Controlar varios motores con un único variador de frecuencia

En función del diseño, quizás pueda simplificar los controles y reducir los costos al usar solamente un variador de frecuencia para controlar varios motores.

Por Ashwinkumar Govindbhai Patel, gerente de Productos, Rockwell Automation

En algunas aplicaciones, se puede usar un variador de frecuencia para controlar varios motores, si se tienen en cuenta las consideraciones correctas del diseño y si cada motor tiene la protección adecuada. Esto puede ofrecer ventajas, tales como reducir los costos, el espacio en el panel y la complejidad del control.

Si la aplicación se ajusta a esas condiciones – y cada motor puede ser operado con la misma rotación y tiene un variador de frecuencia como punto único de falla –, el siguiente paso es examinar las consideraciones de diseño y seleccionar los componentes correctos. El variador de frecuencia debe dimensionarse correctamente y cada motor necesitará una protección.   Entre los lineamientos recomendados, tenemos los siguientes:

• Para seleccionar el tamaño del variador de frecuencia, totalice la corriente de carga plena en amperios de todos los motores y añada un 20% (para ajustar una pequeña fuga por inductancia).
• Defina los valores nominales de corriente.
• En algunos variadores, no se recomienda dimensionar por debajo de 3 Hp debido a problemas de acoplamiento capacitivo (corriente de carga en el cable).
• La incorporación de un toroide de modo común y el uso de cables de polipropileno (XLPE) ayudarán a minimizar la corriente de carga en el cable.
• Los variadores deben configurarse para actuar con control de motor del tipo V/Hz.
• No se recomienda encender o apagar los motores cuando el variador de frecuencia está funcionando.
• Suministre protección contra sobrecarga para cada motor de manera individual.

En aplicaciones con varios motores, es necesaria una protección contra sobrecarga para cada motor, con función de sobrecarga (térmica), en el lado de la carga de un variador de frecuencia. Esto es necesario porque un variador de frecuencia puede detectar solamente su carga total conectada, pero no logra detectar si un determinado motor está consumiendo corriente elevada.  Por lo tanto, el variador no logra suministrar la protección de sobrecarga apropiada.

Muchas aplicaciones usan varios motores de la misma capacidad que operan en paralelo en la misma rotación. En ese caso, vale preguntarse:

• ¿Puedo usar un único variador de frecuencia para controlar varios motores?
• ¿Eso ayuda a optimizar el panel en términos de costo y de espacio?
• ¿Tengo los componentes correctos para ayudar a proteger los motores individualmente en ese tipo de configuración?

No todos los tipos de dispositivos de protección contra sobrecarga son adecuados para su aplicación en la salida de un variador de frecuencia.  Debido a los impulsos de tensión modulados (PWM) y a la impedancia de pico del motor, ocurren reflejos de los impulsos de tensión en las terminales del motor. La amplitud de esos impulsos depende de:

• La tensión del sistema.
• El tiempo de subida de la tensión del variador de frecuencia.
• La corriente nominal del disyuntor de protección del motor (impedancia de pico).
• La tensión de operación.

La ubicación del disyuntor, tipo de cable y su longitud entre el disyuntor y el motor (impedancia de pico).

Existen algunos desafíos para la protección contra sobrecarga en la salida de los variadores de frecuencia:

• En el caso de los relés de sobrecarga electrónicos, su tecnología de detección de corriente puede ser incapaz de medir la corriente de carga y los armónicos correctamente, al operar en frecuencias fuera de su rango de detección nominal.
• Para un disyuntor estándar, los desafíos están relacionados con el reflejo de los impulsos de tensión que causan alto esfuerzo en el dieléctrico de las bobinas de disparo magnético del disyuntor, lo que resulta en un envejecimiento precoz.

Es una buena práctica restringir la longitud del cable entre el disyuntor y el motor, por debajo del valor máximo permitido donde se acentúa el fenómeno de onda reflejada.