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.
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
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