Monitoreo y Análisis de Máquinas Eléctricas Trifásicas -Edición Única

Un motor trifásico, es una máquina utilizada para convertir la potencia eléctrica en potencia mecánica. Es muy utilizada en la industria debido a factores como su seguridad en ambientes explosivos, bajo mantenimiento, menor peso y menor costo; en comparación con los motores de corriente directa. No obstante, las máquinas eléctricas trifásicas se rigen por conceptos físicos difíciles de ver a simple vista. Proponiendo un ambiente industrial en donde se tienen motores trifásicos; pueden existir diversas situaciones como: calentamiento del motor, altas cuotas monetarias de operación y mal desempeño en velocidad y par en donde se requiera hacer un diagnóstico rápido. Existen varios cálculos matemáticos que pueden arrojar una idea de qué es lo que anda mal en un motor trifásico. El desarrollo de esta tesis va enfocado a la obtención de estos cálculos de una forma precisa y rápida en los siguientes bloques de análisis: Análisis en el tiempo: Se observan formas de onda de corriente y voltaje bajo condiciones de adquisición (pendiente y nivel) deseados; se calculan componentes de alterna, de directa y efectivas; se calculan mínimos, máximos, amplitudes pico y pico-pico. Aquí se podrá observar si una fase o más se han perdido o disminuido. Si se utiliza un variador de frecuencia, se podrá corroborar que los pulsos de conmutación sean los que se han programado. Análisis fasorial: Se representa las componentes fundamentales de voltaje y de corriente en forma fasorial, que son las componentes que se traducen en trabajo útil desarrollado por el motor. También se representan las primeras armónicas, ya que estas son las impactan mayormente en el desempeño mecánico del motor. Por ejemplo, una tercera armónica es un síntoma de potencia desperdiciada que puede elevar las cuotas y causar calentamiento; una quinta armónica posiblemente genere un desgaste prematuro en los elementos mecánicos del motor. Análisis en frecuencia: Se podrán conocer las armónicas de bajo y alto orden usando la transformada de Fourier. Los devanados de un motor, podrían no estar diseñados para soportar altas frecuencias, causando un calentamiento y envejecimiento prematuro de sus devanados. También, en caso de utilizar un variador de frecuencia; se podrá saber si éste arroja una conmutación con o sin componentes de corriente directa o armónicos pares. Se podrá conocer el THD (total harmonic distortion) de la señal. Análisis Vectorial: Se podrá conocer qué también trabaja el motor si se usa un variador de frecuencia en comparación de la red eléctrica. Se podrán conocer los vectores y trayectorias de voltaje, corriente y flujo magnético en motor y compararlos con los niveles nominales para los que el motor está diseñado. Análisis de Potencia: Éste nos da una idea de los costos de operación de la máquina y eficiencia. Por ejemplo, un bajo factor de potencia de desplazamiento se reflejará en multas por parte de la compañía de suministro energético; y un bajo factor de potencia de distorsión en algunos lugares y situaciones no será penalizada por tal compañía, pero ocasionará un mal funcionamiento del motor y posiblemente de otros aparatos conectados a la misma línea de alimentación.