24 julio 2010

Los motores eléctricos ante problemas de calidad e inestabilidad de la red eléctrica (III)





ver 2ª PARTE

Dispositivos de arranque suave

La energización de grandes motores arrancando “across-the-line” usualmente crea grandes corrientes “in-rush”, que a menudo son seis u ocho veces la corriente de operación. Las corrientes de arranque como éstas pueden causar sags de voltaje u otros problemas de calidad. En realidad, los motores de eficiencia Premium han incrementado la frecuencia de los problemas de las corrientes de arranque. Las ganancias de eficiencia obtenidas con los motores más nuevos derivan en gran medida de la reducción en la resistencia del circuito del rotor, comparando con los motores convencionales más antiguos. De esa forma, el par de arranque de los motores más nuevos es más bajo y las corrientes de arranque son más altas.


Las tensiones de los sistemas eléctricos causados por el arranque de los grandes motores ha impulsado la demanda de equipos con arranque de motor suave. El propósito del equipo con arranque suave es limitar la corriente de arranque. El propósito del equipo de arranque suave incluye controladores de motores especiales y la mayoría VDFs, que pueden usualmente limitar las corrientes de arranque entre una y media y dos veces la corriente de operación nominal de los motores.

Aunque un sistema apropiadamente diseñado no creará problemas de calidad de la energía, varios factores pueden degradar la calidad del sistema para mantener un voltaje y corriente apropiados durante los eventos internos o externos. Por ejemplo, añadiendo cargas monofásicas a una fase del sistema de distribución puede crearse un desequilibrio de voltaje entre las fases que llevan a un pobre rendimiento del motor. La degradación del sistema de tierra también puede interferir con la operación del equipo o evitar que trabajen apropiadamente los dispositivos de prevención del fallo.

Supresores de picos de voltaje transitorios

Los supresores de picos de voltaje transitorios (TVSSs) están diseñados para prevenir que picos de voltaje están diseñados para prevenir picos repentinos de voltaje que dañen equipos sensibles tales como computadores, equipos de control numérico, controladores e instrumentación. Estos dispositivos usualmente contienen varistores de óxido de metal (MOVs) configurados para proporcionar una trayectoria al flujo de la corriente durante un evento transitorio. TVSSs proporcionan protección tanto para los picos de tensión altamente dañinos como ante transitorios menos observables que, si bien no causan un fallo inmediato del equipo, incrementan el desgaste acumulativo, acortando su vida de operación.

Transformadores de aislamiento

Típicamente, los transformadores de aislamiento se usan para filtrar sobretensiones de señales perjudiciales, ruido, y armónicos que puedan dañar el equipo. Estos dispositivos casi siempre se usan con VDFs de más de 1000 HP, pero también se usan con aplicaciones VDFs más pequeñas. Las desventajas de estos dispositivos incluyen ligeras pérdidas de eficiencia, la introducción de otros modos de fallo posibles, y el mantenimiento adicional requerido por el transformador.

Filtros

Dispositivos de filtrado sofisticados se usan con VFDs para prevenir la entrada de armónicos de alta frecuencia y perturbaciones en los equipos sensibles y sistemas de distribución. Estos filtros se usan con muchas aplicaciones electrotecnológicas tales como los equipos de secado de radio frecuencia y calentamiento por microondas.

Sistemas de suministro de energía ininterrumpible

Los sistemas de suministro de energía ininterrumpible (UPS) se consideran para plantas en las que los sags o las interrupciones de energía pueden ser particularmente costosas. Aunque los sistemas UPS pueden configurarse de muchas formas, se agrupan en dos tipos principales estático y dinámico.

El sistema estático depende de baterías que proporcionan energía cuando la energía entrante se interrumpe. Los sistemas dependen de las máquinas rotatorias o la inercia – usualmente un volante de inercia – que suministra suministra suficiente fuerza rotatoria a un generador como para hacer mover un motor que arranque un impulsor principal.

Generación de energía on-site

La generación de energía on-site se usa en aplicaciones de cogeneración para proporcionar energía de apoyo, standby y emergencia. Los sistemas de energía on-site consisten en generadores accionados por motores o turbinas; estos equipos utilizan como combustible hidrocarburos como el diesel o el propano. Las células de combustible también se prometen como una interesante alternativa. Las consideraciones claves para seleccionar sistemas e generación on-site son la máxima carga, número de veces que el sistema se espera que opera, tiempo requerido para que el sistema opere, y velocidad de arranque.

Los problemas de corriente y frecuencia no son comunes en los grandes sistemas de distribución, pero ocurren en plantas que auto-generan. Con generación on-site, el generador de energía eléctrica se dimensiona para reflejar las cargas de uso final individual. Cuando grandes cargas se añaden o el efecto en el generador puede ser significativo. En tales casos, pueden tener lugar variaciones en la frecuencia y corriente.

Bibliografía: Improving Motor and Drive System Performance. A sourcebook for Industry. Industrial Technologies Program. U.S. Department of Energy

Palabras clave: Dedicated transient voltaje surge supperession (TVSS), total harmonic distortion (THD), electromagnetic interference (EMI), transient voltage surge suppressors (TVSSs)
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