Construyendo un sistema VFD confiable

Controladores de frecuencia variable (VFD) se han convertido lentamente en la norma industrial para controlar la salida de motores de CA trifásicos . Al variar el voltaje y la frecuencia, los VFD logran un control suave y confiable del par y la velocidad del motor. Desde aplicaciones de control de movimiento hasta sistemas de ventilación y fabricación pesada, los VFD se han convertido en un elemento básico en el panorama industrial.

Sin embargo, la eficiencia general de los VFD depende en gran medida de su instalación y de la calidad del equipo utilizado durante el proceso de diseño. El motor, los cables y cualquier otro dispositivo conectado deben ser completamente compatibles con las especificaciones del variador que se instalará.

¿Cómo funcionan los VFD?

Los VFD son esenciales en la tecnología de estado sólido y convierten la tensión de línea de CA trifásica en una forma de onda PWM sinusoidal, a través de la cual se pueden variar la frecuencia y la tensión. Internamente, los VFD se componen de:

• Convertidor de CA a CC
• Bus de CC para filtrar la salida del rectificador
• Inversor de CC a CA

El inversor es responsable de un flujo suave de voltaje variable y salida de frecuencia que luego impulsaría el motor. Para garantizar un control centralizado, se instala un microprocesador en el VFD, que rige la operación y los parámetros generales.

Requisitos

Antes de poder integrar un VFD en su sistema, debe hacerse algunas preguntas para asegurarse de seleccionar una unidad con las especificaciones correctas :

¿Cuáles serán las demandas de torque de las cargas?

• Los VFD tienen una capacidad de sobrecorriente limitada, por lo que las unidades pesadas requerirían una unidad suficientemente sobredimensionada.

¿Cuántos motores controlará el variador?

• Se deben calcular las corrientes máximas de todos los motores para prepararse para el peor de los casos.

¿La aplicación requerirá una variación instantánea de la velocidad?

• Es posible que sea necesario sobredimensionar la unidad en función de este requisito.

¿El motor tendrá que lidiar con problemas como el sobrecalentamiento?

• Un problema común en aplicaciones de par constante y velocidad reducida.

¿Se mantendrá constante la fuente de alimentación?

• Varias unidades industriales utilizan el deslastre de carga para conservar energía, por lo que, si este es el caso, se deberá seleccionar una unidad con capacidad de respaldo.

¿Se requieren gabinetes externos?

• Esto dependería de las condiciones a las que esté expuesta la unidad. Demasiado polvo, agua u otros productos químicos pueden alterar seriamente las capacidades de un VFD.

Selección de cables

El desajuste de la impedancia del cable al motor puede causar ondas reflejadas en los VFD, duplicando efectivamente el nivel de voltaje, lo que puede resultar en cables y componentes dañados. La solución preferida es el uso de aislamiento de cable XLPE, que puede soportar este tipo de ondas reflejadas, en comparación con el PVC, que es peligroso en tales aplicaciones. El uso de tales cables también tiene otros beneficios para el sistema VFD como una capacitancia reducida que puede mejorar la vida útil del motor. La propiedad de aislamiento térmico también garantiza que el calor generado por las pérdidas de corona no afecte a otros equipos ni provoque peligros como la fusión del aislamiento o incendios.

Además, un cable VFD irradia ruido, que es proporcional a la cantidad de corriente eléctrica que varía dentro de él. A medida que crece la longitud del cable, también lo hace el ruido y, por lo tanto, se requiere un blindaje adecuado de dicho cable. Si no se rectifica, el ruido radiado puede causar problemas, como el acoplamiento capacitivo entre los devanados del motor y el marco, lo que afecta a los dispositivos cercanos, como termopares, codificadores y señales de comunicación de bajo nivel.

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