Con el avance continuo de la automatización industrial, los compresores de aire de frecuencia variable se han convertido gradualmente en productos convencionales en el mercado, y los variadores de frecuencia (VFD) también han ganado una amplia aplicación. El VFD en los compresores de aire de frecuencia variable ajusta el voltaje y la frecuencia de salida conmutando sus IGBT internos, proporcionando al motor el voltaje de potencia requerido en función de sus necesidades reales para lograr ahorros de energía y regulación de velocidad. Sin embargo, no deben pasarse por alto los peligros que conlleva el uso generalizado de los VFD. En el campo de los motores, los VFD pueden dañar potencialmente los motores y alterar hasta cierto punto las condiciones normales de funcionamiento.
Si bien las adaptaciones de ahorro de energía-conseguidas por los VFD en compresores de aire de-frecuencia variable son significativas, el problema de la contaminación armónica de estos variadores se ha vuelto cada vez más grave. Diferentes empresas enfrentan diferentes desafíos durante la implementación de VFD. En resumen, los armónicos causan principalmente daños a ciertos equipos, lo que requiere la instalación de dispositivos de filtrado como reactores para mitigar el problema-lo que también presenta oportunidades para aplicaciones de cobre. A continuación detallamos qué equipos son susceptibles de sufrir daños por armónicos.
¿Qué daño pueden causar los armónicos del inversor?
1. Transformadores
Los armónicos de corriente aumentan las pérdidas en el cobre, mientras que los armónicos de tensión aumentan las pérdidas en el hierro. El efecto combinado eleva la temperatura del transformador, comprometiendo la integridad del aislamiento y reduciendo el margen de capacidad. Los armónicos también pueden inducir resonancia entre los devanados del transformador y la capacitancia entre-cables, o causar saturación/distorsión magnética del núcleo, generando ruido.
2. Motores eléctricos
La producción de armónicos afecta principalmente a los motores al inducir un calentamiento adicional, lo que provoca aumentos elevados de temperatura. Los motores a menudo requieren una reducción de potencia. Las formas de onda de salida distorsionadas aumentan los voltajes máximos repetitivos, comprometiendo el aislamiento del motor. Los armónicos también provocan pulsaciones de par y mayores niveles de ruido.
3. Aparamenta
Las corrientes armónicas inducen tasas de corriente di/dt extremadamente altas durante el arranque del tablero, lo que eleva los picos transitorios de tensión de recuperación y compromete potencialmente la integridad del aislamiento.
4. Bancos de condensadores de potencia
Las especificaciones estándar limitan la sobrecarga del capacitor al 35% de la corriente nominal. Sin embargo, los efectos armónicos frecuentemente causan sobrecargas severas durante el funcionamiento. A medida que la impedancia del capacitor disminuye al aumentar la frecuencia, los armónicos hacen que los capacitores actúen como trampas de corriente, generando corrientes excesivas. Esto provoca sobrecalentamiento, aumento del estrés dieléctrico y posibles daños. Cuando las impedancias del condensador y de la línea resuenan, se producen cortocircuitos inducidos por vibración-, sobrecorriente y generación de ruido.
5. Instrumentos de medición
Los instrumentos de medición, como los medidores de energía eléctrica, experimentan un par electromagnético adicional en sus rotores de inducción debido a los armónicos, lo que provoca errores de medición y una precisión reducida.
6. Dispositivos de protección
Los armónicos en la corriente generan un par adicional, alterando las características operativas de los dispositivos de protección y potencialmente causando disparos falsos.
Otros equipos, como sistemas de iluminación, dispositivos de comunicación, equipos informáticos y sistemas de control remoto de frecuencia portadora-también son susceptibles a interferencias armónicas, que pueden alterar el funcionamiento normal o acortar la vida útil.
7. Equipos electrónicos de potencia
En diversas aplicaciones, los dispositivos electrónicos suelen servir como fuentes de corriente armónica y son muy sensibles a la distorsión armónica, lo que provoca fallos de funcionamiento.