01 enero 2013

Selección del cable correcto con variadores de frecuencia variable




En proyectos de ahorro energético y control de procesos, los variadores de frecuencia variable tienen también una desventaja. Cuando los variadores fallan, pueden hacer para los procesos industriales gobernados por motores. Para eludir estas costosas paradas, los ingenieros deben evaluar cuidadosamente la fiabilidad cuando se configura un sistema de variadores.

Pero demasiado a menudo los análisis de fiabilidad se enfocan solamente en la electrónica de potencia del variador y no se consideran componentes más vulnerables como el cable del sistema que conecta el variador al motor.

La realidad es, sin embargo, que la electrónica de potencia es muy fiable desde hace años. Por diseño, pueden manejarse los picos de voltaje, la corriente entrante, los armónicos y otras distorsiones que se producen durante la operación del variador. Sus controles pueden también prevenir daños en las condiciones eléctricas o paradas que se producen si las distorsiones se elevan a niveles inseguros.

Afortunadamente, es posible eludir los fallos debidos a los fallos en cables y paradas asociadas. El rendimiento total del sistema mejorará en muchos casos. Lo que buscamos es:


El material correcto

No todos los materiales con aislamiento o camisa se crean iguales en cuanto al rendimiento eléctrico. Es por ello que es importante acoplar los materiales del cable con los requerimientos de las aplicaciones del variador.

Incluso en las aplicaciones con variadores de media potencia, se corre el riesgo de daños por los golpes de voltaje u otras distorsiones. En estos casos, consideremos los cables de los variadores que hacen uso de capas semiconductoras entre los conductores y el aislamiento del primario. Los sistemas de aislamiento semiconductores se han empleado durante décadas en los cables de alto voltaje usados en distribución de energía. Los sistemas de aislamiento semiconductores durante décadas se han empleado en cables de alto voltaje usados en distribución de potencia. Más recientemente, se han aplicado a cables de variadores para protegerlos contra los daños eléctricos.

Los trabajos de aislamiento de semiconductores trabajan aliviando la descarga de corona y altos puntos de tensiones eléctricas en aislamiento primario. El resultado es en gran medida una fiabilidad del cable mejorada, vida útil extendida y un incremento en las propiedades de resistencia eléctrica. Ensayos realizados bajo la norma ICER T-24-380 muestra que cuando se comparan a otros sistemas de aislamiento los niveles de extinción y comienzo de la corona mejoran significativamente cuando se usan compuestos conductores.

Otro desafío de las aplicaciones de los variadores son las que implican recorridos de cable largos, que son comunes en las instalaciones de fabricación modernas. Debido a que las cargas de capacitancia se incrementan con la longitud, estos largos recorridos de cable tienen un riesgo incrementado de disparar los sistemas de protección del variador.

El uso de cables con poli con aislamiento de polietileno reticulado (XLPE) puede minimizar el riesgo.

El aislamiento XLPE tiene una constante dieléctrica relativamente más baja que reduce el efecto capacitivo en cables largos. XLPE también tiene excelentes propiedades termomecánicas que permiten al asilamiento de XLP resistir el calor generado por condiciones de sobrecorriente.

Las aplicaciones de los variadores requiriendo alto control de precisión imponen otros requerimientos en el cable. Aunque puede no ser obvio, el aislamiento del cable puede actualmente influir la respuesta de control del variador. Un sistema de aislamiento apropiado, minimizará la impedancia de transferencia y mejorará la velocidad de propagación para producir una respuesta de control más eficiente.

Rendimiento mecánico

Con variadores de frecuencia variable típicamente instalados en ambientes de factoría, los cables deben ser calculados de forma que puedan resistir abusos mecánicos y exposiciones ambientales. Algunos de los atributos mecánicos en los variadores de frecuencia variable incluyen:

  • Flexibilidad: Flexibilidad realzada en todo el ciclo de vida del cable. Durante la instalación, la flexibilidad permite un manejo  en enrutamiento más fácil. En uso, los cables flexibles son menos susceptibles a ser dañados por calentamiento.
  • Resistencia a aceites: Para aplicaciones industriales donde la exposición al aceite es una preocupación, debemos estar seguros que seleccionamos cables con una camisa de PVC que ha sido especialmente formulada para resistir el aceite.
  • Ensayo de aplastamiento: Debemos considerar si los cables tienen la resistencia al aplastamiento necesario para la instalación. Los cables certificados como TC-ER, han pasado rigurosos ensayos mecánicos.

Apantallamiento apropiado

Debido a que los variadores pueden ser susceptibles de ruido eléctrico, particularmente en aplicaciones de control de proceso, es importante poner atención en los métodos de apantallamiento usados tanto en el cable en sí mismo como en los conectores.

El tipo más efectivo de apantallamiento combina una cinta de aluminio de triple lámina y una cobertura trenzada del 85 %. Esto elimina dos tipos de problemas de ruido: 1) Previene la entrada de ruido generado externamente que pueda causar perturbaciones internas, 2) y también previene que el ruido generado en el cable pueda salir y originar perturbaciones en los circuitos electrónicos cercanos.

Como para los conectores, necesitan también estar bien apantallados. Buscaremos aquellos que proporcionen una puesta a tierra completamente puesta a tierra, impedancia de transferencia baja desde la pantalla a las pletinas de entrada del conducto, y 360 º de terminación.

Trenzado optimizado

Los diseños de tranzado de cable, que pueden variar sustancialmente, también juegan un papel en la eficiencia del sistema de transmisión.

Bibliografía
  • Selecting cables for VFD applications. LAPPGROUP

Publicar un comentario en la entrada