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Disparo de la 46 en motores: causas y diagnóstico

ANSI 46

Por qué dispara la secuencia negativa 46 de un motor: fase abierta, desbalance de tensión, rotación mal ajustada, CT intercambiados o falla en el estator.

Por Shadai García, ingeniero electricista, fundador y CEO de Tiza Group. Revisado por el equipo de ingeniería de Tiza Group · .

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Secuencia negativa 46: característica I2²·t = K. Conexión, característica de operación e IEC 61850. Ilustrativo: los valores reales salen del estudio de ajustes.
Respuesta corta

La 46 de un motor mide la corriente de secuencia negativa, que calienta el rotor con corrientes al doble de la frecuencia de la red. Como la impedancia de secuencia negativa del motor es baja, un desbalance de tensión pequeño produce un desbalance de corriente varias veces mayor. Cuando dispara, lo más común es una fase abierta aguas arriba, un desbalance de la red mayor que el previsto o un error de conexión o de ajuste de la rotación de fases y de los CT.

Síntoma

El relé de protección de un motor dispara por desbalance, secuencia negativa o pérdida de fase (según el fabricante, 46, unbalance, current unbalance o phase loss). El motor se revisa y no tiene daño visible. A veces el disparo se repite en un horario, al arrancar otro motor grande o en todos los motores de la misma barra a la vez.

La protección de secuencia negativa 46 existe porque la corriente de secuencia negativa crea en el entrehierro un campo que gira en sentido contrario al rotor. Ese campo induce en las barras del rotor corrientes cercanas al doble de la frecuencia de la red, que por efecto pelicular encuentran una resistencia mayor y calientan el rotor mucho más que la misma corriente de secuencia positiva. Por eso muchos modelos térmicos de motor ponderan la secuencia negativa con un factor mayor que la positiva, como se explica en sobrecarga térmica 49.

La otra particularidad del motor es su impedancia de secuencia negativa, parecida a la de rotor bloqueado y mucho menor que la que presenta en marcha a la secuencia positiva. Por eso el motor amplifica el desbalance: un desbalance de tensión pequeño en la barra se convierte en un desbalance de corriente varias veces mayor. Un disparo de la 46 no significa que el motor esté dañado; significa que su alimentación no es simétrica, y la tarea es encontrar por qué.

Causas posibles, de la más a la menos probable

CausaPor qué ocurreQué la delata
Fase abierta aguas arribaFusible fundido, polo del contactor o del interruptor que no cerró, borne quemado, conductor rotoUna corriente casi en cero y las otras dos altas y opuestas
Desbalance de tensión de la redCargas monofásicas, transformador con una toma distinta por fase, conexiones de alta resistenciaCorrientes desbalanceadas en todos los motores de la barra
Rotación de fases mal ajustada o CT intercambiadosError en la puesta en servicio o tras cambiar el cableadoI2 alta con carga balanceada desde la energización
Relación o conexión de CT distinta entre fasesCT de otra relación, toma equivocada, borne flojoUna corriente sistemáticamente distinta con el motor sano
Falla en el estatorCortocircuito entre espiras o entre fases incipienteDesbalance que aumenta con el tiempo; puede ir con disparo de tierra o diferencial
Falla externa o recierre monopolar cercanoSecuencia negativa transitoria en la redDisparo coincidente con una falla en la red
Ajuste sensible para la red realArranque por debajo del desbalance normal del sitioDisparos en horas de carga desbalanceada, sin otra anomalía

Qué revisar primero

  1. Corrientes y tensiones de las tres fases en el registro del relé en el momento del disparo, en magnitud y ángulo. Calcule I2/I1 y V2/V1.
  2. Comparación con otros motores de la misma barra. Si todos ven desbalance, la causa está en la alimentación; si solo uno, está en su circuito o en el motor.
  3. Fusibles, contactor e interruptor del arrancador: estado de cada polo, bornes y conexiones. Una termografía con carga ubica conexiones de alta resistencia.
  4. Ajuste de rotación de fases del relé y conexión de los CT, sobre todo si el motor es nuevo o se intervino.
  5. Tensión de la red en la barra del motor, con un registrador, durante varios días si el disparo es esporádico.
Primer descarte de un disparo de la 46 en un motor
  • ¿Una de las tres corrientes estaba cerca de cero?
    • SíFase abierta: fusible, polo del contactor o del interruptor, borne o conductor
    • No¿Otros motores de la misma barra registran desbalance?
      • SíDesbalance de tensión de la red: mida la tensión en la barra
      • No¿El desbalance aparece con carga balanceada desde la puesta en servicio?
        • SíRotación de fases mal ajustada o CT intercambiados
        • NoRevise el circuito del motor y el estator: conexión, CT o falla incipiente

Cómo se confirma

Cómo evitar que se repita

  • Ajuste de la 46 con el desbalance real del sitio y con la capacidad del motor que indica su fabricante, dentro de un estudio que considere la red.
  • Monitoreo del desbalance de tensión en barras con muchos motores, con alarma antes del disparo.
  • Mantenimiento de arrancadores: fusibles, polos del contactor y bornes, con termografía periódica.
  • Verificación de rotación y CT en la puesta en servicio con el motor en marcha y carga conocida.
  • Revisión de la distribución de cargas monofásicas y de las tomas del transformador que alimenta la barra.

Qué no hacer

  • No subir el arranque de la 46 ni deshabilitarla para que el motor siga en servicio: una fase abierta lo dañará sin aviso.
  • No rearrancar un motor que disparó por pérdida de fase sin revisar fusibles y polos.
  • No cambiar el ajuste de rotación sin verificar la rotación física del motor.
  • No confiar solo en la sobrecarga 49 si el modelo térmico no pondera la secuencia negativa.

Cuándo llamarnos

Si la 46 de sus motores dispara y no está claro por qué, envíenos los eventos y los registros del relé: le cotizamos el análisis del disparo. Nuestro equipo revisa los ajustes de desbalance, el modelo térmico y la rotación con la configuración remota de relés en las principales marcas; si hay que probar el motor o medir la red, lo hacemos con las pruebas a motores y el estudio de calidad de potencia. Escríbanos.

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Referencias

  • IEEE C37.96, Guide for AC Motor Protection.
  • IEC 60034-1, máquinas eléctricas rotativas: características asignadas y de funcionamiento.
  • NEMA MG 1, Motors and Generators.
  • Blackburn y Domin, Protective Relaying: Principles and Applications.

Preguntas frecuentes

¿Por qué dispara la 46 si el motor está bien?

Porque la 46 protege al motor de lo que pasa en su alimentación: una fase abierta, un desbalance de tensión de la red o una conexión invertida. El motor puede estar sano y aun así recibir corrientes desbalanceadas que lo calentarían. La pregunta es de dónde viene la secuencia negativa, y casi siempre viene de afuera del motor.

¿Un desbalance de tensión pequeño puede hacer disparar la 46?

Sí. La impedancia del motor para la secuencia negativa es parecida a la de rotor bloqueado, mucho menor que la de marcha normal. Por eso un desbalance de tensión de pocas unidades porcentuales produce un desbalance de corriente varias veces mayor. El límite admisible de cada motor lo da su fabricante con referencia a normas como IEC 60034-1 o NEMA MG 1.

¿Qué pasa si un motor pierde una fase en marcha?

Si la carga lo permite, sigue girando con dos fases y toma una corriente mucho mayor por ellas, con secuencia negativa alta que calienta el rotor. Sin una protección de desbalance o de pérdida de fase adecuada, el motor se sobrecalienta en poco tiempo. Al intentar arrancar con una fase abierta, no arranca y queda con corriente de rotor bloqueado.

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