Tanto los amperímetros analógicos como los digitales tienen su aplicación, y las características especiales de algunos amperímetros pueden proporcionar capacidades avanzadas. Sin embargo, en nuestra discusión, nosotros comentaremos sobre instrumentos promedio.
Amperímetros Analógicos
El amperímetro analógico utiliza un desvío electromecánico de una aguja que es directamente proporcional al valor de la corriente medida. Los amperímetros portátiles tendrán normalmente una abrazadera y una pantalla, mientras que los que se montan sobre el panel tendrán un Transformador de Corriente (CT por sus siglas en ingles) proporcionando un porcentaje de la corriente actual del circuito a la pantalla. Entonces en la pantalla se incrementa para que muestre el valor total verdadero de la corriente.
El propósito de estos instrumentos es de proporcionar una idea relativa de la carga existente. Sin embargo, también proporcionan alguna capacidad adicional de localización de fallas. Por ejemplo, porque un amperímetro mide el valor en "tiempo real" de la corriente, con alguna demora que es relacionada al bobinado CT y a la bobina en la pantalla, puede proporcionar la capacidad de detectar tales cosas como barras rotas de rotor y problemas de torsión de carga.
En el caso de barras rotas del rotor, la aguja se desviará en una tasa que es semejante a la frecuencia de paso del asta del motor operador. Mientras esta frecuencia esta a menudo alrededor de una fracción de un Hz a varios Hz, el movimiento de la aguja será fácilmente visible al técnico. El resultado sera un movimiento de tictac que tendrá una magnitud relacionada a la corriente operadora basada sobre la severidad del número de barras rotas del rotor. Desafortunadamente, esto también puede ocurrir en aplicaciones que tienen un momento de torsión regular variante.
Amperímetros Digitales
Los amperímetros digitales vienen en dos tipos: Promediando y RMS Verdadero. El primero tiene un algoritmo incorporado que compensa para las aplicaciones que incluye: distorsión armónica, tales como en impulsores de frecuencia variable, o los sistemas que tienen muchos sistemas electrónicos conectados en el circuito. El segundo, RMS verdadero (Root-Mean-Square por sus siglas en ingles) tienen un circuito incorporado que proporciona lecturas basadas sobre el poder verdadero del circuito. En un ambiente armónico, un amperímetro promedio y uno analógico no leerán correctamente. Sin embargo, uno de tipo RMS proporcionará un valor exacto.
El poder de los amperímetros digitales RMS Verdadero, ya sean portátiles o de panel, es la capacidad de compensar estas condiciones armónicas y para proporcionar un valor fácilmente medible. Otras características pueden incluir una capacidad de captura min/máx y capacidad de registro de datos.
Medidas de Carga
Sabiendo que el porcentaje de carga puede ayudar a determinar si un motor esta sobrecargado. El valor cambiará dependiendo del voltaje desequilibrado y el voltaje suministrado vs el voltaje que aparece en la placa de de identificación de la maquinaria. Cuándo el motor opera arriba del 50% de la carga, la carga efectiva puede ser calculada considerando el voltaje y la corriente. El voltaje promedio de la fase a fase (Ecuación 1), la corriente media de la fase (Ecuación 2), el voltaje de la placa de identificación (Vn) y la corriente de la placa de identificación (An) son requeridos.
Ecuación 1- Voltaje promedio (Va)
Ecuación 2- Corriente Promedio (Aa)
Ecuación 3 – Porcentaje de la carga del motor
Por ejemplo, tomemos una aplicación donde la placa de identificación del motor es 460 Voltios y la corriente de la placa de identificación es 38 amperios. Midiendo el voltaje de fase a fase, nosotros encontramos V1 = 475, V2 = 482 y V3 = 485. Al medir la corriente de fase a fase, encontramos A1 = 33, A2 = 36 y A3 = 38. Si fuéramos a considerar solo los valores de corriente, parecería que el motor operaba en menos del 100% de su carga total. Utilizando sólo corriente, la corriente media sería de 35.7 amperios, y la carga sería considerada a 93.9%. Sin embargo, incluyendo el voltaje en el cálculo utilizando la Ecuación 3, la carga resultante del porcentaje sería 98% de carga, más de 4 puntos de diferencia de eficiencia.
Si el motor está valorado en Factor de Servicio 1.15, el motor requeriría tener una placa de voltaje y frecuencia suministrada. En el ejemplo, arriba, el motor opera a 4.3% sobre el voltaje y 1% de Voltaje desequilibrado. La carga verdadera en 98% sería satisfactoria. Si, sin embargo, el voltaje desequilibrado fue más de 2%, entonces el motor estaría experimentando sobrecarga.
Condiciones de Corriente desequilibrada
La norma NEMA MG-1 cita para una corriente máxima desequilibrada de 7% cuando un motor a sido probado en la fábrica. Sin embargo, cuando un motor es probado en un sistema motriz en una planta, hay varias razones que pueden causar un desequilibrio en la corriente. Algunos de los asuntos pueden incluir cambios a la impedancia del circuito, desequilibrio en la fase, etc.
Una corriente alta desequilibrada, con un relativamente bajo voltaje de desequilibrio, puede ser causada por condiciones de una falla en el devanado del motor, conexiones flojas o una mala energía en los capacitores de corrección. Por ejemplo en una aplicación, un motor de 100 caballos tuvo una corriente de 109 amperios, 109 amperios y 72 amperios. El usuario motriz quito el motor para enviarlo al taller motriz para su rebobinado (el taller de reparaciones feliz de hacerlo). Después de la tercera vez, fue advertido que el sistema tenía condensadores de corrección de factor de energía. Estos fueron probados y se determino que uno de los tres condensadores tenía un fusible volado. Las tapas de los tres condensadores fueron quitadas y el motor fue reexaminado con corriente de 102 amperios, 101 amperios y 99 amperios.
Debido a otras condiciones eléctricas en el circuito de distribución, como cargas de una sola fase que causa condiciones de factor de energía, y cargas desequilibradas, no sólo puede haber voltaje significativo desequilibrado, sino también corriente desequilibrada que puede ser excesiva también. Dónde un desequilibrio de hasta 7% es aceptable en condiciones de fábrica, el factor de desequilibrio de energía de distribución puede causar mucho más allá de ese valor. Adicionalmente, esto puede ser exagerado cuando el motor es cargado levemente (menos de 50%). Un motor parado a menudo tendrá una corriente de 20 a 40% de la corriente total de la carga.
Otras condiciones de Corriente
Algunos amperímetros tienen una capacidad min/máx. Esto permite al operario para determinar la corriente máxima verdadera en cada fase, al determinar la carga máxima. Usted también puede determinar los picos de corriente interna de un motor eléctrico poniendo el amperímetro para captar la corriente pico y arranque del motor. Esto puede ser comparado al Código de kVA del motor como es mostrado en la Tabla 1.
La corriente cerrada del rotor puede ser calculada conociendo la información de la placa de identificación y el código de kVA/HP (a menudo listado en la placa de identificación como "Código".).
Ecuación 4 – Calculando el kVA/HP (Motores de 3 Fases)
Ecuación 5 – Calculando LRA
Por ejemplo si hay un motor código F de 10 caballos, en 460 Voltios y una corriente de 1122 amperios en la placa de identificación, el LRA será de ~70 amperios. Al probar el motor en el arranque, la captura máxima del amperímetro deberá estar cerca de los 70 amperios. Si no, entonces puede indicar un defecto de rotor o problemas del devanado, especialmente cuando se comisiona un motor eléctrico nuevo o reparado.
Con los amperímetros que pueden capturar u operar datos y registrar min/Max sobre un periodo largo, la carga puede ser determinada sobre una operación total. Por ejemplo si el motor comienza con unos disparos inesperadamente, la carga puede ser vigilada para ver si algo ha cambiado en la carga o en equipo impulsor. Este tipo de lectura puede ser utilizado como un valor de tendencia y como una prueba de prueba por mantenimiento para indicar si se han realizado cambios al sistema que necesitan ser investigados.
Conclusión
Los instrumentos básicos como voltímetros, amperímetros y otros instrumentos de prueba son bastante poderosos al evaluar la condición de su sistema eléctrico motriz. El uso combinado de un voltímetro y un amperímetro puede ser utilizado para identificar problemas potenciales como carga del motor, problemas del capacitor, problemas del rotor y el devanado y motores eléctricos nuevos y reparados comisionados. En la tercera parte de esta serie, comentaremos la aplicación de la prueba de resistencia.
Howard W. Penrose, Ph.D., CMRP, es Presidente de SUCCESS by DESIGN, una firma de servicios de confiabilidad y consultoría ubicada en Old Saybrook, CT, EEUU.El Dr. Penrose puede ser contactado en howard@motordoc.net o por telefono al 860- 575-3087.
