Elegir entre un variador de frecuencia y un arrancador suave

Los motores eléctricos tienen muchas aplicaciones en edificios residenciales, comerciales e industriales. Sin embargo, los motores deben tener controles y protecciones adecuados para asegurar una larga vida útil y un correcto funcionamiento. Cuando los motores arrancan a pleno voltaje, la alta corriente de irrupción y el par de arranque pueden acortar su vida útil. Se utilizan varios métodos de arranque para proteger los motores de esto, incluidos los arrancadores suaves y accionamientos de frecuencia variable (VFD).

Los arrancadores no solo protegen los motores, sino también otros dispositivos eléctricos y componentes mecánicos:

  • Las cargas del motor no están expuestas al par de arranque repentino.
  • Otros dispositivos eléctricos no están expuestos a la caída de voltaje debido a la corriente de entrada.

Al comparar un arrancador suave y un VFD, no es posible decir que un dispositivo sea mejor que el otro. Un arrancador suave está diseñado exclusivamente para arrancar motores a voltaje reducido, mientras que un VFD también puede controlar la velocidad de un motor en funcionamiento. Para una potencia de motor determinada, un VFD es más caro debido a sus funciones adicionales. Usar un VFD para un motor que no requiere control de velocidad es una pérdida de fondos.


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Este artículo comparará arrancadores suaves y VFD, mencionando algunas aplicaciones adecuadas para cada dispositivo. Ambos dispositivos usan electrónica de potencia, pero sus componentes internos son diferentes.

¿Cuándo usar un arrancador suave?

Un arrancador suave utiliza una matriz de seis tiristores o rectificadores controlados por silicio (SCR) para reducir la corriente de arranque y el par de un motor trifásico. Un tiristor puede describirse como una “válvula” electrónica que solo permite la corriente en una dirección y solo cuando se aplica una señal de control. Se necesitan seis tiristores para la energía trifásica, ya que hay tres voltajes de CA que cambian la polaridad a 60 Hz; se necesitan dos tiristores por fase, cada uno para una polaridad diferente.

Elegir entre un variador de frecuencia y un arrancador suave

Cuando un motor eléctrico utiliza un arrancador suave, los seis tiristores se utilizan como válvulas que limitan la tensión trifásica. En lugar de aplicar el voltaje nominal de una vez, el arrancador suave corta parte de la forma de onda del voltaje, y esto limita tanto la corriente de entrada como el par de arranque.

El circuito SCR utilizado por un arrancador suave puede limitar el voltaje, pero la frecuencia permanece en 60 Hz. Dado que la velocidad de un motor en funcionamiento depende de la frecuencia, un arrancador suave no puede reducir las rpm. Sin embargo, esto no es un problema en aplicaciones donde el motor siempre se usa a máxima velocidad.

Los arrancadores suaves son útiles cuando los motores impulsan grandes cargas que requieren una alta corriente y par para comenzar a girar. Estas cargas incluyen maquinaria industrial, ventiladores colectores de polvo y sistemas de bombeo con flujo constante.

¿Cuándo utilizar un variador de frecuencia?

Elegir entre un variador de frecuencia y un arrancador suave

Como se mencionó anteriormente, un VFD puede controlar tanto el voltaje como la frecuencia aplicados a un motor eléctrico. Esto significa que un VFD se puede usar como arrancador, pero también puede reducir la velocidad en aplicaciones donde cambia la carga de trabajo del motor. El control de voltaje y frecuencia es posible gracias a un proceso de tres pasos:

  • El suministro de voltaje de CA se convierte en CC con un rectificador.
  • Luego, la señal de CC se filtra para mejorar la calidad de la energía.
  • Finalmente, un inversor convierte la energía CC en CA al voltaje y frecuencia requeridos.

Dado que un VFD controla tanto el voltaje como la frecuencia, también puede ajustar la relación V / Hz, que determina el par. La reducción del voltaje de un motor en funcionamiento normalmente provocará una corriente más alta y un sobrecalentamiento, que son perjudiciales para el rendimiento y la vida útil. Sin embargo, cuando se reducen tanto el voltaje como la frecuencia, un motor eléctrico puede ralentizarse sin consecuencias negativas.

Los VFD son útiles cuando los motores tienen cargas de trabajo variables y los ahorros de energía superiores al 20% son comunes con la reducción de velocidad. Por ejemplo, un VFD puede reducir el sistema de bombeo de un edificio cuando el uso de agua es bajo, o puede reducir las tasas de ventilación cuando la ocupación es baja. En ambos casos, existe una gran oportunidad para ahorrar energía.

Conclusión

Cuando los motores arrancan a pleno voltaje, la alta corriente de entrada y el par de arranque pueden dañarlos a ellos y a otros componentes. Los arrancadores suaves y los VFD reducen la corriente de entrada al limitar el voltaje, pero también existen diferencias importantes entre estos dispositivos.

Los ingenieros eléctricos recomiendan arrancadores suaves cuando los motores solo necesito un sistema de arranque, y VFD cuando los motores también necesitan control de velocidad durante el funcionamiento. Un arrancador suave no puede ahorrar energía reduciendo un motor con carga variable y un VFD desperdicia su capacidad de control de velocidad cuando se usa solo como arrancador.