Problemas típicos de los variadores de frecuencias al ser usados con motores de inducción

Recibimos mucha información sobre las virtudes de los variadores de frecuencia como un sistema eficaz para ahorrar energía. Pero esa información normalmente procede de datos de fabricantes que si bien son fiables no resaltan en su justa medida los problemas que en el diseño vamos a encontrar con los variadores de frecuencia. Es por tanto importante que hablemos de ello con más detalle.

Los variadores de frecuencia son dispositivos electrónicos que actúan sobre la frecuencia de la corriente eléctrica que alimenta a un motor. Pero los dispositivos electrónicos pueden reducir la eficiencia de los motores e incrementar su calentamiento interno. Esto hace que sea prudente instalar un motor especial diseñado para operar con variadores electrónicos.

La base del problema es que la corriente alterna simulada producida por el variador electrónico no es una onda sinusoidal suave. En realidad, la producción de un variador de frecuencia es solamente una aproximación de onda sinusoidal. Puede ser una onda cuadrada, una secuencia de ondas cuadradas, o una serie de pulsos. Como resultado, la potencia transmitida al motor tiene una fracción grande de componentes de alta frecuencia. Los motores convencionales están diseñados para usar ondas sinusoidales puras de la red, así que los componentes de alta frecuencia no son convertidos eficientemente en energía mecánica. La energía de alta frecuencia no utilizable se convierte en calor, que acorta la vida del motor. Adicionalmente, la forma de onda producida por el variador puede producir picos de voltaje que descomponen el aislamiento del motor.

Ciertas características de los motores de alta eficiencia hacen mejor uso de los componentes de alta frecuencia. Por ejemplo, la laminación más delgada del núcleo reduce las corrientes parásitas resultantes de los componentes de alta frecuencia. Como resultado, los motores de alta eficiencia ofrecen una incluso mayor eficiencia Premium cuando usan variadores de frecuencia variable que cuando se usan en otras aplicaciones.

Un motor de alta eficiencia no necesariamente trabaja mejor con todos los problemas creados por los variadores electrónicos. En particular, un motor de alta eficiencia puede ser más vulnerable a la descomposición del aislamiento (debido a que el aislamiento es más delgado). Por este motivo, algunos fabricantes ofrecen motores diseñados específicamente para ser usados por variadores de frecuencia variable. Estos modelos usualmente tienen mayor precio.

Seleccionar un motor para su uso con variadores de frecuencia variable requiere incluso más información de la necesaria para ordenar un motor con una velocidad, tales como la velocidad máxima permitida, limitaciones del par, etc.

Bibliografía: Energy Efficiency. Donald R. Wulfinghoff. Energy Institute Press. 1999