Consideraciones a tener en cuenta en la instalación eficiente de variadores de velocidad (1ra Parte)

07 Abril 2010

 

Los fabricantes de equipos variadores de Velocidad y motores AC son los más indicados para dar las pautas sobre los métodos de instalación a usar con sus equipos. Es por esto que tiene una importancia fundamental el usar los manuales de instalación y mantenimiento proporcionados por dichos proveedores.

 

1. Impedancia de Línea

 

Los fabricantes de los equipos variadores de velocidad son muy exigentes en cuanto a la calidad de energía de alimentación que recibirán sus equipos.

 

La impedancia de línea es uno de los parámetros que proporciona información sobre la calidad de toda fuente de alimentación.

 

La impedancia de entrada de las líneas de energía eléctrica puede determinarse de dos maneras:

 

a). Mida el voltaje entre fases (línea a línea) en el motor sin carga (en vacío) y con plena carga nominal. Utilice estos valores medidos para calcular la impedancia como sigue:

 

 

 

b). Calcule la capacidad de corriente de cortocircuito de la línea de energía eléctrica. Si tal capacidad excede los valores publicados de corriente de cortocircuito máxima para el control, deberá instalarse un reactor de línea. A continuación se proporcionan dos métodos para calcular la capacidad de corriente de cortocircuito:

 

Método 1

 

Calcula la corriente de corto circuito:

 

 

Ejemplo: Transformador de 50KVA con 2,75% impedancia @ 460VCA

 

 

Método 2

 

Paso 1: Calcular KVA de corto-circuito:

 

 

Paso 2: Calcular corto-circuito de corriente:

 

 

 

2. Selección del Motor

 

El rendimiento del motor se ve afectada por el variador que va a ser usado como su fuente de alimentación. Por lo tanto, es importante seleccionar juntos el variador y motor. El rendimiento del motor se basa en la capacidad del variador a ser usado y la capacidad del variador se basa en la corriente que consume el motor.

 

Analice el perfil de la máquina y el proceso. Determine dónde ocurren los mayores requerimientos de torque. La magnitud de dicho torque, será usado para definir el mínimo tamaño de motor requerido. Ver figura 4-1, donde se muestra la relación que existe entre la potencia y torque de un conjunto de motores AC vs. la frecuencia de la onda de control.

 

 

Se observa que para frecuencia mayores a 60 Hz, los motores pierden torque. También para frecuencias menores a 7 Hz el fabricante del motor no ha especificado si el torque se mantiene, siendo más probable que su valor tenga un decaimiento.

 

Al final de la presente unidad en la sección ejemplos, se tiene una aplicación práctica para determinar el tamaño del variador y motor en una aplicación sobre faja transportadora (conveyor).

 

 

3. Consideraciones Térmicas

 

Tanto las máquinas eléctricas como los variadores de velocidad son equipos que controlan gran cantidad de energía y por lo tanto deben estar lo suficientemente protegidos contra excesos de temperatura. Por ejemplo, se da por descontado el uso de sistemas de ventilación forzada tanto para el motor como para el variador, así también la ubicación de la instalación debe estar en un lugar fresco y seco.

 

Como medida de seguridad se recomienda instalar un mecanismo que impida el funcionamiento del variador si es que el sistema de ventilación forzada ha detenido su trabajo.

 

En la actualidad los motores que trabajan con variadores tienen una protección térmica entre sus bobinados, el cual es un termostato con sus contactos normalmente cerrados.

 

Los cables del termostato reciben el nombre de P1 y P2. Normalmente dichos cables se instalan en la bornera de control que corresponde al “Reset” del variador. Cuando existe una condición de sobrecarga o sobre-temperatura, el termostato abre sus contactos, lo que obligará al variador a detener su funcionamiento.

 

De igual forma los variadores tienen un termostato ubicado en contacto con su disipador de calor, el cual cuando detecta sobre-temperatura inhibirá su funcionamiento.

 

 

4. Consideraciones sobre el cableado

 

El control CC está auto-protegido contra los transitorios y los impulsos de sobre-tensión normales de la línea de CA. Quizás se requiera protección externa adicional si hay transitorios de alta energía presentes en la fuente de alimentación de potencia entrante. Estos transitorios pueden ser causados por compartir una fuente de alimentación con equipos de soldadura por arco, por el arranque directo (a través de la línea) de motores grandes o por otros equipos industriales que requieran sobre-corrientes transitorias elevadas.

 

Para evitar los daños ocasionados por perturbaciones en la fuente de potencia, deberá considerarse lo siguiente:

 

a) Conecte el control a una línea alimentadora separada de las que abastecen grandes cargas inductivas.

 

b) Alimente potencia al control a través de un transformador de aislamiento dimensionado correctamente. Al usar un transformador de aislamiento para alimentar el control, deberá siempre desconectarse y conectarse (conmutar en “off” y “on”) la potencia entre el secundario del transformador y la entrada del control para evitar que se produzcan impulsos (puntas) en el control al quitarse la potencia del lado primario.

 

Todo el cableado de señales externo al control CC deberá instalarse en un conducto separado del resto del cableado. Se recomienda usar cables blindados (apantallados) de pares retorcidos (trenzados) para todo el cableado de señales. La pantalla del cableado del control deberá conectarse únicamente a tierra analógica del control CC. El otro extremo de la pantalla deberá asegurarse con cinta adhesiva a la chaqueta del cable para evitar que se produzcan cortocircuitos eléctricos.

 

Los cables del campo e inducido del motor pueden instalarse juntos en mismo un conducto, cumpliendo con NEC y con los códigos y procedimientos eléctricos locales.

 

José Carlos Villajulca

Soy un apasionado ingeniero especializado en Control, Automatizacion e Instrumentación Industrial. Con mas 8 años de experiencia desarrollando proyectos y manteniendo sistemas de control en diversas plantas industriales. Soy director y webmaster de InstrumentacionyControl.NET y de MyAutomationClass.com. Cualquier consulta o comentario lo puedes hacer en la parte de abajo y escribiendo a mi email.

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