freqüència-, però no es detallaran individualment aquí.
4. Mesures correctores
⑴ Si la falla a terra és causada per l'entrada d'humitat als bobinatges, primer s'han d'assecar completament. Un cop s'hagin refredat a aproximadament 60-70 graus, apliqueu una capa de vernís aïllant i després sotmeteu-los a un segon cicle d'assecat.
⑵ Si l'aïllament dels extrems del bobinat està danyat, l'àrea afectada al punt de fallada a terra s'ha de tornar a a-aïllar, recoberta amb vernís i després assecar-la.
⑶ Si la falla a terra es troba dins de les ranures del bobinatge, s'ha de rebobinar tot el bobinatge o substituir els components del bobinatge danyats específics.
Finalment, utilitzeu megòhmetres adequats per realitzar mesures per assegurar-vos que els bobinatges compleixen totes les especificacions tècniques.

Curtcircuits sinuosos
Els curtcircuits en els bobinatges del motor solen ser causats per una ruptura de l'aïllament com a conseqüència d'un corrent excessiu del motor, fluctuacions importants en la tensió d'alimentació, funcionament monofàsic-, danys mecànics o defectes de fabricació. Aquests errors es classifiquen en curtcircuits entre spires (dins d'una sola bobina), curtcircuits entre bobines (entre bobines adjacents), curtcircuits inter-pols i curtcircuits entre-fases.
1. Símptomes d'avaria
La distribució del camp magnètic es torna desigual i els-corrents trifàsics es desequilibren, provocant un augment de la vibració i el soroll durant el funcionament del motor. En casos greus, el motor pot no arrencar completament. A més, es genera un corrent de curt-cortcircuit substancial dins de la bobina afectada, la qual cosa fa que s'escalfi ràpidament i es cremi. 2. Causes
La sobrecàrrega prolongada del motor provoca l'envelliment de l'aïllament i la pèrdua de propietats aïllants; Els danys a l'aïllament es produeixen durant el procés d'inserció de la bobina; l'entrada d'humitat als bobinatges redueix la resistència de l'aïllament, provocant una ruptura de l'aïllament; Els materials d'aïllament-extrem i entre-capes es col·loquen o es fan malbé durant el procés de conformació de la bobina; l'aïllament dels cables de connexió-extrem de volta està danyat; sobretensió o llamps provoquen una ruptura de l'aïllament; la fricció entre els girs de l'extrem del bobinatge del rotor i de l'estator provoca danys a l'aïllament; o objectes metàl·lics estranys cauen a l'interior del motor, o es produeix una acumulació excessiva d'oli/greix.
3. Mètodes d'inspecció
⑴ Inspecció visual: observeu la caixa de terminals i els girs{0}}extrems de la bobina per detectar qualsevol signe de cremada; el sobreescalfament dels bobinatges normalment deixa una decoloració marró fosc i produeix una olor cremada.
⑵ Detecció de temperatura: feu funcionar el motor en condicions sense -càrrega durant 20 minuts (s'atura immediatament si es detecta alguna anomalia) i, a continuació, feu servir el dors de la mà per tocar diverses parts dels bobinatges per comprovar si la seva temperatura supera els límits normals.
⑶ Prova d'energia: utilitzeu un amperímetre per mesurar el corrent en cada fase; si el corrent en una fase específica és excessivament alt, indica un curtcircuit dins d'aquesta fase.
⑷ Mesura del pont: mesura la resistència DC de cada bobinatge; generalment, la diferència entre fases no ha de superar el 5%. Si ho fa, és probable que la fase amb la resistència més baixa tingui un error de curt-circuit.
⑸ Mètode del detector de -circuits curts: col·loqueu una tira d'acer a prop del bobinatge que s'està provant; si hi ha un curtcircuit dins del bobinatge, la cinta d'acer vibrarà.
⑹ Mètode multímetre o megòhmetre: mesura la resistència d'aïllament entre qualsevol bobinat de dues fases; si la lectura és extremadament baixa o zero, indica un curtcircuit entre aquestes dues fases.
⑺ Mètode de caiguda de tensió: connecteu els tres bobinatges en sèrie i apliqueu una font d'alimentació CA segura i de baixa tensió{0}; el bobinatge amb la caiguda de tensió mesurada més baixa indica la presència d'una falla de curt-circuit.
⑻ Mètode de comparació actual: feu funcionar el motor sense -condicions de càrrega. Primer, mesura el corrent en les tres fases. A continuació, intercanvieu les connexions de dues fases, torneu a mesurar els corrents i compareu els resultats. Si les lectures de corrent no canvien en correspondència amb l'intercanvi de fase, el bobinatge amb el corrent constantment més alt probablement contingui un curtcircuit.
4. Mètodes de reparació de curt-circuits
⑴ Curtcircuit situat als finals de-girs: el punt de curt-circuit es pot aïllar mitjançant materials aïllants, o l'aïllament del cable afectat es pot tornar a embolicar, seguit d'envernissat i re-cocció.
⑵ Curtcircuit situat dins de les ranures de l'estator: suavitzar l'aïllament per accedir a la falla, localitzar i reparar el punt de curt-circuit i, a continuació, tornar-inserir el bobinatge a la ranura i, després, envernissar i coure. ⑶ Per a qualsevol bobinatge de fase amb menys d'1/12 de les seves espires implicades en un curtcircuit, s'han de tallar totes les espires en curtcircuit; les seccions conductores restants es connecten llavors per formar un llaç tancat, permetent que el motor s'utilitzi en cas d'emergència.
⑷ Si el nombre de voltes implicades en un curtcircuit de bobinat supera 1/12, s'ha de treure i rebobinar tot el bobinatge.

Circuits oberts sinuosos
Una soldadura deficient-o l'ús de flux corrosiu que no s'ha netejat a fons després de la soldadura-poden provocar "juntures fredes" o connexions soltes. A més, l'estrès mecànic o l'impacte físic poden danyar les bobines; de la mateixa manera, els curtcircuits entre girs o les falles a terra poden fer que els conductors es cremin. Quan un o més conductors dins d'un feix de cables connectats en paral·lel-continuen-, els conductors restants experimenten un augment de la temperatura a causa de l'augment del flux de corrent, provocant un sobreescalfament del bobinatge i, finalment, un circuit obert. Les falles de circuit obert-generalment es classifiquen en: connexions obertes als extrems del bobinat d'una fase específica; circuits oberts dins de branques paral·leles; circuits oberts en un dels diversos conductors-connectats en paral·lel; i barres de rotor trencades (gàbia trencada).
1. Símptomes d'avaria
El motor no s'engega; els corrents-trifàsiques estan desequilibrats; hi ha sorolls anormals o vibracions excessives; l'augment de la temperatura supera els límits permesos; o s'emet fum.
2. Causes
⑴ Trencament accidental durant els procediments d'inspecció, manteniment o reparació; alternativament, qüestions relacionades amb la qualitat de fabricació.
⑵ Soldadura deficient als punts de connexió-com ara entre elements de bobinat individuals, grups de pols (o fases) o cables d'enrotllament-que provoca un despreniment de la soldadura causat per un sobreescalfament prolongat durant el funcionament.
⑶ Danys físics o trencaments del bobinatge causats per forces mecàniques o electromagnètiques.
⑷ Carboniment o fusió greus del bobinatge com a resultat de curtcircuits entre -vures, curtcircuits entre fases o falles a terra.
3. Mètodes d'inspecció
⑴ Mètode d'inspecció visual: els circuits oberts es produeixen amb més freqüència als extrems del bobinat; inspeccioneu visualment si hi ha signes de trencament físic o juntes de soldadura desprengudes.
⑵ Mètode del multímetre: utilitzant el rang de resistència d'un multímetre: per a bobinats connectats a "Y" (estrella), col·loqueu una sonda al punt neutre (centre) de la configuració "Y" i toqueu l'altra sonda seqüencialment als extrems inicials dels bobinats trifàsics; la fase que registra una resistència infinita indica el circuit obert. Per als bobinats connectats "△" (delta), desconnecteu les connexions delta i, a continuació, mesureu la resistència de cada bobinatge de fase individual; el bobinat que registra una resistència infinita és el que té el circuit obert.
⑶ Mètode de la làmpada de prova: el procediment és idèntic al mètode del multímetre, però utilitza una làmpada de prova; la fase en què el llum no s'encén indica el circuit obert. ⑷ Mètode del megòhmetre: la fase que presenta un valor de resistència que tendeix cap a l'infinit (és a dir, no un valor finit, diferent de -zero) indica la ubicació del circuit obert.
⑸ Mètode de l'amperímetre: mentre el motor està en marxa, utilitzeu un amperímetre per mesurar els corrents trifàsiques-. Si els-corrents de tres fases estan desequilibrats i no es detecta cap curt-circuit, és probable que el bobinatge de la fase amb el corrent més baix pateixi una falla de circuit obert-parcial.
⑹ Mètode del pont: quan la resistència d'una fase del motor és significativament superior a la de les altres dues fases, indica que el bobinatge d'aquesta fase específica té una falla de circuit obert-parcial.
⑺ Mètode d'equilibri de corrent: per a bobinats connectats en "Y"-, connecteu les tres fases en paral·lel i apliqueu una font de corrent alterna de baixa-tensió i-intensitat. Si la diferència de corrent entre els tres bobinatges supera el 10%, la fase amb el corrent més baix indica el circuit obert. Per als bobinats connectats "△"-, primer desconnecteu un dels terminals del bobinat de l'estator; a continuació, apliqueu una font de corrent de baixa-tensió i-alta a cada fase individualment. La fase que presenta el corrent més baix indica el circuit obert.
⑻ Mètode-detector de barres trencades: durant la inspecció, si el rotor té una barra trencada (gàbia oberta), la lectura del mil·livoltòmetre hauria de disminuir.
4. Obriu-Procediments de reparació de circuits
⑴ Si el circuit obert es troba als extrems del bobinat (girs finals), torneu a connectar els extrems trencats, soldeu-los de manera segura, emboliqueu-los amb material aïllant, cobriu-los amb tubs aïllants, lligueu-los fermament i, finalment, coure el bobinatge per assecar-lo.
⑵ Si el bobinat s'ha cremat molt-a causa de curtcircuits entre-tornes, curtcircuits entre fases, fallades a terra o causes similars-, en general, s'ha de substituir tot el bobinatge per un de nou.
⑶ Per a circuits oberts situats dins de les ranures de l'estator (seccions de ranura)-sempre que només hi hagi unes poques interrupcions-es poden fer reparacions d'emergència. Utilitzeu un mètode d'"eliminació de grup" per identificar la ubicació exacta de la ruptura; un cop trobat, torneu a connectar els extrems trencats i assegureu-vos que l'aïllament compleix els estàndards de seguretat abans de tornar el motor al servei.
⑷ Per a barres de rotor trencades en rotors-de gàbia d'esquirol, la reparació es pot fer mitjançant mètodes de soldadura,-unió en fred o de substitució de barres-.

Connexions de bobinatge incorrectes
Les connexions de bobinat incorrectes donen lloc a un camp magnètic giratori incomplet o distorsionat, que provoca símptomes com ara dificultat per arrencar, corrents trifàsiques desequilibrades- i soroll excessiu. En casos greus, si no s'aborden ràpidament, aquests errors poden provocar que els bobinatges es cremin. Els escenaris principals inclouen els següents: una o més bobines dins d'un pol (o fase) específic s'insereixen al revés o tenen els seus terminals d'inici i final connectats incorrectament; un grup de pols (o fases) està connectat a l'inrevés; un bobinatge de fase sencer està connectat al revés; les ramificacions dins d'un circuit de bobinatge multi-paral·lel estan mal connectades; o les configuracions de connexió "Delta" (△) i "Ye" (Y) són incorrectes.
1. Símptomes d'avaria
El motor no s'engega; el corrent sense -càrrega és excessivament alt o molt desequilibrat; la temperatura augmenta massa ràpidament; el motor presenta una vibració violenta acompanyada de soroll fort; o es fan fusibles.
2. Causes
Una connexió "Delta" (△) prevista es va cablejar per error com una connexió "Ye" (Y); durant el manteniment o la reparació, es van invertir els terminals d'inici i final d'un dels-bobinats de tres fases; durant l'arrencada amb tensió reduïda-, la posició de la presa s'ha seleccionat de manera inadequada o s'han produït errors de cablejat intern; per als motors nous, es van cometre errors en les connexions de bobinats durant el procés d'instal·lació de bobinats; o per als motors més antics, la identificació dels terminals del cable de bobinat (inici/final) era incorrecta.
3. Mètodes d'inspecció
⑴ Mètode de coixinets de boles: si un coixinet de boles col·locat dins de l'estator gira i roda al llarg de la circumferència interior del nucli de l'estator, indica que les connexions del bobinat són correctes; en cas contrari, hi ha un error de connexió de bobinatge.
⑵ Mètode de la brúixola: si els bobinatges estan connectats correctament, una brúixola moguda al llarg d'un bobinatge monofàsic hauria d'indicar polaritats alternes (nord i sud) mentre passa sobre grups de pols (o fases) adjacents. De la mateixa manera, en un enrotllament de tres-fases, els grups de pols (o fases) adjacents que pertanyen a fases *diferents* també haurien de mostrar polaritats alternes. Si la direcció de polaritat no canvia, indica que s'ha connectat un pol (o un grup de fases) específic a la inversa. Si l'agulla de la brúixola apunta de manera erràtica o és inestable, indica que una o més bobines individuals dins d'aquest grup de fases específic s'han connectat a la inversa.
⑶ Mètode de tensió del multímetre: seguint el diagrama de cablejat, si un voltímetre no dóna lectura durant dues mesures separades-o si dóna una lectura durant una mesura però no l'altra-, indica que hi ha un error de connexió de bobinat.
⑷ Altres mètodes habituals: inclouen el mètode de la bateria de cel·les seques-, el mètode del magnetisme residual del miliamperímetre i el mètode de la direcció de rotació del motor.
4. Accions correctives
⑴ Si es connecta una sola bobina o grup de bobines a l'inrevés, provocant un desequilibri important en el corrent sense càrrega, el motor s'ha de retornar a una instal·lació de reparació especialitzada per a la seva reelaboració.
⑵ Si s'identifiquen incorrectament els terminals del cable del bobinatge, s'han d'identificar correctament els terminals d'inici i final i restablir les connexions{0}}en conseqüència.
⑶ Si s'han produït errors durant el cablejat per a l'arrencada de tensió reduïda-, les connexions s'han de contrastar acuradament-amb l'esquema o l'esquema de cablejat i reconnectar correctament.
⑷ Si es van produir errors de cablejat durant la instal·lació inicial del bobinat d'un motor nou, o després del rebobinat complet d'un motor antic, la unitat s'ha de retornar al fabricant o a una instal·lació de reparació especialitzada per a la seva reelaboració. ⑸ Si una fase del bobinatge de l'estator està connectada a la inversa, el corrent en aquesta fase específica serà excepcionalment alt; aquesta característica es pot utilitzar per diagnosticar l'avaria i realitzar reparacions.
⑹ Si el bobinatge està connectat en una configuració "Delta" (△) en lloc de la configuració "Ye" (Y) prevista, o si el nombre de voltes és insuficient, el corrent sense -càrrega serà excessiu; aquesta condició s'ha de corregir immediatament. Com identificar els extrems corresponents entre els sis terminals de sortida d'un motor asíncron trifàsic-: utilitzeu una bateria seca i un multímetre per fer la determinació.