Sobre la relación de correspondencia entre convertidores de frecuencia y motores
1. Importancia de la correspondencia
Accionar motores mediante convertidores de frecuencia se ha convertido en una tendencia imparable. No obstante, en la práctica, una correspondencia inadecuada entre el convertidor y el motor suele provocar diversos problemas. Al seleccionar un convertidor, es imprescindible conocer a fondo las características de la carga del equipo accionado.
2. Clasificación según el tipo de carga
La maquinaria de producción se divide en tres tipos: carga de potencia constante, carga de par constante y carga de ventiladores/bombas. Cada tipo exige diferentes prestaciones del convertidor.
Carga de potencia constante
Husillos de máquinas herramienta, laminadores, máquinas de papel, bobinadores y desbobinadores en líneas de película plástica requieren un par aproximadamente inversamente proporcional a la velocidad – se trata de cargas de potencia constante. Sin embargo, esta característica solo se mantiene dentro de un cierto rango de velocidades. A velocidades muy bajas, por limitaciones de resistencia mecánica, la carga pasa a comportarse como par constante.
En motores, el control con flujo constante proporciona par constante, mientras que el control con debilitamiento de campo proporciona potencia constante.
Carga de ventiladores y bombas
En ventiladores, bombas hidráulicas y de aceite, al girar el rodete, el par disminuye con el cuadrado de la velocidad, y la potencia requerida es proporcional al cubo de la velocidad.
Cuando se reduce el caudal de aire o líquido, el uso del convertidor para ajustar la velocidad permite un importante ahorro energético. Sin embargo, dado que la potencia crece rápidamente con la velocidad, no se debe operar por encima de la frecuencia de red en estos tipos de carga.
Carga de par constante
En estas cargas, el par resistente (T<sub>L</sub>) se mantiene constante o prácticamente constante a cualquier velocidad. El convertidor debe proporcionar un par suficiente a bajas revoluciones y tener una capacidad de sobrecarga adecuada. Si se requiere funcionamiento estable a baja velocidad, se debe prestar atención a la refrigeración del motor para evitar sobrecalentamiento y quemaduras.
3. Aspectos clave al seleccionar el convertidor
A continuación se enumeran los puntos técnicos más importantes a considerar al hacer la correspondencia entre convertidor y motor:
Corriente y elevación de temperatura – cuando el motor diseñado para red se alimenta con convertidor, la corriente aumenta entre un 10‑15% y la elevación de temperatura alrededor de un 20‑25%.
Efecto de los armónicos – al accionar motores de alta velocidad, el convertidor genera más armónicos de orden superior, lo que incrementa la corriente de salida. Por ello, se debe elegir un convertidor de una talla superior al que se usaría para un motor estándar.
Motores con rotor bobinado – comparados con los de jaula de ardilla, son más propensos a disparos por sobrecorriente; se recomienda un convertidor ligeramente más grande.
Motores con reductor – el rango de operación está limitado por el sistema de lubricación del reductor. Superar la velocidad nominal puede provocar falta de aceite.
Base de selección – tomar como referencia la corriente nominal del motor, no su potencia (esta sirve solo como orientación).
Factor de potencia y rendimiento – la salida rica en armónicos del convertidor reduce tanto el factor de potencia como el rendimiento del motor.
Cables de larga distancia – si el convertidor debe instalarse lejos del motor, se debe evaluar el efecto del cable y, si es necesario, usar cables especiales. Para compensar, el convertidor debe sobredimensionarse en uno o dos escalones.
Condiciones especiales – altas temperaturas ambientales, conmutaciones frecuentes, gran altitud, etc., reducen la capacidad del convertidor, por lo que es aconsejable sobredimensionar un escalón.
Motores síncronos – frente a la alimentación directa de red, la operación con convertidor reduce la capacidad de salida entre un 10‑20%.
Cargas fluctuantes – para compresores, vibradores y bombas con picos de carga, se debe elegir el convertidor de un rango superior, basándose en un análisis previo del funcionamiento con red.