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Detección de Fallas en El Aislamiento en El Generador Eléctrico
Detección de Fallas en El Aislamiento en El Generador Eléctrico
Detección de Fallas en El Aislamiento en El Generador Eléctrico
Resumen Abstract
En este trabajo se comparan dos metodologías This paper compares two methods for de-
para la detección de cortocircuitos y fallas tecting short circuits and faults between the
entre chapas de núcleos magnéticos, para lo plates of magnetic cores, for which the tests
cual se realizaron los ensayos sobre las cha- were performed on sheet metal forming the
pas que conforman el estator de un motor stator of an induction motor, in order to deter-
de inducción, con el objetivo de determinar mine the method of more effective screening.
el método de detección más eficaz. Los méto- The methods under comparison are: Method
dos sometidos a comparación son: Método de of isolation test laminated stator core, recom-
la prueba de aislamiento del laminado del nú- mended by the IEEE-56 Guide for Insulation
cleo del estator, recomendado por el estándar Maintenance of Large Alternating - Current
IEEE-56 Guide for Insulation Maintenance of Rotating Machinery (10000 kVA and Larger)
Large Alternating - Current Rotating Machin- and flow variations method, which allows us-
ery (10000 KVA and Larger) y el método de ing two electromagnets or coils (sensor and
variaciones de flujo, el cual permite mediante pattern) on the plates, determine variations
dos electroimanes o bobinas (sensora y pa- in magnitude and phase of the current flow-
trón) sobre las chapas, determinar las varia- ing through them, locating points of failure.
ciones en magnitud y fase de la corriente que
circula por las mismas, ubicando los puntos Keywords: Thermal imager, Tooth, Rolling,
de falla. Roll.
11
1. Introducción necesidad de energizar el núcleo a flujo nomi-
nal. Al comparar los procedimientos y resulta-
En la operación de sistemas de potencia existe dos obtenidos se determina la eficacia de am-
un uso extendido de equipos para la conver- bos métodos para detectar fallas en el estator
sión de energía (Transformadores de potencia y la factibilidad de implementación como mé-
y máquinas eléctricas rotativas), tradicional- todo de diagnóstico en campo.
mente estos equipos trabajan en base a los
principios de la teoría electromagnética. Estos 2. Marco teórico
equipos en constitución tienen núcleos ferro-
magnéticos los cuales se estructuran a partir 2.1 Método 1
de láminas, eléctricamente aisladas entre sí,
De forma axial al estator de la máqquina de
con la finalidad de disminuir las pérdidas por
inducción se colocó una bobina, a través de
inducción de corrientes parásitas.
la cual se inyectó corriente alterna para lograr
Este aislamiento entre las láminas o cha- establecer un flujo muy cercano al codo de sa-
pas de los núcleos magnéticos está constitui- turación del convertidor. La bobina se colocó
do por baños galvánicos o en caso de sistemas en forma axial, tal como se muestra en la Figu-
más antiguos por barnices, capas de óxidos, ra 1, para que el flujo magnético se mantenga
etc. Este aislamiento puede fallar ocasionan- dentro del laminado estatórico y así los puntos
do contactos físicos entre las láminas. Por otra donde existen fallas, entre chapas, queden so-
parte, los núcleos magnéticos están sometidos metidos a la variación de flujo circulante por
a importantes intensidades de campos mag- el laminado. En los puntos de falla se produ-
néticos, al existir fallas entre las chapas se in- cen calentamientos como resultado del mayor
crementan las corrientes parásitas ocasionan- gradiente de temperatura respecto a los dife-
do puntos calientes que pueden llevar a ele- rentes puntos del laminado.
var la temperatura, ocasionando incremento
en las pérdidas del convertidor, y deterioro Bobina de excitación Corriente de excitación (Ie)
Ni
H= (3)
l
B = µ0 µr H (4)
Y los datos de la máquina son:
26 mm
SIEMENS
Figura 2. Dimensiones del Núcleo del Estator
0 – 91056
3 MOT 1LC4 228 – 4AA10 – Z 225 M
UC 0701/014720201/MB3Th C.F Sustituyendo en 2, se tiene que:
E = (4,44)(0,0129)(60)(17) = 58,42 V
V Hz A kW Cos φ 1/min Ip
230∆ 50 172 55 0,86 1475 65
400 Y 99
La longitud de la corona estatórica según
400 Y 60 97 63 0,87 1775 el estándar IEEE-56 se calcula a través de:
6.1
núcleo es aire).
21.25
esp 0.5 Para realizar el ensayo se utilizó el circuito
mostrado en la Figura 6, en el cual se pre-
senta el diagrama esquemático utilizado en el
6.1 13.1 6.1
proceso. Como se observa las dosɌbobinas Ɍ se
26 chapas
alimentan con la misma fuente, manteniendo
26 láminas una bobina fija y la otra móvil se van toman-
do registros para evaluar todos los dientes del
laminado.
27.35 mm
Una vez que se tienen las bobinas para el
ensayo, cada una se ubica en una sección de
las ranuras, en puntos que se pueden conside-
6.1 mm 13.1 mm 6.1 mm
rar como referencia (sin falla). Para tomar la
Figura 4. Dimensiones de las bobinas sensor y patrón muestra se realiza la grabación de las formas
de onda de corriente de las dos bobinas. En
IF los puntos iniciales de referencia, sobre las dos
bobinas existirán dos corrientes que se consi-
deran corrientes de vacío.
ɌF ɌF
Equipo de
medición
VAC V L1 L2
2.5
2
1.5
0
-0.5
-1
-1.5
-2
-2.5
-2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5
Corriente bobina patrón(A)
(a) Temperaturas diente 1, vista frontal (b) Relación entre corriente patrón y sensora, di-
ente 1 frontal
2.5
2
1.5
Corriente bobina sensor(A) 1
0.5
0
-0.5
-1
-1.5
-2
-2.5
-2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2
Corriente bobina patrón(A)
(c) Temperaturas diente 1, vista posterior (d) Relación entre corriente patrón y sensora, di-
ente 1 posterior
tadas nos indican el punto de falla. Esta afir- en la Figura 9a el registro de corrientes de la
mación es corroborada con la Figura 8b donde bobina patrón y sensora.
se observa desplazamiento de fase y variación
De acuerdo a los resultados del registro ter-
de amplitud de la onda de corriente sensora mográfico las temperaturas tienen variaciones
respecto a la patrón. graduales en el orden promedio de 0, 3 ◦ C con
una temperatura promedio 36,35 ◦ C a lo largo
3.3 Resultados de diente identificado
del laminado, por lo que el comportamiento
como sano
de la temperatura es uniforme lo que indica
Seleccionado un diente que presenta un com- que de acuerdo a las referencias de los resulta-
portamiento uniforme, tanto para la imagen dos obtenidos en los dientes 1 y 26 el diente 3
termográfica como para el análisis de las co- no presenta falla y es considerado como sano,
rrientes de las bobinas sensora y patrón. En la esto corroborado con el comportamiento de la
figura 9.a se ve las temperaturas de los puntos onda de corriente de la bobina sensora, la cual
de referencia del diente 3 en la parte frontal y no tiene variación de fase y amplitud con res-
(a) Temperaturas diente 26, vista frontal (a) Temperaturas diente 3, vista frontal
2.5 2
2
1.5
1.5
Corriente bobina sensor(A)
Corriente bobina sensor(A)
1 1
0.5
0
0
-0.5 -0.5
-1 -0.5
-1.5
-1
-2
-2.5 -1.5
-2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5
Corriente bobina patrón(A) Corriente bobina patrón(A)
(b) Relación entre corriente patrón y sensora, diente 26 (b) Relación entre corriente patrón y sensora, diente 3
frontal frontal
Figura 8. Resultados de diente con falla provocada Figura 9. Resultados de diente con falla provocada
Referencias
[1] P. Zlatimir, “Inspection of stator cores in
large machines with a low yoke induction
method measurement and anlysis of inter-
lamination short circuits,” IEEE, vol. 16,
pp. 81–86, 2002.