Los variadores frecuencia actualmente son utilizados en muchas aplicaciones en diversos procesos en la industria, por esta razón es de suma importante conocer cómo evitar los paros indeseados debido a que estos implican:

• Pérdidas de insumos, productos.
• Gasto inesperado de horas de técnicos.
• Reducción de la eficiencia del proceso.
• Afectación de KPIs.

Las principales causas de disparos en variadores de frecuencia son ocasionadas por perturbaciones de línea, entre ellas se encuentran:

• Sobretensión bus DC (Falla F05): picos de tensión en línea.
• Bajo voltaje (Falla F04): debido a Sags o depresiones de voltaje.

Estas fallas presentan debido que los capacitores del bus DC poseen protecciones por niveles de tensión para evitar que se dañen.

Figura 1. Circuito de potencia equivalente de un variador de frecuencia [1]

Entre las soluciones a considerar tenemos:

• Los reactores de línea le ayudan a brindar impedancia de entrada para proteger el variador de sobretensiones. Tal como se muestra en la siguiente imagen el reactor puede ayudar a evitar que generen disparos por falla 05 sobretensión del bus DC.

Nota: Otra posible causa de la falla 05 es que la aplicación sea regenerativa, para mayor información consulte la nota técnica 62242 “Rockwell Automation AC Drives: Fault (F5) or (F24) DC Bus Overvoltage” del knowlegdebase [7]

Figura 2. Reactor de línea [2] [3]

• Las unidades UPD/Ride Thru le ayudan a mantener la tensión estable en los capacitores del bus DC evitando paros indeseados por baja tensión en aplicaciones críticas.

Figura 3. Unidad UPD o RideThru de Bonitron [4]

¿Cuáles son los beneficios de los reactores de línea?

Protegen al variador ante perturbaciones de línea y reducen la distorsión armónica [3]:

• Evitan disparos no deseados de protecciones debido distorsión armónica.
• Extienden la vida de los semiconductores.
• Mejoran el Factor de potencia total.
• Reducen el dimensionamiento (inversión) en fitros activos.

¿En qué condiciones es necesario adicionar el reactor de línea?

Si su aplicación posee algunas de las condiciones considere reactor de línea [5]:

• Sitio de instalación con bancos de capacitores por etapas.
• Red eléctrica con constantes interrupciones del servicio.
• Rayería constante o picos de tensión superiores a 6000 Volts.
• Variadores PowerFlex DC.
• Cuando el transformador que alimente el variador posee kVAs superiores a los mostradas a las siguientes tablas:

Tabla 1. Dato kVA máximo del transformador a partir del cual se debe considerar reactor de línea.

Los datos de potencia mostrados en la tabla son Normal Duty. Para otros números de catálogo consulte la publicación Pautas de cableado y conexión a tierra para variadores de CA DRIVES-IN001 de Rockwell Automation. [5]

En el siguiente video de nuestro Canal de YouTube se exponen los puntos tratados hasta el momento sobre reactores de línea:

¿Qué son los UPDs?

En aplicaciones críticas donde es de suma importancia que el variador siga activo en sistemas con subtensiones o depresiones de tensión (SAGs) Elvatron le puede ofrecer las unidades UPD (Uninterruptible Power for Drives) de Bonitron para mantener su aplicación funcionando. Estas unidades poseen un regulador de voltaje, el cual, al detectar una caída de la tensión de línea, se activa instantáneamente y ajustan la tensión del Bus DC al valor adecuado para que la unidad pueda mantenerse operando, la tensión del bus DC se mantendrá estable hasta el tiempo límite indicado en la tabla anterior según el modelo.

Figura 4. Unidad UPD (Uninterruptible Power for Drives) de Bonitron [4]

Como se muestra en la figura anterior, la solución brindada por Bonitron se conecta en paralelo al variador lo cual permite mejor eficiencia (menor consumo) en comparación con soluciones que se conectan en serie con la acometida del variador. 

En la siguiente tabla se muestran los diversos modelos y su rendimiento alcanzado.

Tabla 2. Soluciones para Sags, subtensiones

Evite daños por transientes de tensión.

Los variadores de frecuencia poseen integrados Varistores de Metal Óxido, los cuales se deben desconectarse acorde al sistema de potencia. En sistemas sólidamente aterrizados y sin desbalances estos se deben dejar conectados, en sistemas sin tierra o altamente resistivos a tierra se deben desconectar y proveer una protección externa para transientes de tensión.

Figura 5. Ubicación de jumper de MOVs para PowerFlex 525 [6]

La imagen anterior muestra la ubicación del jumper de MOV para un PowerFlex 525. Para otros modelos consulte en el manual de usuario o instalación del variador la ubicación del jumper.

Los MOVs protegen al variador de transientes, no obstante no pueden estar instalados en sistemas desbalanceados debido a que pueden dañar el variador. En sistema con alta resistencia es recomendable retirar el jumper para evitar que la corriente de fuga a tierra fluya por el variador de frecuencia. Cuando se retira el jumper de MOV se debe considerar un supresor de transientes externo.

En el caso de los PowerFlex 750 poseen adicionalmente un jumper para los capacitores de modo común, el cual de igual manera se debe desconectar en sistemas sin tierra o alta resistencia a tierra.

A continuación presentamos un video del canal de YouTube de Rockwell Automation acerca de los jumpers de potencia.

¡No ignore el costo que las distorsiones de línea pueden implicar en su empresa¡

Bibliografía

[1] Drives Engineering Handbook, Rockwell Automation, Publicación 1300-DEH-10, Milwaukee, abril 2004. Disponible en: http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/at/drive-at001_-en-p.pdf

[2] Perfil de Facebook de MTE Corporation, publicado setiembre 2009. Disponible en: https://www.facebook.com/mtecorp/

[3] 1321 Power Conditioning Products, Publicación 1321-TD001, Rockwell Automation, mayo 2015, Disponible: http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/td/1321-td001_-en-p.pdf

[4] Undervoltage Solutions, Bonitron, consultado el 3 julio 2018. Disponible en: http://www.bonitron.com/undervoltage.html

[5] Wiring and Grounding for Pulse Width Modulated (PWM) AC Drives, Publicación DRIVES-IN001, Rockwell Automation, Setiembre 2017. Disponible en:

http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/in/drives-in001_-en-p.pdf

[6] Manual de usuario: Variador de CA de frecuencia ajustable PowerFlex serie 520, Publicación 520-UM001, Rockwell Automation (Septiembre 2013): http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/um/520-um001_-es-e.pdf

[7] Rockwell Automation AC Drives: Fault (F5) or (F24) DC Bus Overvoltage, nota técnica número del knowlegdebase, Rockwell Automation, junio 2009. Disponible en:

https://rockwellautomation.custhelp.com/app/answers/detail/a_id/62242/page/1