Una pregunta habitual al decidir entre un arrancador suave o un variador de frecuencia es: ¿cuál elegir?…Aunque la pregunta es sencilla, la respuesta no lo es. Si se examina la función y la finalidad del arrancador suave y del variador de frecuencia, la respuesta resulta más clara. Por lo general, la aplicación determina la mejor elección. Algunas de las preguntas habituales que plantearse son:
¿Necesita la aplicación el par pleno a velocidad cero? ¿Necesita la aplicación control de velocidad una vez que el motor alcanza la velocidad adecuada? ¿Necesita la aplicación un par constante? ¿Necesita la aplicación tiempos de arranque y paro precisos? ¿Es el espacio un aspecto a tener en cuenta? Variador de Frecuencia WEG
Estas son algunas de las aplicaciones habituales de los Arrancadores suaves: Se utiliza en aplicaciones con par de arranque bajo o medio, en aplicaciones de carga ligera, en donde haya poco o ningún control de velocidad durante el modo de marcha, donde se requiere reducir el desgaste mecánico y daños al sistema, en caso de control de corriente de entrada al momento del arranque, para el monitoreo de alimentación.
Mientras que los VDF´s son utilizados para control de velocidad y eficiencias del sistema funcionando a velocidades reducidas durante el modo de marcha, en caso de aplicaciones con alto par de arranque, de ser necesario retroalimentación continua para control de posición crítico, retención de rotor a velocidad cero, reducción del desgaste mecánico y daños al sistema.
Métodos de Arranque de Motores
Como método de arranque básico, un arrancador DOL (o “directo”) aplica voltaje, corriente y par plenos inmediatamente al motor una vez que se da un comando de arranque. Normalmente, la alimentación se retira inmediatamente en cuanto se da la señal de paro. Activado y desactivado son los dos únicos estados de este método.
Las sobrecargas inteligentes opcionales pueden agregar complejidad al arrancador y proporcionar retroalimentación del arrancador. La Figura a continuación muestra las características habituales de par y velocidad de un motor IEC clase N o NEMA diseño B. Se utiliza un algoritmo que controla tres pares de SCR en antiparalelo para arrancar y detener el motor.
La orientación en antiparalelo de los SCR permite controlar el voltaje de CA al cambiar el ángulo de disparo cada medio ciclo. El voltaje se aumenta gradualmente hasta el voltaje pleno o se limita para proporcionar arranques con límite de corriente.
...pone a su disposición Variadores de Frecuencia según cada aplicación.
Un poco sobre VDF´s
Ahora bien, un VDF toma el voltaje de la línea de CA, lo convierte en voltaje de CC, filtra el voltaje de CC y, a continuación, invierte de nuevo la señal. Ese valor RMS de esta inversión simula un voltaje de CA. La frecuencia de salida del variador está normalmente entre 0 y la frecuencia de línea de entrada de CA (50Hz para Chile). También son posibles frecuencias superiores a la de CA nominal cuando se requiere para determinadas aplicaciones. Los fabricantes ofrecen muchas variaciones de variadores, desde volts por hertz, la más habitual, hasta el complejo control vectorial, que proporciona un excelente rendimiento a velocidad baja/velocidad cero, y una precisa regulación del par y la velocidad.
La mayoría de los variadores de CA utilizan un puente de diodos de onda completa o un puente rectificador de SCR en la sección del convertidor para convertir la fuente de CA al voltaje de CC. También se pueden utilizar componentes activos, como un transistor bipolar de compuerta aislada (IGBT) en esta sección. La sección del filtro, principalmente un banco de condensadores, se utiliza para reducir el rizado del voltaje de CC que se produce de la sección del convertidor. Se puede agregar un inductor o regulador de vínculo para mejorar el factor de potencia y reducir armónicos. El voltaje de CC con rizado reducido es utilizado a continuación por el inversor de IGBT. La conmutación de acción rápida de la sección del inversor genera los niveles de voltaje de CA simulados de valor eficaz adecuados.
¿Que hay con los Arrancadores Suaves?
Los arrancadores suaves pueden alcanzar eficiencias hasta de 99.5…99.9%. Normalmente, se pierde menos de 1 V a través de un SCR. La eficiencia depende del tamaño del arrancador suave y del voltaje trifásico aplicado, mientras que los variadores suelen tener una eficiencia de 95 …98%.
Durante el arranque, la marcha y el paro (a menos que se haya establecido el paro por inercia), los componentes activos como los IGBT están encendidos. No obstante, determinados variadores son capaces de ajustar mejor el consumo de potencia durante el modo de marcha. Seleccione el variador con base en las distintas características de carga y podría obtener ahorros energéticos. Cuanto mayor sea el número de impulsos en el variador, mayor es la eficiencia.
Hilando más fino...
Tanto los VDF´s como el arrancador suave pueden ofrecer una variedad de opciones de control, como Modbus, Ethernet, ControlNet™, DeviceNet™ y PROFIBUS™, dependiendo de la gama del equipo, y de su capacidad de tener módulos de comunicación.
Los arrancadores suaves son dependientes de la carga y se basan en ajustes programados de arranque y paro. Un algoritmo ajusta el voltaje para aumentar la corriente y el par para arrancar el motor. Con base en la fuerza contraelectromotriz del motor, el arrancador suave determina si el motor ha alcanzado la velocidad esperada. Si el arrancador suave detecta que el motor ha alcanzado la velocidad esperada antes del tiempo de arranque seleccionado, el arrancador suave aplica voltaje pleno e indica el estado de marcha.
Por otro lado, los variadores proporcionan un control preciso de velocidad, que incluye los tiempos de arranque y paro, de acuerdo con el variador que se seleccione y las capacidades de carga y sobrecarga del variador.
Los variadores ofrecen velocidad continua y totalmente ajustable en cualquier momento desde el arranque hasta el paro durante posiblemente horas, debido a la capacidad de ajustar la frecuencia. Aunque tanto el variador como el arrancador suave pueden funcionar a velocidades lentas, la duración en que puede permanecer cada uno de ellos depende del motor y de la carga. El calor del motor en marcha a velocidades lentas depende del tiempo. Para poder proteger los SCR y el motor, el arrancador suave alcanza la capacidad térmica máxima si se deja en velocidad lenta demasiado tiempo. El funcionamiento continuo de un variador por debajo de 5Hz requiere reducción del régimen nominal, por lo que se recomienda entonces la colocación de ventilación forzada al motor.
Cerrando el tema
Los arrancadores suaves funcionan a frecuencia fija y el par pleno está disponible solo a voltaje pleno. El par inicial está programado en el arrancador suave. El voltaje asociado para el ajuste del par es el punto inicial de la rampa. El par pleno no está disponible a velocidad cero, mientras que en aplicaciones de variadores, el 100% del par se encuentra disponible hasta la frecuencia de línea a la velocidad base.
Por encima de la velocidad base del motor, la potencia es del 100% y el par disminuye. La retención de par es una ventaja que proporciona el variador en aplicaciones como la de un transportador inclinado que evita que la correa con la carga se vaya hacia atrás cuando esté detenida. La aplicación determina si son necesarias otras características de seguridad además de la de par pleno a velocidad cero con un variador. Un arrancador suave tendría que utilizar un freno mecánico para lograr el mismo efecto.
