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Articulo de referencia

Tensión del eje

La tensión en el eje se produce en motores y generadores eléctricos debido a fugas, inducción o acoplamiento capacitivo con los devanados del motor. Puede ocurrir en motores ali...

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La tensión en el eje se produce en motores y generadores eléctricos debido a fugas, inducción o acoplamiento capacitivo con los devanados del motor. Puede ocurrir en motores alimentados por variadores de frecuencia , como los que se utilizan frecuentemente en sistemas de calefacción, ventilación, aire acondicionado y refrigeración . Las máquinas de CC pueden presentar corriente de fuga en los devanados del inducido que energiza el eje. Las corrientes debidas a la tensión en el eje provocan el deterioro de los cojinetes del motor, pero pueden prevenirse mediante una escobilla de puesta a tierra en el eje, la puesta a tierra de la carcasa del motor, el aislamiento de los soportes de los cojinetes o el blindaje.

La tensión en el eje puede ser inducida por campos magnéticos no simétricos del propio motor (o generador). Entre las fuentes externas de tensión en el eje se incluyen otras máquinas acopladas y la carga electrostática debida al roce de las correas de goma con las poleas de transmisión. [ 1 ]

Cada rotor tiene cierto grado de acoplamiento capacitivo con los devanados eléctricos del motor, [ 2 ] [ 3 ] pero el condensador en línea efectivo actúa como un filtro de paso alto , por lo que el acoplamiento suele ser débil a  una frecuencia de línea de 50–60 Hz. Sin embargo, muchos variadores de frecuencia (VFD) inducen un voltaje significativo en el eje del motor accionado, debido a la conmutación en kilohertz de los transistores bipolares de puerta aislada (IGBT), que producen la modulación por ancho de pulso utilizada para controlar el motor . [ 4 ] La presencia de corrientes de tierra de alta frecuencia puede causar chispas, arcos eléctricos y descargas eléctricas, y puede dañar los cojinetes. [ 5 ]

Contramedidas

Las técnicas utilizadas para minimizar este problema incluyen: aislamiento, vías de descarga alternativas, escudo de Faraday , [ 6 ] cojinetes aislados, cojinetes cerámicos , cepillo de puesta a tierra [ 6 ] y anillo de puesta a tierra del eje.

Escudo de Faraday

Un motor de inducción con blindaje electrostático (ESIM) es una solución al problema de la tensión en el eje, ya que el aislamiento reduce los niveles de tensión por debajo de la ruptura dieléctrica. Esto detiene eficazmente la degradación de los cojinetes y ofrece una solución al desgaste acelerado de los mismos causado por el acanalado, inducido por inversores de modulación por ancho de pulso (PWM). [ 7 ]

Cepillo de conexión a tierra

La conexión a tierra del eje mediante la instalación de un dispositivo de escobillas de puesta a tierra en el extremo opuesto al de accionamiento o en el extremo de accionamiento de un motor eléctrico con variador de frecuencia proporciona una ruta alternativa de baja impedancia desde el eje del motor hasta la carcasa del motor. Este método desvía la corriente de los cojinetes. Reduce significativamente la tensión del eje y, por lo tanto, la corriente de los cojinetes, al evitar que se acumule tensión en el rotor. [ 8 ]

Anillo de puesta a tierra del eje

Se instala un anillo de conexión a tierra alrededor del eje del motor, creando una vía de baja impedancia para que la corriente fluya de regreso al bastidor del motor y a tierra. Existen diversos tipos de anillos, como los que contienen microfilamentos que hacen contacto directo con el eje o los que se sujetan al eje con una escobilla de carbón montada sobre el anillo (no directamente sobre el eje).

Cojinetes aislados

Los cojinetes aislados eliminan la conexión a tierra a través del cojinete, impidiendo así el paso de corriente. Sin embargo, la instalación de cojinetes aislados no elimina la tensión en el eje, que seguirá encontrando la ruta de menor impedancia a tierra. Esto puede generar problemas si dicha ruta pasa por la carga accionada o por algún otro componente.

Cable blindado

La conexión a tierra de alta frecuencia puede mejorarse significativamente mediante la instalación de un cable blindado con una trayectoria de impedancia extremadamente baja entre el variador de frecuencia y el motor. Un tipo de cable común es el cable con cubierta de aluminio corrugado continuo .

Véase también

Referencias

  1. ↑ Hamid A. Toliyat, GB Kliman Manual de motores eléctricos CRC Press, 2004 ISBN 0824741056págs. 672-688
  2. ↑ "Dando la vuelta a la tortilla en cuanto a la tensión del eje y las corrientes de los cojinetes", David W. Schlegel, Russel J. Kerkman y Gary L. Skibinski, Revista Electrical Construction & Maintenance (EC&M) , junio de 1998,Archivado el 25 de febrero de 2012 en Wayback Machine.
  3. ↑ "Cómo seleccionar un VFD", John Yoon (PE, LEED AP), Consulting-Specifying Engineer , noviembre de 2010,
  4. ↑ Puesta a tierra del eje. Una solución para las corrientes en los cojinetes del motor.
  5. ↑ "Ingeniería de Control" .
  6. 1 2 ¿Las corrientes en los cojinetes están causando fallas en su motor? Greenheck
  7. ↑ Busse, DF; Erdman, JM; Kerkman, RJ; Schlegel, DW; Skibinski, GL (1997). "Una evaluación del motor de inducción blindado electrostático: una solución para la acumulación de voltaje en el eje del rotor y la corriente en los cojinetes". IEEE Transactions on Industry Applications . 33 (6): 1563– 1570. doi : 10.1109/28.649969 .
  8. ↑ "Sistemas de puesta a tierra de pozos" (PDF) . Consultado el 30 de marzo de 2023 .
  • "Guía técnica n.º 5: Corrientes en los rodamientos de los sistemas de accionamiento de CA modernos" (PDF) . Archivado del original (PDF) el 20 de julio de 2011. Consultado el 23 de mayo de 2011 .
  • Un sistema único para reducir a cero el ruido parásito de alta frecuencia y las corrientes de tierra transitorias de modo común, al tiempo que mejora otros problemas de tierra. Avisos de reuniones y cambios de reglas archivados el 24/03/2012 en Wayback Machine desde Electrical Manufacturing and Coil Winding.