La avería o daños a los motores eléctricos en Monterrey que son provocados por el convertidor de frecuencia, incluye dos factores: el daño de los cojinetes y el daño al devanado del estator. Se trata de un daño que, por lo general, se presenta dentro de pocas semanas o varios meses, donde el tiempo determinado estará relacionado con varios aspectos como: marca del motor, convertidor de frecuencia, potencia, etc.
Los daños accidentales prematuros al motor pueden provocar grandes pérdidas económicas a la producción de la empresa o industria; y que no solo tienen impacto en el costo del mantenimiento y sustitución del motor, sino a nivel económico generado por una parada inesperada del sistema de producción.
Por esta razón, cuando se usa un convertidor de frecuencia para accionar el motor se debe tener presente el problema de los daños. En este artículo, encontrarán los detalles sobre este tema para tomar las medidas correspondientes.
Diferencia entre el variador de frecuencia y el variador de frecuencia de línea
Para entender el mecanismo por el cual los motores eléctricos de CA (corriente alterna) tienen más probabilidades de sufrir daños o averías en condiciones de variador de frecuencia, se debe entender las diferencias entre voltaje de los motores impulsados por la frecuencia industrial y el voltaje de los motores impulsados por variadores de frecuencia.
Es importante comprender cómo se puede afectar negativamente al motor a partir de esta diferencia.
La estructura básica del convertidor de frecuencia se caracteriza por el circuito rectificador y el circuito inversor con el que cuenta. En el caso del primero, se trata de un circuito de salida de voltaje CC conformado por diodos ordinarios y condensadores de filtrado.
El circuito inversor transforma el voltaje de CC en forma de onda de voltaje modulada por ancho de pulso. Con relación a ello, la forma de onda de voltaje que puede accionar al motor con el respectivo convertidor de frecuencia viene en forma de onda de pulso con ancho de pulso variable, no en forma de onda de voltaje sinusoidal.
Por tanto, conducir el motor bajo un voltaje de pulso es una de las razones clave por las cuales un motor puede averiarse o dañarse.
Mecanismo del inversor daña el devanado del estator del motor
En el momento en el que se transmite voltaje de pulso mediante un cable, si la impedancia del mismo no llega a coincidir con la impedancia de la respectiva carga, se pueden generar reflexiones en el extremo de dicha carga. Es importante saber que, el resultado de estas reflexiones es la superposición de la onda incidente y la onda reflejada, lo que da lugar a un voltaje más elevado.
La amplitud de este voltaje puede llegar a alcanzar hasta el doble del voltaje del bus de CC, que viene siendo alrededor de tres veces el voltaje de entrada del inversor. En términos generales, la vida útil de un motor eléctrico industrial que es impulsado por un convertidor de frecuencia se encuentra influenciado por varios factores: contaminación, temperatura, voltaje, vibración, frecuencia portadora y el proceso de fabricación del aislamiento de la bobina.
Mecanismo por el cual se dañan los cojinetes del motor
La razón por la cual surge el daño de los cojinetes del motor debido al cambio de frecuencia es por el hecho de que existe corriente que puede fluir a través de estos y dicha corriente se encuentra en un estado de conexión intermitente. Por ello, el circuito conectado intermitentemente puede provocar un arco que llega a quemar los rodamientos.
Son dos motivos clave por los cuales la corriente puede fluir mediante los cojinetes del motor de comunicación. Uno tiene relación con el voltaje inducido generado por el desequilibrio del campo electromagnético interno.
Por otro lado, se encuentra la trayectoria de la corriente de elevada frecuencia que es generada por la capacitancia parásita. En el momento en el cual el voltaje llega a exceder la resistencia del aislamiento del aceite lubricante en el rodamiento, se puede llegar a formar una ruta de corriente eléctrica.
Durante la rotación del eje, en un momento específico, el aislamiento del aceite lubricante puede interrumpir la corriente. Es un proceso parecido al proceso de encendido y apagado de un interruptor que llega a generar un arco y quema la superficie del eje, la taza del eje y la bola formando cráteres.
Protección de los devanados del estator del motor
Cuando la longitud del cable supera los 30 metros aproximadamente, entonces, los convertidores de frecuencia modernos producen un voltaje máximo en el extremo del motor. Por ello, se acorta la vida útil del motor. En este sentido, para evitar daños al motor, se pueden considerar dos métodos:
- Usar un motor que tenga una tensión soportada de aislamiento más elevada para el devanado.
- Tomar medidas para disminuir el voltaje máximo.
Además, se pueden tener presente algunas técnicas para la protección de motores eléctricos en Monterrey:
- Instalar un reactor en el terminal de salida del convertidor de frecuencia.
- Instalar un filtro duv/dt a la salida del convertidor de frecuencia.
- Instalar un filtro de onda sinusoidal a la salida del inversor.
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