En el ámbito del control de motores industriales, los variadores de frecuencia (VFD) desempeñan un papel fundamental a la hora de optimizar el consumo de energía y mejorar el rendimiento del motor. Como proveedor dedicado de VFD de 15 KW, conozco bien las complejidades técnicas que hacen que estos dispositivos sean indispensables en el panorama industrial moderno. Uno de los aspectos más importantes que hay que entender cuando se trata de VFD es su contenido armónico.
Comprensión de los armónicos en los VFD
Los armónicos son frecuencias que son múltiplos de la frecuencia fundamental del sistema de energía eléctrica. En la mayoría de los sistemas de energía, la frecuencia fundamental es 50 Hz o 60 Hz. Cuando funciona un VFD, utiliza dispositivos de conmutación de semiconductores para convertir la energía de CA entrante en energía de CC y luego nuevamente a energía de CA de una frecuencia variable. Este proceso de conversión no es ideal y genera corrientes y voltajes eléctricos en estas frecuencias armónicas.
El contenido armónico de un VFD es una preocupación importante por varias razones. Primero, los armónicos excesivos pueden causar sobrecalentamiento en equipos eléctricos como transformadores, motores y cables. Esto se debe a que las corrientes adicionales que fluyen a frecuencias armónicas dan como resultado un mayor calentamiento resistivo según la fórmula (P = I^{2}R), donde (P) es la disipación de potencia, (I) es la corriente y (R) es la resistencia. En segundo lugar, los armónicos pueden provocar interferencias en los sistemas de comunicación y otros equipos electrónicos sensibles, provocando fallos de funcionamiento y reducción de la fiabilidad.
Mecanismos de generación de armónicos en un VFD de 15 KW
Un VFD de 15 KW normalmente consta de un rectificador, un enlace de CC y un inversor. La etapa rectificadora, que suele ser un circuito basado en diodos o tiristores, convierte la potencia de CA entrante en potencia de CC. Durante esta conversión, se produce un consumo de corriente no lineal, que es la principal fuente de armónicos.
El enlace de CC almacena la energía CC y proporciona una fuente de voltaje estable para el inversor. Luego, el inversor convierte la energía CC nuevamente en energía CA con una frecuencia variable adecuada para el control de velocidad del motor. La acción de conmutación del inversor también contribuye a la generación de armónicos, aunque normalmente en menor medida en comparación con el rectificador.
El espectro armónico de un VFD de 15 KW se puede analizar mediante análisis de Fourier. Los armónicos más comunes generados por un VFD son los armónicos impares, como los armónicos 3.º, 5.º, 7.º, 11.º y 13.º. Estos armónicos son importantes porque pueden provocar problemas específicos en el sistema eléctrico. Por ejemplo, el tercer armónico puede provocar una sobrecarga del neutro en sistemas trifásicos de cuatro hilos, ya que los terceros armónicos de las tres fases están en fase en el conductor neutro.
Impacto del contenido de armónicos en el sistema eléctrico
La presencia de armónicos en un VFD de 15 KW puede tener consecuencias de gran alcance para el sistema eléctrico en general. Además de los problemas de sobrecalentamiento e interferencias mencionados anteriormente, los armónicos también pueden afectar el factor de potencia del sistema. El factor de potencia es una medida de la eficacia con la que se utiliza la energía eléctrica, y un factor de potencia bajo puede generar mayores costos de energía para el usuario final.
Cuando hay armónicos presentes, la potencia aparente (el producto del voltaje y la corriente) es mayor que la potencia real (la potencia realmente utilizada para realizar el trabajo). Esta diferencia se debe a la potencia reactiva asociada a las corrientes armónicas. Las empresas de servicios públicos suelen cobrar a los clientes industriales por un factor de potencia bajo, por lo que la reducción del contenido de armónicos puede generar importantes ahorros de costos.
Mitigación de armónicos en VFD de 15 KW
Como proveedor de VFD de 15 KW, soy consciente de que existen varios métodos para mitigar el contenido de armónicos en los VFD. Uno de los métodos más comunes es el uso de filtros pasivos. Los filtros pasivos están formados por inductores, condensadores y resistencias, y están diseñados para ofrecer rutas de baja impedancia para frecuencias armónicas específicas. Por ejemplo, se puede diseñar un filtro sintonizado para desviar la corriente del quinto armónico lejos del sistema eléctrico principal.
Otro enfoque es utilizar filtros de armónicos activos. Los filtros activos monitorean continuamente las corrientes armónicas en el sistema e inyectan corrientes iguales y opuestas para cancelar los armónicos. Si bien los filtros activos son más caros que los filtros pasivos, ofrecen mayor flexibilidad y mejor rendimiento, especialmente en aplicaciones donde las características de carga cambian con frecuencia.
En algunos casos, también se pueden utilizar VFD de pulsos múltiples para reducir los armónicos. Un VFD de pulsos múltiples utiliza un transformador de desplazamiento de fase para crear múltiples fases de entrada, lo que puede reducir significativamente el contenido armónico. Por ejemplo, un VFD de 12 o 18 pulsos puede reducir los armónicos 5.° y 7.° a un nivel muy bajo.
Nuestras ofertas y soluciones
Como proveedor de VFD de 15 KW, entendemos la importancia de ofrecer productos de alta calidad con bajo contenido de armónicos. Nuestros VFD están diseñados con tecnología avanzada para minimizar la generación de armónicos desde el principio. También ofrecemos una gama de soluciones de mitigación de armónicos para satisfacer las necesidades específicas de nuestros clientes.
Para aquellos que buscan un confiableVariador de frecuencia para motor trifásico, nuestros VFD de 15 KW son una excelente opción. Son adecuados para una amplia gama de motores trifásicos, proporcionando un control preciso de la velocidad y ahorro de energía. NuestroVFD de control vectorialLos modelos ofrecen capacidades de control aún más avanzadas, lo que permite un mejor control del par y un rendimiento dinámico.
Además, tenemosVariador de frecuencia de 660 V - 690 Vopciones disponibles para aplicaciones que requieren operación de voltaje más alto. Estos VFD están diseñados para soportar el aumento de tensión eléctrica y aún mantener un bajo contenido de armónicos.
Conclusión y llamado a la acción
Comprender el contenido armónico de un VFD de 15 KW es crucial para garantizar el funcionamiento seguro y eficiente de los sistemas eléctricos industriales. Como proveedor, estamos comprometidos a proporcionar a nuestros clientes VFD que no solo cumplan con sus requisitos de rendimiento sino que también minimicen los impactos negativos de los armónicos.
Si necesita un VFD de 15 KW o tiene alguna pregunta sobre la mitigación de armónicos, le recomendamos que se comunique con nosotros. Nuestro equipo de expertos está listo para ayudarlo a seleccionar el producto y la solución adecuados para su aplicación específica. Esperamos tener la oportunidad de trabajar con usted y ayudarlo a optimizar sus sistemas de control de motores.
Referencias
- Marrón, H. (2018). Calidad de la energía en sistemas eléctricos: comprensión y mitigación de armónicos. Prensa IEEE.
- Smith, J. (2020). Variadores de frecuencia: principios y aplicaciones. McGraw-Hill.
- Comisión Electrotécnica Internacional (IEC). (2019). IEC 61000 - 3 - 12: Compatibilidad electromagnética (EMC) - Parte 3 - 12: Límites - Límites de emisión de corriente armónica (corriente de entrada del equipo ≤ 16 A por fase y > 75 A por fase).