Inyectores de Corriente Primaria E.L.M.-1500, E.L.M.-2500, y E.L.M.-12-KA

      La inyección de corriente primaria es usada para multitud de aplicaciones eléctricas, la más frecuente es para conocer la respuesta de un aparato eléctrico de protección ante una determinada magnitud de corriente con objeto de producir un disparo de prueba o para realizar un ensayo de calentamiento de sus polos. Los inyectores de corriente primaria pueden ser usados para la medida de impedancias de valores muy bajos, también para ajustar la corriente en los relés de protección de interruptores automáticos de baja, media, y alta tensión, para evaluar la relación de transformación de transformadores de intensidad, y mucho más. La misión de los inyectores de corriente primaria es generar corrientes débiles o de elevada magnitud, en el rango de pocos miliamperios hasta decenas de miles de amperios, para ajuste y prueba de circuitos y aparatos eléctricos, empleando una tensión muy segura generada por el inyector, inferior a 8 voltios AC (Corriente Alterna). Son especialmente útiles para evaluar la jaula de ardilla en los inducidos o ejes de los motores, cuando se pretende comprobar la presencia o ausencia de barras rotas o con conexiones flojas, para lo cual se requieren altas intensidades de corriente. La corriente total de nuestros inyectores se puede ampliar con un Boster de refuerzo que es controlado desde cualquiera de las unidades de control para duplicar la corriente disponible. Nuestra capacidad actual de fabricación de inyectores de corriente primaria alcanza hasta 200 Kilo Amperios nominales, para realizar las pruebas más exigentes en embarrados y aparamenta eléctrica.

                            

     

      A diferencia de la mayoría de inyectores existentes en el mercado, nuestros equipos de inyección de corriente primaria han sido diseñados basandonos en nuestra propia experiencia en el laboratorio y en campo, empleando en su fabricación la máxima robustez para entregar la corriente de forma nominal, es decir, a diferencia de los que existentes, nuestros intrumentos pueden soportar la corriente máxima de diseño indefinidamente, esto es especialmente útil para realizar ensayos de calentamiento de tiempo indefinido, o para probar las protecciones de largo retardo en aparatos de gran calibre. La gran ventaja de los Inyectores de Corriente que fabricamos, sobre los demás fabricantes del mercado, es un precio muy competitivo.

 

                     

 

      Montajes Alhama S.L.U. fabrica de serie tres modelos de inyectores de corriente primaria, además de tres Boster esclavos que pueden ser conectados a la unidad de control para duplicar la corriente máxima, con objeto de cubrir un amplio rango de intensidades. El modelo básico es el E.L.M.-1500, se trata de un inyector de corriente primaría para trabajo de laboratorio y de campo, con capacidad para generar desde 0,01 A AC hasta 1.500 A AC, ideal para pruebas en embarrados y protecciones hasta 1.000 amperios. El modelo E.L.M.-2500 es un inyector con capacidad para generar desde 1 A AC hasta 2.500 A AC, adecuado para pruebas de embarrados y protecciones hasta 2.000 amperios. Por último, tenemos el modelo E.L.M.-12-KA, se trata de un instrumento muy robusto para trabajo pesado en laboratorio o en campo, que dispone de la potencia necesaria para generar desde 10 A AC hasta 12.000 A AC nominales, con posibilidad de mantener una corriente de pico de 24.000 A AC durante diez segundos, para realizar ensayos de disparo instantáneo de interruptores de gran intensidad, y pruebas de cortocircuito en embarrados de potencia, este inyector es adecuado para pruebas de protecciones hasta 6.300 amperios.

      Cuando se conectan los Boster esclavos a cualquiera de las unidades de control, la capacidad de corriente de los inyectores se duplica, pudiendo generar de forma permanente el 200 % de corriente. Los tres modelos de inyectores disponen de una variante trifásica para realizar ensayos en aparatos eléctricos que requieren de control del ángulo de corriente. Cada modelo de inyector se entrega con cables conductores de gran sección y de muy alta flexibilidad con aislamiento de silicona, de tres metros de longitud y conectores específicos para realizar las conexiones, en opción podemos suministrar cualquier longitud de cables para conectar los equipos eléctricos que se pretendan ensayar. Los tres modelos de inyectores de corriente también pueden ser fabricados en opción para generar CC (Corriente Continua) a su salida, para realizar pruebas en protecciones para motores de CC. Todos los equipos de inyección primaria son sencillos de transportar y de manejar por una sola persona, el modelo de mayor corriente E.L.M.-12-KA dispone de ruedas macizas de nylon y asas robustas para un cómodo uso. 

 

 

      La prueba de inyección de corriente se realiza inyectando una corriente controlada que circula por cada polo de potencia del aparato bajo ensayo, y también se puede realizar en dos polos, en tres polos, o en cuatro polos a la vez, conexionándolos en serie o en paralelo con la unidad de control. En las variantes con inyección de corriente trifásica se conectan al mismo tiempo a la unidad de control los tres polos de potencia de los aparatos bajo ensayo. En comparación con otros métodos de ensayo para probar o medir los polos de potencia de los aparatos eléctricos, los ensayos por inyección de corriente primaria son sencillos de realizar, rápidos, económicos, y seguros porque emplean una tensión muy pequeña para realizar el ensayo, por lo tanto, no se necesita ninguna cualificación para realizar las pruebas.

      Los inyectores de corriente primaria se emplean en multitud de aplicaciones donde se requieren corrientes para pruebas y ensayos, sin que dichas corrientes sean proporcionadas por la fuente del circuito eléctrico de la propia instalación. Por ejemplo, si quisiéramos probar la protección contra sobrecarga de corriente del motor eléctrico de una electrobomba sumergida en un pozo, primero necesitaríamos poner el motor en sobrecarga, cosa difícil de realizar si la parte hidráulica no se puede modificar, la única posibilidad consistiría en arrancar el motor con solo dos de las tres fases, lo cual podría quemar el devanado eléctrico del motor si la protección contra sobrecarga de corriente se encuentra desajustada o no funciona. Con un inyector de corriente primaria podemos generar la corriente necesaria para probar la protección contra sobrecarga de corriente sin necesidad de arrancar el motor de la electrobomba.      

 

      La principal aplicación de los inyectores de corriente primaria consiste en verificar el funcionamiento de los interruptores de protección magneto térmica, por ejemplo, los interruptores de protección general de Baja Tensión de los transformadores. El ensayo se realiza inyectando en los polos del interruptor una intensidad de corriente en ascenso hasta que es superado el humbral de ajuste y se produce el disparo de éste. Las pruebas de ensayo para los interruptores automáticos de protección contra sobrecarga de corriente son tres, la primera es la prueba de "largo retardo", realizado generalmente con una intensidad de 1,2 X In (Intensidad nominal) del interruptor, para probar la curva de disparo "I*xT" (Intensidad x Tiempo) de funcionamiento del interruptor frente a sobrecargas de intensidad similares al arranque de motores o puesta en funcionamiento de transformadores. La segunda es la prueba de "corto retardo", realizado a una intensidad comprendida entre 1,5 y 2 X In del interruptor, para probar el funcionamiento de la protección contra las sobrecargas de intensidad bruscas producidas por defectos en la instalación, o arranques de tiempo excesivo. La tercera es la prueba de "disparo instantáneo" del interruptor, realizado con una intensidad comprendida entre 2 y 6 X In, para ensayar el funcionamiento de la protección contra los defectos de las sobrecargas de intensidad producidas por los cortocircuitos.     

      Curvas de disparo de interruptores automaticos magneto termicos (izquierda), y curvas de disparo de interruptores automáticos Schneider Eléctric con centralita Micrologic 2.0 (derecha) 

                                  

 

      Por ejemplo, para un interruptor de protección de BT (Baja Tensión) de un transformador de 1.250 KVA con tensión de salida de 400 V AC, se necesita un interruptor general de protección de Baja Tensión de: 1.250.000 VA / (400 V X √³) = 1.804,27 A, el escalón del calibre normalizado que cubre dicha corriente es 2.000 A. Para realizar el ensayo de este interruptor con el fin de garantizar que la protección efectiva del interruptor funciona correctamente necesitaremos hacer un ensayo inyectando una intensidad de corriente AC de 1,2 X In = 2.400 A, para probar la protección de "largo retardo". Del mismo modo, para probar la protección de "corto retardo" del mismo interruptor, hay que realizar un ensayo inyectando a sus polos una intensidad de 2 X In = 4.000 A. Por último, para ensayar la protección contra los defectos producidos por los "cortocircuitos", tenemos que hacer circular por los polos del interruptor una intensidad que depende del ajuste de corto retardo del interruptor, de entre 2 y 6 X In = 4.000 - 12.000 A. Los tiempos de disparo del interruptor para estas intensidades deben coincidir con los de las curvas de disparo mostradas en las tablas de características I*T del fabricante del interruptor, sin exceder dichos tiempos para cada una de las intensidades. El exceso de tiempo de disparo, o la ausencia de disparo, en uno de los ensayos, deber ser considerado como rechazo del objeto bajo ensayo, en este caso el interruptor que se está probando, deberá ser reparado si ello es posible, o sustituido por uno nuevo si su reparación no es posible, para garantizar la protección efectiva, en nuestro ejemplo, del transformador.         

      Cuando se produce un disparo de un interruptor automático causado por un cortocircuito, la superficie de los polos del interruptor de protección pueden quedar afectados por la elevada corriente de defecto que los atraviesa, reduciendo la calidad de la conexión del aparato, esto provoca que posteriormente los polos del aparato se calienten en exceso durante el funcionamiento normal, lo cual puede producir el disparo del interruptor, que no es causado por la corriente térmica ajustada, sino por defecto del interruptor.

      Del mismo modo, que para los contactores, podemos calcular la impedancia de paso de los interruptores automáticos despues de una apertura provocada por la corriente de defecto ocasionada por un cortocircuito. La medida se realiza cerrando el contactor o el interruptor sin potencia y mididiendo la tensión en bornes cuando éstos son atravesados por la corriente generada mediante el inyector de corriente primaria, y realizando el cálculo según la ley de Ohm (Z = V / I), el resultado se debe comparar con los datos mostrados en las hojas de características del fabricante, una desviación superior al 20 % significa que los polos del contactor o interruptor disiparan una magnitud de energía eléctrica inadmisible, generando alta temperatura y riesgo elécrico durante el funcionamiento. 

      Las siguientes tablas muestran la potencia disipada por polo en interruptores automáticos Schneide Electric, desde 80 A hasta 630 A. En los interruptores de los demás fabricantes la potencia disipada por polo es similar. En interruptores de gran calibre los defectos de conexión provocados por aumentos de la resistencia en el contacto de los polos debidos a la apertura del interruptor bajo condiciones de "cortocircuito", incrementan la resistencia y con ello la potencia disipada por polo en el interruptor aumenta de forma exponencial.

 

      Se da por hecho que los interruptores generales de gran intensidad siempre se encuentran en buen estado porque núnca o casi núnca disparan, sin embargo, esta premisa será cierta si se realizan ensayos de rutina para verificar el correcto funcionamiento de los interruptores, sobre todo a los interruptores antiguos o con muchas horas de funcionamiento, pues éstos representan la protección de mayor importancia. Del mismo modo, a los interruptores que han soportado cortocircuitos de elevada magnitud, como quemados de motores de gran potencia, y cortocircuitos en acometidas o embarrados, se les debe realizar inmediatamente despues del evento un ensayo tras producirse este tipo de sobrecargas, con objeto de verificar el correcto estado de resistencia de paso de sus polos. Todos los defectos de sobrecargas y cortocircuitos soportados por los interruptores de protección generan "alteraciones" en la superficie de los contactos de potencia del interruptor que son "acumulativas". Si los mismos interruptores continúan soportando intensidades elevadas de forma continuada tras un cortocircuito, la instalación podría estar en riesgo sin que se sepa, o incluso puede originarse un siniestro.

      Puede ser casualidad o falta de mantenimiento por no realizar pruebas de rutina para evaluar la protección, resulta que en los interruptores de protección de MT (Media Tensión) que hemos "probado" nosotros, en el 80 % de los mismos las protecciones se encontraban con defectos que impedian su funcionamiento, y en otros casos simplemente no funcionaban. Las causas son diversas como, fallo o avería de la centralita de protección, gripado de la relojería, bobina de disparo atascada y en otros casos quemada, defectos en los enclavamientos, suciedad general, humedades generadas por el ozono y las DP (Descargas Parciales), como principales causas. Al igual que en los interruptores generales de gran intensidad de Baja Tensión, la protección general de MT es incluso más importante, y nunca o rara vez se realizan ensayos para verificar su funcionamiento, debido a que, para realizar este tipo de pruebas se ha de parar toda la instalación y dejar sin servicio eléctrico a toda la industria que alimenta el centro de transformación. 

      En la imagen siguiente podemos ver un ejemplo de las consecuencias producidas por el defecto de conexión de la protección general de Alta Tensión Schneider, causado por resistencia elevada de conexión en los polos del interruptor. Estos aparatos funcionaban como protección de un CT (Centro de Transformación) donde se encontraban instalados tres transformadores de 1.000 KVA de poterncia, que quedaron calcinados por el fuego.

 

      Vista de las consecuencias de un defecto de conexión en los polos de un Interruptor magnetotérmico de Protección General de Baja Tensión Siemens de 3.200 A que protegía a un transformador de 2.000 KVA.

 

      Imagen correspondiente a un siniestro producido por defecto de conexión causado por resistencia elevada de paso en los polos de un interruptor automático de Protección General de Baja Tensión ABB de 2.500 A, que protegía a un transformadore de 1.250 KVA de potencia, el cual también quedo destruido por el fuego.

 

      Para evitar desastres como los mostrados anteriormente se deben realizar pruebas de rutina a las protecciones generales de Baja Tensión, y de Media Tensión, solo de este modo podremos conocer si una protección actuara adecuadamente en presencia de un defecto por sobrecarga de corriente o cortocircuito, "despejando" dichos defectos con la apertura del circuito que dichas protecciones pretenden proteger. Las pruebas de las protecciones contra defectos de carga o cortocircuitos solo se pueden garantizar mediante ensayos de las protecciones con inyectores de corriente primaria.

      Los inyectores de corriente primaria también pueden ser utilizados como medidores de impedancia de los contactos de potencia en los aparatos eléctricos como contactores, interruptores, automáticos, relés, filtros, etc. haciendo pasar una determinada corriente por sus polos y midiendo la tensión entre sus bornes. Los fabricantes de aparamenta eléctrica muestran en sus hojas de características la impedancia "Z" en ohmios que ofrecen los polos del aparato al paso de la corriente nominal, por ejemplo, un contactor de 400 A del fabricante Schneider Electric muestra en sus hojas de características una impedancia de 0,26 mOmios a 20 ºC cuando sus polos son atravesados por una corriente ith de 500 A AC a 50 Hz. Si desconectamos la potencia de los polos y cerramos el contactor accionando su bobina, y hacemos circular una corriente de 500 A AC por sus polos mediante el inyector de corriente primaria, podemos medir a continuación la tensión entre sus bornes y realizar el cálculo de la impedancia según la ley de ohm Z=V / I, para obtener la impedancia real de los polos,.Con esta medida podemos averiguar el estado real de la calidad o desgaste de los polos del contactor, interruptor, relé, etc., para conocer si el aparato eléctrico ensayado puede continuar operando o hay que sustituirlo.

      Evaluación de barras partidas en la jaula de los rotores, Gracias a la elevada magnitud de corriente que pueden proporcionar de forma constante los inyectores de corriente primaria modelos E.L.M.-1500, E.L.M.-2500, y el E.L.M.-12-KA, los mismos puede ser utilizados como analizadores para verificar la calidad del estado en las barras y sus conexiones en la jaula de ardilla en los rotores de los motores eléctricos de cualquier potencia, con la ayuda de una cámara termo gráfica de alta resolución para detectar barras cortadas o conexiones deficientes. El ensayo se realiza inyectando una corriente elevada entre los extremos del rotor del motor, de una magnitud proporcional a la corriente del devanado del motor, y verificando con la cámara termo gráfica que el calentamiento de las barras se produce por igual en todas ellas. Cuando se inyecta una elevada corriente entre los aros de puesta en cortocircuito en los extremos del rotor, las barras cortadas o con conexión deficiente se calentaran por desigual, lo que implica temperaturas diferentes en comparación con las demás barras que estan sanas, estas diferencias de temperatura pueden ser detectadas fácilmente mediante una cámara termo gráfica de alta resolución. La inspección visual de las barras o la medida de su resistencia con micro óhmetros resulta inútil, porque la resistencia en "CC" (corriente continua) que presentan todas las barras conectadas en cortocircuito, se encuentra fuera del alcance en corriente de los micro óhmetros, incluidos los de alta intensidad. La inspección visual tampoco es útil porque las conexiones deficientes de las barras solo se manifiestan con el rotor montado en el motor, cuando el mismo efectúa el arranque, o si la deficiencia de conexión es severa también se manifestara durante la operación normal del motor.

 

      Forma de conectar un inyector de corriente primaria para detectar barras cortadas o con soldaduras flojas en la jaula de ardilla de los motores eléctricos, la corriente a inyectar dependerá de la potencia del inducido del motor que se pretenda evaluar.

 

      En ocasiones nos encontramos con la necesidad de conocer el valor exacto en Henrios de una inductancia, por ejemplo, para calcular un filtro o para conocer si el que tememos funciona adecuadamente, dicho valor de inductancia solo es posible obtenerlo si el medidor tiene capacidad para hacer circular por la inductancia, su intensidad nominal. Por ejemplo, si tenemos una inductancia trifásica para una corriente de 180 A para conectarla en serie con un condensador como medio para desintonizar el condensador y evitar la resonancia con armónicos, deberemos hacer circular por las bobinas de dicha inductancia una corriente de 180 A, de lo contrario el valor de Henrios medidos con aparatos convencionales no será real. El valor "real" de inductancia en Henrios de las inductancias industriales no puede ser medido con exactitud por ningún aparato de medida (Inductametro), pues éstos solo suministran algunos mili amperes, incluso utilizando sus complementos de polarización apenas logran suministrar algunos amperios en el mejor de los casos. Para solucionar este problema y medir con precisión inductancias de elevada corriente nominal se debe emplear un inyector de corriente primaria con capacidad de suministro de corriente para hacer circular por las bobinas de la inductancia su corriente nominal de diseño, y mediante un voltímetro medir la tensión presente en bornes de la inductancia cuando circula la corriente nominal. Una vez conocidos los valores de corriente y tensión en bornes procedemos a calcular los Henrios de la inductancia mediante simples ecuaciones del siguiente modo: primero calculamos la inductancia de cada fase del inductor, el valor es expresado en (Henrios) = V/(2*PI*F*I), una vez obtenido el valor de H (Henrios) podemos contrastar la exactitud del valor obtenido con esta otra ecuación, H (en Henrios) = XL/ω = (2*PI*F*L)/(2*PI*F). De este modo disponiendo de un inyector de corriente primaria podemos conocer el valor de inductancia exacto de los inductores de gran potencia.

 

      Ejemplo práctico, disponemos de un condensador trifásico de 50 KVAR que tiene una capacidad de 487 μF, en la placa de características del condensador marca 66,07 A, más un inductor trifásico de 80 A nominales como filtro de armónicos sintonizado para que produzca resonancia a 189 Hz. Para conocer la frecuencia real de resonancia del circuito LC serie formado por el condensador y la inductancia, hacemos pasar por una de las tres bobinas 66 A mediante el inyector de corriente primaria, con el voltímetro medimos una caída de tensión en bornes de la bobina de 15.91 V, el valor exacto de inductancia de la bobina será: V/2*PI*F*I = 25 V/2*3.141592*50 Hz*66 A = 0,0007673 H, o lo que es lo mismo 767,3 μH. Hemos de precisar que el valor de la inductancia real que será puesta en serie con el condensador trifásico, corresponde a la suma de dos, de las tres bobinas que tiene el inductor, pues para cada fase del condensador se tiene dos bornes que son alimentados por dos, de las tres fases de red, por lo tanto la corriente también atraviesa dos de las tres bobinas del inductor trifásico. para el caso del ejemplo anterior se tiene una inductancia serie de 2*767,3 = 1.534,6 μH, si conectamos el inductor trifásico en serie con el condensador, la frecuencia de resonancia será F(0) = 1/2*PI*V(LC) = 184,1 Hz, siendo el valor de resonancia real muy cercano al valor teórico de los 189 Hz requeridos. La forma más aproximada de medir la inductancia de inductores trifásicos consiste en pasar la corriente nominal por dos de las tras bobinas que dispone la inductancia, ya que las tres bobinas no suelen tener el mismo valor debido a las diferencias físicas constructiva y a la posición de la bobina central que suele tener alguna diferencia de inductancia con respecto a las de los extremos. Hemos de precisar que, si un inductor no es atravesado por la corriente nominal de diseño, su inductancia no será la misma, esto se debe a que la inductancia de las bobinas cambia con la frecuencia, la intensidad, y otros factores de menor peso como la temperatura y la tensión.  

      Estas son solo algunas de las aplicaciones de un inyector de corriente primaria, para nuestras necesidades existen multitud de aplicaciones en las que necesitaremos hacer circular por los dispositivos eléctricos una corriente elevada, sin que ésta sea proporcionada por la red eléctrica, principalmente porque el voltaje suministrado por nuestros inyectores de corriente es muy pequeño, generalmente menor a 8 voltios AC, este es un voltaje seguro para realizar pruebas sin ningún riesgo para el operador.

 

Principales aplicaciones de los inyectores de corriente      

      Análisis del estado de las barras en la jaula del rotor de los motores.

      Análisis de circuitos de puesta a tierra, para verificar la calidad de las conexiones de embarrados del conductor de puesta a tierra, interconexión de cableados a las tomas de tierra, etc.

      Ensayo de calentamiento de materiales y aparamenta eléctrica al paso de corrientes nominales, o sobre corrientes.

      Prueba de seccionadores, interruptores, interruptores automáticos, relés térmicos, medida de la calidad de los contactos de potencia en contactores.

      Medida de resistencias ultra bajas en el rango de nano ohmios.

      Medidas de relaciones de transformación en transformadores de intensidad.

      Ensayos de sobre corriente en relés de protección.

      Puesta a punto de sistemas de control de carga por intensidad.

      Verificación de transformadores de intensidad.