Los ajustes del relé de protección del motor se calculan a partir de los datos de la placa de características del motor, las relaciones de los transformadores de corriente y el método de puesta a tierra del sistema. Para la protección contra sobrecarga térmica (Dispositivo ANSI 49), el umbral de disparo se suele ajustar entre el 115 % y el 125 % de la corriente nominal del motor, según el factor de servicio. Para la protección contra sobrecorriente (Dispositivo 50/51), el umbral de disparo instantáneo debe superar 1.7 veces la corriente del rotor bloqueado para evitar disparos intempestivos durante el arranque.
En 2023, una planta de cemento en el sudeste asiático puso en marcha un nuevo ventilador de horno de 2,000 kW con un relé de microprocesador moderno. El ingeniero de protección utilizó el motor. Se utilizó la corriente de factor de servicio (1.15 veces la corriente nominal a plena carga) como valor de activación del relé en lugar de la corriente nominal a plena carga real. El resultado: disparos intempestivos cada tres o cuatro días durante las temperaturas máximas del verano. Tras tres semanas de frustración, un técnico de campo descubrió el error. Al corregir el valor de activación de 138 A a 120 A, se eliminaron por completo los disparos. Coste del error: 45 000 dólares en tiempo de producción e ingeniería perdidos.
Ya sabes que una configuración incorrecta de los relés daña los motores o provoca tiempos de inactividad innecesarios. El reto consiste en calcular cada ajuste correctamente a la primera. Esta guía proporciona métodos de cálculo precisos para cada función de protección principal, con ejemplos prácticos que puedes aplicar directamente a tu proyecto.
Para obtener el contexto completo a nivel de sistema sobre la protección del motor, consulte nuestra Guía completa para la protección y el control de motores de media tensión..
Puntos Clave
- La capacidad de carga en caso de sobrecarga es del 115 % de la FLA para los motores SF 1.0 y del 125 % para los motores SF 1.15.
- La clasificación primaria de la TC debe colocar la FLA motora entre el 50% y el 100% de la clasificación primaria de la TC.
- La captación instantánea del dispositivo 50 debe superar 1.7 veces la corriente del rotor bloqueado.
- Las constantes de tiempo térmicas se establecen al 80% del tiempo de resistencia al frío del motor.
- La capacidad de detección de fallas a tierra depende de la conexión a tierra del sistema: 5-10 A para sistemas con conexión a tierra resistiva.
- El diferencial del dispositivo 87M está configurado entre el 10 y el 20 % de la corriente a plena carga del motor sin retardo de tiempo intencional.
Requisitos previos: Datos necesarios antes de calcular cualquier configuración.
El cálculo de cada ajuste de relé comienza con datos de entrada precisos. Los datos faltantes o incorrectos producen ajustes que no protegen el motor o provocan disparos innecesarios.
Se requieren los datos de la placa de características del motor.
Registre la siguiente información de la placa de características del motor: potencia nominal (kW o HP), tensión nominal, corriente a plena carga (FLA), factor de servicio (SF), corriente de rotor bloqueado (LRA), tiempo de rotor bloqueado (en caliente y en frío), letra de diseño NEMA y clase de aislamiento. Si el motor tiene sensores RTD en el bobinado, anote el tipo de sensor (PT100 o PT1000) y su ubicación.
El tiempo de bloqueo del rotor es crítico. Este es el tiempo durante el cual el motor puede soportar la corriente de bloqueo sin sufrir daños térmicos. Los fabricantes especifican los tiempos de bloqueo en caliente y en frío. El relé térmico debe activarse antes de que se alcance el límite de bloqueo en caliente.
Datos del sistema necesarios
Recopile la tensión del sistema, la corriente de falla trifásica máxima y mínima, y el método de puesta a tierra. Para sistemas con puesta a tierra resistiva, registre la corriente nominal de la resistencia de puesta a tierra. Para sistemas con puesta a tierra sólida, anote la magnitud esperada de la falla a tierra.
Especificaciones de CT y VT
Documente la relación de transformación y la clase de precisión del transformador de corriente (TC) de fase (normalmente 5P20 o 10P20 para protección). Indique si el secundario del TC es de 5 A o 1 A. Para protección diferencial, se necesitan seis TC: tres en la caja de bornes del motor y tres en el interruptor. Verifique que todos los TC tengan relaciones de transformación idénticas.
Dispositivo 49: Ajustes de protección contra sobrecarga térmica
La protección contra sobrecarga térmica es la protección mínima requerida para todo motor. El dispositivo 49 utiliza un modelo térmico matemático para estimar la temperatura del bobinado en función de la corriente y el tiempo. Los relés de microprocesador modernos calculan el calor acumulado mediante un algoritmo de corriente al cuadrado del tiempo.
Cálculo de recogida de sobrecarga
El sensor de sobrecarga determina el nivel de corriente al que se activa la protección térmica. El cálculo depende del factor de servicio del motor.
Para motores con factor de servicio 1.0: Ajuste la captación al 115% de FLA.
Para motores con factor de servicio de 1.15 o superior: Ajuste la captación al 125 % de la FLA.
Un error común es usar la corriente de factor de servicio como valor base. La corriente de factor de servicio es 1.15 veces la corriente a plena carga (FLA). Si ajusta el sensor al 115 % de la corriente de factor de servicio, en realidad estará al 132 % de la FLA real. El relé permitirá una sobrecarga peligrosa antes de dispararse.
EjemploUn motor con una corriente a plena carga (FLA) de 100 A y un factor de seguridad (SF) de 1.15. Corriente de activación correcta: 1.25 veces 100 A es igual a 125 A. Corriente de activación incorrecta (usando la corriente del SF): 1.15 veces 100 A es igual a 115 A base, luego 1.15 veces 115 A es igual a 132.25 A. El motor podría funcionar a 130 A indefinidamente sin dispararse.
Selección de la constante de tiempo térmica
La constante de tiempo térmica define la rapidez con la que el relé acumula capacidad térmica. Debe coincidir con las características térmicas reales del motor.
Ajuste la constante de tiempo a aproximadamente el 80 % del tiempo de resistencia al frío publicado para el motor con la corriente del rotor bloqueada. Esto garantiza que el relé se active antes del límite de daño térmico del motor.
Para motores de clase 10: la constante de tiempo suele ser de 8 a 12 segundos.
Para motores de clase 20: la constante de tiempo suele ser de 12 a 20 segundos.
Para motores de clase 30: la constante de tiempo suele ser de 20 a 30 segundos.
Si el fabricante del motor solo proporciona una curva de parada, suponga que es la curva en caliente y establezca la relación caliente/frío en 1.0. Si se proporcionan ambas curvas, calcule la relación dividiendo el tiempo de parada en caliente entre el tiempo de parada en frío.
Configuración de polarización RTD
Si el motor tiene sensores RTD en el estator, configure el relé para que ajuste el modelo térmico según la temperatura real del bobinado. Esto mejora la precisión en un 40 % en comparación con la estimación térmica basada únicamente en la corriente. Ajuste el umbral de alarma del RTD entre 10 y 15 grados C por debajo del límite de la clase de aislamiento. Ajuste el umbral de disparo entre 5 y 10 grados C por debajo del límite.
Ejemplo práctico: Motor de bomba de 1,000 HP y 6.6 kV
Datos del motor: FLA es igual a 78 A, SF es igual a 1.15, LRA es igual a 468 A (6 veces FLA), tiempo de parada en frío es igual a 22 segundos, tiempo de parada en caliente es igual a 11 segundos.
Captación de sobrecarga: 1.25 veces 78 A es igual a 97.5 A (ajustado a 98 A).
Constante de tiempo térmica: el 80% de 22 segundos es igual a 17.6 segundos (establecido en 18 s).
Relación caliente/frío: 11 segundos divididos por 22 segundos es igual a 0.5.
Clase de disparo: Clase 20 (aplicación de bomba).
Dispositivo 50/51 — Ajustes de protección contra sobrecorriente
La protección contra sobrecorriente evita cortocircuitos y sobrecargas prolongadas. El dispositivo 50 proporciona un disparo instantáneo. El dispositivo 51 proporciona un disparo retardado según una curva de tiempo inversa.
Dispositivo 50: Captación instantánea de sobrecorriente
El elemento instantáneo debe funcionar ante cortocircuitos, pero permanecer estable durante el arranque del motor. La regla fundamental: ajustar el sensor de captación por encima de la corriente máxima asimétrica del rotor bloqueado.
Ajuste típico: de 1.5 a 2.0 veces la corriente del rotor bloqueado.
En motores alimentados por contactor, el Dispositivo 50 suele estar desactivado, ya que el contactor no puede interrumpir la corriente de cortocircuito. El fusible o el disyuntor aguas arriba se encargan de la interrupción de la falla. Si se utiliza el Dispositivo 50, un breve retardo de 50 a 100 milisegundos ayuda a evitar disparos intempestivos por desviación de CC durante el arranque.
EjemploMotor con LRA de 468 A. Captador del dispositivo 50: 1.7 veces 468 A es igual a 795.6 A (ajustado a 800 A primario). Con transformadores de corriente 100/5, el ajuste secundario es 800 dividido por 20 es igual a 40 A.
Dispositivo 51: Protección contra sobrecorriente temporizada/rotor bloqueado
El dispositivo 51 cumple dos funciones en la protección del motor: proporciona protección de respaldo contra sobrecarga y protección contra bloqueo del rotor (parada del motor).
Para la protección contra el bloqueo del rotor, ajuste el sensor entre 0.9 y 1.0 veces el LRA. Configure el retardo de tiempo más largo que el tiempo de aceleración normal, pero más corto que el tiempo de parada seguro. Una fórmula común es: el retardo de tiempo es igual al tiempo de aceleración del motor más un margen de 1 segundo, o el 80 % del tiempo de parada seguro, lo que sea menor.
Para la protección contra sobrecargas, ajuste la activación entre el 110 % y el 120 % de la corriente a plena carga (FLA) con una curva muy inversa o extremadamente inversa. Coordínese con el modelo térmico para que el Dispositivo 49 se active primero en caso de sobrecarga, y el Dispositivo 51 solo funcione si el modelo térmico falla.
Ejemplo práctico: Mismo motor de 1,000 CV
Dispositivo 50: La captación equivale a 800 A primarios (40 A secundarios en transformadores de corriente de 100/5). Retardo de tiempo: instantáneo (0 ms) o 50 ms si se producen disparos intempestivos.
Dispositivo 51 (rotor bloqueado): La captación equivale a 450 A primarios (0.96 veces LRA). El retardo de tiempo es de 8 segundos (el motor acelera en 6 segundos, el bloqueo seguro es de 11 segundos en caliente).
Dispositivo 51 (respaldo de sobrecarga): Captación igual a 90 A primarios (1.15 veces FLA). Curva: muy inversa, dial de tiempo 0.5.
Dispositivo 51N: Ajustes de protección contra fallas a tierra
La protección contra fallas a tierra detecta la ruptura del aislamiento entre los devanados de fase y tierra. La sensibilidad depende completamente de cómo esté conectado a tierra el neutro del sistema.
Detección de fallas a tierra según el tipo de conexión a tierra del sistema.
Para sistemas con conexión a tierra por resistencia: La corriente de falla a tierra se limita intencionalmente a 5 a 10 A. Ajuste el disparador del relé al 10 % o 20 % de la corriente nominal de la resistencia de puesta a tierra. Ajustes típicos: 1 a 2 A en el primario para una resistencia de 10 A.
Para sistemas con conexión a tierra sólida: la corriente de falla a tierra es igual a la corriente de falla de fase. Ajuste el punto de activación entre el 20 % y el 30 % de la corriente nominal a plena carga (FLA) del motor.
Para sistemas sin conexión a tierra: Una falla a tierra produce únicamente corriente capacitiva. Se requieren relés de falla a tierra sensibles y especializados. Los elementos 51N estándar podrían no detectar la falla.
Selección de retardo de tiempo
Para sistemas con conexión a tierra resistiva, utilice un retardo de tiempo definido de 0.5 a 2 segundos. Este retardo evita disparos intempestivos causados por sobretensiones transitorias o por el funcionamiento de los pararrayos durante la conmutación. Para sistemas con conexión a tierra sólida, lo habitual es un retardo más corto, de 0.1 a 0.3 segundos.
Conexión de secuencia cero frente a conexión residual
Los transformadores de corriente de secuencia cero (con equilibrio de núcleo) ofrecen la detección más sensible e inmune al ruido. Un transformador de corriente de ventana única rodea los tres conductores de fase. El relé solo detecta corriente de tierra desequilibrada.
La conexión residual suma las salidas secundarias de los transformadores de corriente trifásicos. Este método es menos sensible, ya que la desadaptación de los transformadores de corriente y la saturación durante el arranque generan una corriente residual falsa. Utilice la conexión residual únicamente cuando no sea práctico usar transformadores de corriente de secuencia cero.
Ejemplo práctico: Sistema con resistencia conectada a tierra, resistencia de 10 A.
Sistema: 6.6 kV, con conexión a tierra resistiva mediante una resistencia de puesta a tierra de 10 A.
Captación de falla a tierra: el 20% de 10 A equivale a 2 A primarios.
Retardo de tiempo: 0.5 segundos de tiempo definido.
TC: TC de fase 100/5 en conexión residual, o TC de secuencia cero 50/1 dedicada.
Configuración secundaria con 100/5 CT: 2 A primario dividido por 20 es igual a 0.1 A secundario.
Dispositivo 87M: Ajustes de protección diferencial del motor
La protección diferencial compara la corriente que entra al motor con la que sale. En condiciones normales, estas corrientes son iguales. Durante una falla interna, divergen y el relé se dispara instantáneamente.
Requisitos y colocación de CT
El dispositivo 87M requiere seis transformadores de corriente con relaciones idénticas: tres en el interruptor de alimentación y tres en la caja de bornes del neutro del motor. La precisión de los transformadores de corriente debe ser de clase 5P10 o superior. Estos transformadores deben estar específicamente emparejados para aplicaciones diferenciales, con características de excitación idénticas.
Pendiente mínima de recogida y sujeción
La corriente de activación mínima (corriente de funcionamiento) se ajusta para evitar disparos por desajuste y saturación normales del transformador de corriente. Ajuste típico: del 10 % al 20 % de la corriente a plena carga del motor.
La pendiente de restricción define la cantidad de corriente diferencial que tolera el relé durante fallas o arranques. El ajuste típico es del 30 % al 50 %. Una pendiente del 50 % significa que el relé requiere una corriente diferencial superior al 50 % de la corriente de paso para operar.
El punto de ruptura define dónde el relé pasa de una activación mínima fija a una restricción porcentual. Ajuste típico: de 0.5 a 1.0 veces la corriente a plena carga del motor.
Un elemento de ajuste alto instantáneo anula la restricción en caso de fallas internas graves. Ajuste típico: de 8 a 12 veces la corriente a plena carga (FLA).
Ejemplo práctico: Motor de 5,000 kW, 6.6 kV
Datos del motor: FLA es igual a 390 A, relación CT es igual a 400/5.
Captación mínima: el 15 % de 390 A equivale a 58.5 A primarios (ajustados a 60 A). Secundario: 60 dividido por 80 equivale a 0.75 A.
Pendiente de restricción: 40%.
Punto de ruptura: 1.0 veces FLA equivale a 390 A primarios.
Ajuste alto: 10 veces FLA equivale a 3,900 A primarios.
Verificación de sensibilidad: Para una falla bifásica en los terminales del motor, la corriente de falla mínima suele ser de 5,000 a 8,000 A. La sensibilidad es igual a 5,000 A dividido por 60 A, lo que da como resultado 83, superando con creces el requisito mínimo de 2.0.
Para escenarios de aplicación precisos y métodos de configuración estandarizados de protección diferencial del motor (87M), (consulte nuestra Guía de especificaciones para la protección diferencial de motores profesionales).
Dispositivos 46, 37, 27/59: Ajustes de protección adicionales
Además de las funciones básicas, varias protecciones adicionales mejoran la fiabilidad del motor.
Secuencia negativa / Desequilibrio de corriente (Dispositivo 46)
Un desequilibrio de voltaje de tan solo el 3.5 % produce una corriente de secuencia negativa de aproximadamente el 25 %, lo que provoca el sobrecalentamiento de las barras del rotor. Ajuste el dispositivo 46 a una corriente de secuencia negativa del 15 % al 25 %, con un retardo de tiempo de 5 a 10 segundos. Algunos relés aplican una característica I²t para el desequilibrio, similar a la sobrecarga térmica.
Baja corriente / Pérdida de carga (Dispositivo 37)
El dispositivo 37 detecta cavitación en la bomba, rotura de ejes o pérdida de carga. Ajuste la activación entre el 80 % y el 90 % de la corriente de funcionamiento normal. Configure el retardo de tiempo entre 5 y 10 segundos para evitar disparos durante caídas de carga normales. Esta protección es esencial para aplicaciones de bombas y cintas transportadoras.
Subtensión y sobretensión (Dispositivo 27/59)
Ajuste el sensor de subtensión al 80 % o 90 % de la tensión nominal con un retardo de 1 a 3 segundos. Esto evita daños por subtensión prolongada que aumenta la corriente del motor. Ajuste el sensor de sobretensión al 110 % de la tensión nominal. La sobretensión aumenta el flujo magnético y el calentamiento del núcleo.
Selección y verificación de la relación de TC
La relación de transformación de corriente es la base de todos los ajustes de relé. Una relación incorrecta provoca que todos los ajustes posteriores sean erróneos.
Dimensionamiento de la clasificación primaria de la TC
La corriente a plena carga (FLA) del motor debe estar entre el 50 % y el 100 % de la corriente primaria del transformador de corriente (TC). Si la FLA es inferior al 50 % de la corriente primaria del TC, el relé detecta una corriente secundaria baja y pierde resolución. Si la FLA supera el 100 % de la corriente primaria del TC, este se satura durante las sobrecargas.
EjemploMotor con una corriente a plena carga (FLA) de 78 A. Relaciones de transformador de corriente (CT) adecuadas: 100/5 (78 % de la corriente primaria) o 150/5 (52 % de la corriente primaria). Una relación CT de 200/5 situaría la FLA en solo el 39 % de la corriente primaria, lo cual es insuficiente.
Requisitos de la clase de precisión
Los transformadores de corriente de protección deben ser de clase 5P o 10P con un factor de limitación de precisión de 10 o 20. Para protección diferencial, utilice transformadores de corriente de clase 5P10 o superior. Los transformadores de corriente de medición (clase 0.5 o 1.0) no son adecuados para relés de protección, ya que se saturan a corrientes bajas.
Errores comunes en la tomografía computarizada y cómo detectarlos
Una planta de tratamiento de agua especificó transformadores de corriente (TC) de 200/5 para un motor de 180 A. Durante la puesta en marcha, el relé se programó para TC de 100/5, un simple error de entrada de datos. Durante seis meses, el relé solo detectó la mitad de la corriente real. Cuando una falla en un rodamiento provocó que el motor se sobrecargara a 220 A, el relé registró solo 110 A, muy por debajo del umbral de disparo. El motor se quemó antes de que alguien detectara el problema. 12,000 rebobinados12,000rewindandSe podrían haber evitado 8,000 llamadas de emergencia con una prueba de inyección primaria de cinco minutos.
Antes de la energización, verifique siempre la relación del transformador de corriente (TC) mediante una prueba de inyección primaria. Inyecte una corriente primaria conocida y confirme que el relé registra la lectura correcta en el lado secundario. Esta prueba toma menos de 10 minutos e identifica errores de relación, fallos de cableado y problemas de polaridad.
Verificación de coordinación de relés, interruptores y fusibles
La coordinación de la protección garantiza que el dispositivo más cercano a la falla se active primero. En el caso de la protección de motores, esto significa que el relé del motor se dispara antes que el interruptor del alimentador, que a su vez se dispara antes que el interruptor principal.
Representación gráfica de la curva tiempo-corriente
Represente gráficamente las siguientes curvas en un mismo gráfico logarítmico doble: límite térmico del motor (en caliente y en frío), curva del relé del Dispositivo 49, curva del relé del Dispositivo 51, característica del fusible o disyuntor y curva del disyuntor del alimentador aguas arriba. Las curvas del relé del motor deben estar por debajo del límite térmico del motor y de la curva del disyuntor aguas arriba en todos los niveles de corriente.
Márgenes de selectividad
Mantenga un margen de tiempo mínimo de 0.3 a 0.4 segundos entre el relé del motor y el interruptor aguas arriba con la corriente de falla máxima. Este margen tiene en cuenta el tiempo de operación del interruptor, el tiempo de procesamiento del relé y los efectos de saturación del transformador de corriente.
Verificación de coordinación de tipo 2
Para motores alimentados por contactor, verifique la coordinación de tipo 2. El fusible o disyuntor debe eliminar las fallas de cortocircuito antes de que el contactor intente interrumpir. El contactor y el relé de sobrecarga deben sobrevivir a la falla sin sufrir daños. Compare la corriente de ruptura del contactor (I²t) con la corriente de ruptura total del fusible (I²t). Si la corriente de ruptura del fusible (I²t) es menor que la corriente de ruptura del contactor (I²t), se logra la coordinación de tipo 2.
Casos especiales: Motores alimentados por variador de frecuencia y de arranque suave.
Los métodos modernos de arranque de motores modifican los requisitos de protección. Un relé configurado para arranque directo no será adecuado para un motor alimentado por un variador de frecuencia.
Cómo cambia el arranque del variador de frecuencia (VFD) los requisitos de relé
Un variador de frecuencia limita la corriente de arranque a entre 1.0 y 1.5 veces la corriente nominal a plena carga (FLA), en comparación con las 5 a 7 veces que se utiliza para el arranque directo (DOL). Esto modifica sustancialmente la protección contra sobrecorriente. El punto de activación instantáneo del dispositivo 50, configurado en 1.7 veces la corriente nominal a baja carga (LRA) para aplicaciones DOL, ahora puede ser entre 8 y 10 veces superior al necesario.
Durante una falla a tierra que se desarrolla dentro del motor, un ajuste inadecuado del Dispositivo 50 retrasa la eliminación de la falla hasta que esta se agrava. Una planta petroquímica aprendió esto al agregar un variador de frecuencia (VFD) a un compresor de 1,500 HP. El ajuste original del Dispositivo 50 de 1,500 A, basado en la corriente del rotor bloqueado por desconexión directa (DOL), era ahora 7.5 veces mayor de lo necesario. Una falla a tierra en desarrollo no se eliminaba hasta que se convertía en una falla entre fases. La planta ahora utiliza protección específica para VFD con el Dispositivo 50 ajustado entre 2.5 y 3.0 veces la corriente a plena carga (FLA).
En motores alimentados por variadores de frecuencia (VFD), el propio VFD proporciona protección contra sobrecargas mediante su modelo térmico. El relé externo actúa como respaldo y ofrece la protección que el VFD no puede brindar, como la protección contra fallas diferenciales y a tierra. Es fundamental coordinar la curva térmica del VFD con la del relé externo para evitar que ambos dispositivos se disparen ante el mismo evento.
Para obtener estrategias de mitigación de armónicos en aplicaciones VFD, consulte nuestra Guía de calidad de energía para variadores de frecuencia.
Integración de la protección del arrancador suave
Los arrancadores suaves de media tensión limitan la corriente de arranque a entre 3 y 4 veces la corriente a plena carga (FLA). La protección integrada en los arrancadores suaves modernos incluye protección electrónica contra sobrecarga, bloqueo del rotor y desequilibrio de corriente. Al usar la protección integrada del arrancador suave, configure el relé externo únicamente como respaldo. Ajuste la activación del respaldo entre el 110 % y el 120 % del ajuste de sobrecarga del arrancador suave.
Para una correspondencia de parámetros detallada y selección de aplicaciones industriales de arrancadores suaves de media tensión, (consulte nuestra Guía de selección de arrancadores suaves de media tensión).
Errores comunes en la configuración de relés
La mayoría de las fallas en la protección del motor en condiciones reales se deben a tres errores de configuración.
Error 1: Utilizar el factor de servicio actual como FLA
Como se ilustra en el ejemplo de la planta de cemento, usar 1.15 veces la corriente a plena carga (FLA) como base para el cálculo de la corriente de arranque genera un error del 15 %. El motor puede sobrecargarse continuamente sin que se active la protección. Utilice siempre la corriente a plena carga (FLA) real indicada en la placa de características como valor base.
Error 2: Desajuste en la relación CT
La programación incorrecta de la relación de transformación del relé es el error de puesta en servicio más común. Esto produce ajustes que difieren en el factor de error de la relación. Un error de relación de 2:1 significa que el relé no detecta el 50 % de las sobrecargas. Las pruebas de inyección primaria lo detectan en cuestión de minutos.
Error 3: Ignorar el tiempo de aceleración del motor
Un motor de bomba con alta inercia puede tardar 15 segundos en alcanzar su velocidad máxima. Si el temporizador de rotor bloqueado está configurado en 8 segundos, el relé se activa en cada arranque normal. Verifique siempre el tiempo de aceleración bajo condiciones de carga reales antes de configurar el temporizador de bloqueo.
Error 4: El relé de falla a tierra es más sensible que el alimentador.
En sistemas con puesta a tierra resistiva, el relé de falla a tierra del motor debe ser más sensible que el relé de falla a tierra del alimentador. Si el alimentador está configurado a 5 A y el motor a 10 A, el alimentador desconecta todo el bus ante una sola falla del motor. Ajuste la protección contra fallas a tierra del motor entre el 10 % y el 20 % de la configuración del alimentador.
Error 5: Configurar el dispositivo 50 demasiado cerca de la corriente de entrada.
Si el dispositivo 50 está configurado a 1.5 veces LRA, pero la corriente de irrupción asimétrica real alcanza 1.6 veces LRA, el relé se dispara en cada arranque. Utilice un margen mínimo de 1.7 veces LRA o añada un retardo de 50 a 100 ms.
Lista de verificación y puesta en marcha
Antes de poner en marcha cualquier motor con la nueva configuración del relé, complete los siguientes pasos de verificación.
Comprobaciones previas a la energización
Verifique que todos los datos de la placa de características coincidan con la configuración del relé. Confirme que las relaciones de los transformadores de corriente (TC) se hayan introducido correctamente. Compruebe la polaridad de los TC mediante una prueba de conmutación o inyección primaria. Verifique que el cableado coincida con el diagrama unifilar. Confirme que la tensión de alimentación de control coincida con los requisitos del relé.
Pruebas de inyección primaria
Inyecte una corriente conocida a través del circuito primario del transformador de corriente y verifique las lecturas del relé. Realice pruebas al 25%, 50%, 100% y 200% de la corriente a plena carga (FLA). Confirme que el sensor de sobrecarga funcione dentro del 5% del valor establecido. Pruebe la sobrecorriente instantánea al 150% de la corriente de activación. Pruebe el elemento de falla a tierra con una corriente de secuencia cero simulada.
Verificación de coordinación
Grafique las curvas de corriente-tiempo y verifique los márgenes de selectividad. Confirme que las curvas de los relés del motor se encuentren por debajo de los límites térmicos del motor en todos los puntos. Verifique que las curvas del interruptor aguas arriba proporcionen un margen de coordinación adecuado. Documente todos los ajustes y resultados de las pruebas para futuras consultas.
Requisitos de Documentación
Mantenga una hoja de configuración de relés para cada motor. Registre los datos de la placa de características, las relaciones de transformadores de corriente, la configuración de todos los elementos de protección, los resultados de las pruebas y la fecha de puesta en servicio. Actualice la hoja cada vez que se modifique la configuración. Esta documentación es esencial para la resolución de problemas y el mantenimiento futuros.
Preguntas frecuentes
¿Cómo convierto la corriente primaria en ajustes secundarios del relé?
Divida la corriente primaria entre la relación del transformador de corriente (TC). Para un TC de 100/5 (relación de 20), una corriente primaria de 100 A equivale a una secundaria de 5 A. Una corriente primaria de 125 A equivale a una secundaria de 6.25 A. Verifique siempre si el relé requiere valores en amperios secundarios o en unidades de corriente.
¿Cuál es la diferencia entre el dispositivo 49 y el dispositivo 51?
El dispositivo 49 es un modelo térmico que simula el calentamiento y enfriamiento del motor. Se activa ante sobrecargas sostenidas, pero permite la corriente de arranque normal. El dispositivo 51 es un elemento de sobrecorriente temporizada que sigue una curva de tiempo inverso fija. En aplicaciones de motores, el dispositivo 51 suele configurarse como protección de rotor bloqueado con un retardo de tiempo definido, mientras que el dispositivo 49 gestiona las sobrecargas.
¿Debo desactivar el dispositivo 50 en los motores alimentados por contactor?
Sí, en la mayoría de los casos. Los contactores de vacío no pueden interrumpir la corriente de cortocircuito. Si el Dispositivo 50 se dispara, el contactor intenta abrirse bajo corriente de falla y puede soldarse o explotar. El fusible o el interruptor aguas arriba deben eliminar las fallas de cortocircuito. El Dispositivo 50 es apropiado solo cuando un interruptor automático (no un contactor) proporciona la función de conmutación.
¿Cómo afecta la temperatura ambiente a la configuración de los relés?
Las altas temperaturas ambiente reducen la capacidad de refrigeración del motor. Si el motor está diseñado para una temperatura ambiente de 40 °C, pero funciona a 55 °C, es posible que sea necesario ajustar el modelo térmico. Algunos relés ofrecen compensación de temperatura ambiente. Como alternativa, se puede reducir la activación de la sobrecarga entre un 5 % y un 10 % por cada 10 °C por encima de la temperatura ambiente nominal.
¿Puede una misma configuración de relé funcionar para varios motores?
No. Cada motor tiene valores únicos de FLA, LRA, constantes de tiempo térmico y tiempo de aceleración. Usar la misma configuración para diferentes motores garantiza que algunos no estén suficientemente protegidos y que otros se disparen innecesariamente. Calcule siempre la configuración individualmente para cada motor, incluso si parecen similares.
Conclusión
El cálculo de los ajustes del relé de protección del motor requiere una atención metódica a los datos del motor, las relaciones de transformación de los transformadores de corriente (TC) y las características del sistema. La cadena de protección es tan fuerte como su ajuste más débil. Un modelo térmico correcto con una relación de transformación de TC incorrecta resulta inútil. Un ajuste perfecto de sobrecorriente instantánea sin tener en cuenta el tiempo de aceleración provoca disparos intempestivos.
La clave está en la verificación. Cada ajuste debe compararse con los datos del motor, probarse con la inyección primaria y confirmarse con las curvas de coordinación tiempo-corriente. Los 10 minutos dedicados a la prueba de la inyección primaria evitan la reparación de emergencia de 20 000 dólares que se produce tras un error no detectado en la relación CT.
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Para conocer las reglas de selección de tipo científico y los estándares de configuración de parámetros precisos de los relés de sobrecarga térmica de motores de media tensión, (consulte nuestra Guía de selección y configuración de relés de sobrecarga térmica).
