Con el desarrollo de la tecnología del inversor de frecuencia, se volvió posible controlar la velocidad y rendimiento de los motores eléctricos de manera más eficiente, lo que supuso un gran avance para muchas industrias y aplicaciones. Sin embargo, no todos los motores están diseñados para funcionar con inversores. Aquí entran los llamados motores convencionales o normales.
Algunas personas se preguntan si es posible usar un motor convencional directamente como un motor inversor. La respuesta es un rotundo «no», ya que pueden causar problemas significativos, debido a diferencias en diseño, construcción y características operativas. A continuación, detallaremos las diferencias entre ambos tipos de motores (ampliamente usados en muchas industrias por sus beneficios) que hacen que no sea posible el mencionado intercambio.
Diseño y construcción
Los motores diseñados específicamente para trabajar con un inversor de frecuencia tienen características de construcción distintas a los motores convencionales. Los primeros suelen tener un aislamiento mejorado para soportar el estrés eléctrico causado por los pulsos de alta frecuencia que genera el inversor.
Además, están diseñados para manejar las altas corrientes transitorias y el rápido cambio de voltaje que se produce al operar con inversores. Un motor convencional, al no estar preparado para estas condiciones, puede sufrir daños en su aislamiento, lo que lleva a fallas prematuras y riesgos de cortocircuito.
Ruido electromagnético
Usar inversores causa ruido y vibración electromagnéticos de mayor complejidad en los motores, lo que se debe a las altas frecuencias y a la conmutación rápida de los inversores, que pueden inducir vibraciones mecánicas y acústicas en los motores no preparados para ello.
Los motores convencionales pueden experimentar resonancias no deseadas, ruidos molestos e incluso daños mecánicos debido a tales vibraciones. Por otra parte, los motores inversores están diseñados para minimizar estos efectos, gracias a su construcción más robusta y equilibrada que les permite operar de manera suave y silenciosa.
Temperatura y eficiencia
La eficiencia de un motor está relacionada con su capacidad para transformar la energía eléctrica en energía mecánica sin pérdidas excesivas de calor. Los motores inversores están optimizados para mantener una alta eficiencia en una amplia gama de velocidades y cargas. Por otro lado, los motores convencionales están diseñados para operar a una velocidad constante y tienden a ser menos eficientes cuando se operan a velocidades variables. Además, la falta de enfriamiento adecuado a bajas velocidades puede llevar a un aumento de la temperatura interna, reduciendo aún más la eficiencia y acelerando el desgaste del motor.
Rigidez dieléctrica
Un inversor de frecuencia genera pulsos de voltaje de alta frecuencia que crean picos de voltaje en los devanados del motor. Esto somete al aislamiento del motor a un mayor estrés eléctrico, conocido como «rigidez dieléctrica». Los motores eléctricos en Monterrey diseñados para trabajar con inversores tienen un aislamiento reforzado capaz de soportar estos picos sin degradarse. En cambio, los motores normales no están preparados para soportar estas condiciones, lo que puede resultar en una ruptura del aislamiento y, eventualmente, en fallas catastróficas del motor.
Sistema de refrigeración
El sistema de refrigeración de un motor es fundamental para mantener su temperatura de operación dentro de límites seguros. Generalmente, los motores convencionales están equipados con ventiladores acoplados al eje, que proporcionan enfriamiento proporcional a la velocidad de rotación del motor, evitando así los efectos de la temperatura en su rendimiento.
Sin embargo, cuando se utilizan con inversores, los motores pueden funcionar a bajas velocidades durante períodos prolongados, lo que reduce la capacidad de enfriamiento del ventilador y puede provocar un sobrecalentamiento. Los motores inversores están diseñados con sistemas de refrigeración adicionales o mejorados para mitigar este problema, asegurando una disipación de calor adecuada en todo el rango de velocidades.
Regulación de velocidad
Los motores convencionales no están diseñados para cambios rápidos en la velocidad, lo que puede resultar en fluctuaciones de rendimiento y eficiencia. En cambio, los motores inversores si se diseñan específicamente para mantener un control preciso de la velocidad en todo momento, con sistemas de retroalimentación y ajuste continuo que aseguran un rendimiento óptimo sin importar las variaciones de carga o velocidad.
Eficiencia energética
Si se colocará un inversor de frecuencia en un motor normal, resultaría en una menor eficiencia energética, ya que este no está optimizado para operar a velocidades variables. En el caso de los motores inversores, si se diseñan para maximizar la eficiencia en una amplia gama de velocidades y cargas, resultando en un menor consumo de energía y bajos costos operativos. Además, es posible recurrir a tecnologías que permiten los motores inversores, como el frenado regenerativo, que permite recuperar parte de la energía durante la desaceleración, algo que los motores convencionales no pueden hacer.
Dificultades de enfriamiento a bajas RPM
A bajas revoluciones por minuto (RPM), el flujo de aire proporcionado por el ventilador de un motor convencional disminuye drásticamente, lo que lleva a problemas de enfriamiento. Se trata de algo crítico cuando se usan inversores para controlar la velocidad del motor, ya que suele requerirse que el motor funcione a velocidades reducidas por periodos prolongados. Los motores inversores, por su parte, están equipados con ventiladores independientes o sistemas de enfriamiento forzado que aseguran un flujo de aire constante, sin importar la velocidad del motor, evitando con ello el sobrecalentamiento.
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