Como proveedor de variadores de frecuencia (VFD) trifásicos, me han preguntado cómo funcionan estos equipos críticos en ambientes fríos. Los VFD trifásicos son esenciales para controlar la velocidad y el par de motores de CA trifásicos y encuentran aplicaciones en industrias que van desde la fabricación hasta los sistemas HVAC. Sin embargo, las bajas temperaturas pueden afectar significativamente su rendimiento y vida útil. En este blog, profundizaré en el funcionamiento interno de los VFD trifásicos en entornos fríos y brindaré información sobre cómo gestionar estas condiciones.
Conceptos básicos del funcionamiento del VFD trifásico
Antes de explorar el impacto de los ambientes fríos, repasemos brevemente cómo funcionan los VFD trifásicos en condiciones normales. Un VFD trifásico normalmente consta de tres componentes principales: un rectificador, un bus de CC y un inversor.
El rectificador convierte la energía CA trifásica entrante en energía CC. Este proceso es crucial ya que proporciona una fuente de voltaje CC estable para el resto del sistema. Luego, el bus de CC almacena y filtra la energía de CC, suavizando cualquier ondulación y garantizando que un voltaje constante suministre al inversor.
El inversor es quizás la parte más crítica del VFD. Toma la energía CC del bus de CC y la convierte nuevamente en energía CA trifásica con frecuencia y voltaje ajustables. Al controlar la frecuencia y el voltaje, el VFD puede regular con precisión la velocidad y el par del motor de CA trifásico conectado para cumplir con los requisitos de aplicaciones específicas.
Impacto de los ambientes fríos en los VFD trifásicos
Los entornos fríos pueden tener un profundo impacto en el funcionamiento de los VFD trifásicos de varias maneras.
1. Rendimiento de los componentes eléctricos
Muchos componentes eléctricos dentro de un VFD son sensibles a los cambios de temperatura. Por ejemplo, los condensadores, que se utilizan en el bus de CC para filtrar la potencia de CC, pueden experimentar una disminución de la capacitancia en temperaturas frías. Esta reducción puede provocar una mayor fluctuación en el voltaje de CC, lo que podría causar inestabilidad en la salida del inversor y afectar el rendimiento del motor.
Las resistencias y los inductores también tienen coeficientes de temperatura que pueden cambiar sus propiedades eléctricas. En condiciones frías, la resistencia de las resistencias puede aumentar y la inductancia de los inductores puede cambiar, alterando las características generales del circuito y potencialmente generando señales de control inexactas.
2. Lubricación y Componentes Mecánicos
Algunos VFD pueden tener componentes mecánicos, como ventiladores de refrigeración o relés. En ambientes fríos, los lubricantes utilizados en estas piezas mecánicas pueden espesarse, aumentando la fricción y reduciendo la eficiencia de los componentes. Esto puede provocar un desgaste prematuro, una reducción del rendimiento de refrigeración (en el caso de los ventiladores) y posibles fallos de los contactos del relé.
3. Condensación
Los entornos fríos pueden provocar que se forme condensación dentro del gabinete del VFD. Cuando la temperatura aumenta, la humedad condensada puede crear cortocircuitos o dañar componentes eléctricos. Esto es particularmente problemático en lugares donde el VFD experimenta fluctuaciones de temperatura significativas o está expuesto a condiciones de humedad.
Estrategias de mitigación para ambientes fríos
Para garantizar el funcionamiento confiable de los VFD trifásicos en ambientes fríos, se pueden emplear varias estrategias de mitigación.
1. Sistemas de calefacción
La instalación de sistemas de calefacción dentro del gabinete del VFD puede ayudar a mantener una temperatura estable. Esto se puede lograr utilizando calentadores resistivos o cables de rastreo de calor. Al mantener la temperatura interna por encima de un cierto umbral, se puede estabilizar el rendimiento de los componentes eléctricos y reducir el riesgo de condensación.
2. Diseño del recinto
El uso de recintos aislados puede proporcionar protección adicional contra las bajas temperaturas. El aislamiento ayuda a reducir la pérdida de calor y a mantener una temperatura interna más estable. Además, los recintos deben diseñarse para evitar la entrada de humedad, por ejemplo mediante el uso de juntas y técnicas de sellado adecuadas.
3. Calentamiento previo al inicio
Implementar un procedimiento de calentamiento previo al arranque puede resultar beneficioso. Antes de encender el VFD, se puede encender durante un breve período para permitir que los componentes internos alcancen una temperatura de funcionamiento adecuada. Esto puede ayudar a minimizar el impacto de las bajas temperaturas en el rendimiento de los componentes.
4. Selección de componentes
Al seleccionar un VFD trifásico para un ambiente frío, es importante elegir componentes con un amplio rango de temperatura. Por ejemplo, los condensadores con clasificaciones de baja temperatura pueden mantener su capacitancia de manera más efectiva en condiciones frías, lo que reduce el riesgo de inestabilidad del voltaje de CC.
Aplicaciones y consideraciones del mundo real
En muchas aplicaciones del mundo real, los VFD trifásicos funcionan en ambientes fríos. Por ejemplo, en la industria minera, los VFD se utilizan para controlar cintas transportadoras y sistemas de ventilación en minas subterráneas donde las temperaturas pueden ser bastante bajas. En las instalaciones de almacenamiento en frío, los VFD se emplean para regular el funcionamiento de los compresores y ventiladores de refrigeración.
Al implementar VFD en estos entornos, es esencial realizar evaluaciones exhaustivas del sitio. Se deben considerar factores como las temperaturas media y mínima, los niveles de humedad y la posibilidad de fluctuaciones de temperatura. Esta información se puede utilizar para determinar las estrategias de mitigación más apropiadas.
Nuestros productos y soluciones
Como proveedor de VFD trifásicos, ofrecemos una gama de productos adecuados para diversas aplicaciones, incluidas aquellas en entornos fríos. NuestroVariador de frecuencia de 660 V - 690 Vestá diseñado para proporcionar un rendimiento confiable incluso en condiciones difíciles. Con un aislamiento robusto y componentes de alta calidad, puede soportar temperaturas frías mientras mantiene un control preciso de los motores de CA trifásicos.
NuestroUnidad inversoraEs otro producto que incorpora tecnologías avanzadas para garantizar un funcionamiento estable en climas fríos. Cuenta con un sistema de calefacción incorporado y protección mejorada contra la humedad, lo que reduce el riesgo de falla de los componentes debido al frío y la humedad.
Para aplicaciones más pequeñas, nuestroVariador de frecuencia de 45 KWes una solución rentable que no compromete el rendimiento. Está diseñado para ser energéticamente eficiente y confiable, lo que lo convierte en una excelente opción para aplicaciones en ambientes fríos.
Conclusión
Operar VFD trifásicos en entornos fríos presenta desafíos únicos, pero con la comprensión y las estrategias de mitigación adecuadas, estos desafíos se pueden superar. Al considerar el impacto del frío en los componentes eléctricos, las piezas mecánicas y la posible condensación, y al implementar soluciones adecuadas, como sistemas de calefacción, un diseño de gabinete adecuado y procedimientos de calentamiento previo al arranque, se puede garantizar el funcionamiento confiable de los VFD.
Si necesita VFD trifásicos para su aplicación, especialmente en un ambiente frío, estamos aquí para ayudarlo. Nuestro equipo de expertos puede brindarle soporte técnico detallado y orientación para seleccionar el producto más adecuado para sus necesidades. Contáctenos para iniciar una discusión sobre adquisiciones y permítanos ayudarlo a encontrar la solución perfecta para sus requisitos de VFD trifásico.
Referencias
- "Variadores de frecuencia variable: principios, funcionamiento y solución de problemas" por Andrew P. Alleyne
- Roger C. Dugan, Mark F.