Prueba del relé de balance de corriente (dispositivo 46): desbalance y fase abierta

Qué es

Un relé de balance de corriente, dispositivo 46, compara las tres corrientes de fase de un circuito y opera cuando difieren demasiado entre sí. Se aplica con más frecuencia a motores y a alimentadores que sirven motores, donde una fase perdida, un fusible quemado, un contacto defectuoso o una perturbación de la red dejan la máquina funcionando con corrientes desiguales. Algunos relés juzgan la relación entre la menor y la mayor corriente de fase, otros comparan cada fase con el promedio y otros observan la diferencia respecto de la fase más alta. La unidad puede ser un pequeño módulo electromecánico o de estado sólido, o una de las funciones dentro de un relé de protección de motores. La prueba de campo usa una fuente trifásica de corriente cuyos canales se controlan de forma independiente, de modo que puedan crearse corrientes desiguales a propósito, junto con un temporizador en el contacto de salida.

Por qué se realiza

Un motor que funciona con corrientes desbalanceadas se calienta de manera desigual. La corriente adicional no se reparte por igual entre las fases, y el componente desbalanceado circula por el rotor a alta frecuencia, produciendo pérdidas que la protección de sobrecarga ordinaria quizá no reconozca con rapidez. La condición de fase abierta es el caso severo: el motor sigue funcionando con dos fases, se sobrecalienta y con frecuencia se quema. Un elemento de balance de corriente reconoce el patrón anormal y separa el motor, o avisa a los operadores, antes de que ocurra el daño. Si su sensibilidad o su retardo se han desviado, o si un transformador de corriente está mal conectado, el elemento puede no ver una fase perdida real o disparar por variaciones inofensivas. Como la condición es poco frecuente, la única prueba confiable del elemento es una en la que se crea el desbalance a propósito.

El principio

El relé mide la magnitud de cada corriente de fase y forma con ellas una medida de desbalance. Un método divide la menor corriente de fase entre la mayor, lo que da la unidad en una carga perfectamente balanceada y cae hacia cero cuando se pierde una fase. Otro resta el promedio a cada fase y expresa la mayor desviación como una parte del promedio. Ambos son indiferentes a la carga absoluta y responden solo al patrón. Un umbral de corriente mínima suele impedir que el elemento opere cuando la carga es tan ligera que pequeñas diferencias absolutas parecen grandes en proporción, y un retardo evita la operación ante transitorios breves de arranque. Como este elemento observa solo magnitudes, se distingue del elemento de secuencia negativa, que también considera los ángulos de fase de las corrientes.

Cómo se realiza

Con el relé aislado y su salida de disparo bloqueada, el técnico registra la identidad y los ajustes de nivel de desbalance, retardo y el umbral que habilita el elemento. Se conecta el equipo de prueba trifásico de corriente a las entradas de corriente del relé, de modo que cada canal alimente una fase, con el contacto de salida cronometrado por el equipo. Primero se ajustan las tres corrientes iguales en un nivel de carga sano, y el relé debe permanecer en reposo. Luego se reduce una fase lentamente, en pasos pequeños, hasta que la salida opera, lo que da el arranque expresado en la medida de desbalance propia del relé, y el proceso se repite para cada fase de modo que se compruebe cada entrada. La reposición se halla devolviendo la corriente. Para medir el retardo, el equipo pasa de golpe de balanceado a un desbalance elegido y registra el intervalo hasta la operación. También se aplica una condición monofásica para comprobar la respuesta ante una fase abierta. El umbral de habilitación se verifica repitiendo una prueba con carga menor. Si es posible, el contacto se comprueba hasta el circuito de disparo.

Qué se registra

El registro indica la identidad del relé y los ajustes probados, las corrientes inyectadas en cada caso, el desbalance hallado en el arranque para cada fase, la reposición y el retardo cronometrado. Anota si se verificaron el umbral de habilitación y la respuesta ante fase abierta, el equipo de prueba y su estado de calibración, y los ajustes tal como se encontraron y como quedaron. También se anotan los ajustes realizados y la confirmación de que la salida llegó a su circuito.

Cómo se juzgan los resultados

Los resultados se comparan con los ajustes del estudio de protección, porque el desbalance aceptable depende del motor y de la alimentación. Los criterios toman estas formas: un arranque que concuerda con el ajuste en cada fase dentro de la exactitud declarada por el fabricante, un retardo que coincide con el ajuste, habilitación y bloqueo correctos con corriente baja, una respuesta clara ante una fase abierta y un contacto limpio. Los resultados de mantenimiento se comparan además con pruebas anteriores. El alcance de las pruebas de relés se describe en ANSI/NETA ATS-2025 para aceptación y en ANSI/NETA MTS-2023 para mantenimiento. Para las tolerancias y el detalle de cada cláusula, consulte su propia copia con licencia de esas normas y los datos del fabricante.