¿Por qué los variadores son más fáciles de utilizar que los arrancadores suaves?

¿Por qué los variadores son más fáciles de utilizar que los arrancadores suaves?

Investigaciones recientes del mercado muestran que el mercado mundial de variadores de CA de bajo voltaje sigue siendo aproximadamente 20 veces más grande que el mercado mundial de arrancadores suaves de bajo voltaje. Este es un fenómeno muy interesante, ya que puede haber ahorros importantes en costo, tamaño y energía al decidir utilizar un arrancador suave en lugar de un variador de CA para algunas aplicaciones.

¿Por qué los variadores se utilizan en situaciones en las que los arrancadores suaves pueden hacer el trabajo?

La respuesta es bastante básica: Los variadores de CA funcionarán en casi todas las aplicaciones, pero los arrancadores suaves no funcionarán en todas las aplicaciones. Algunas personas interpretan que esto significa que los variadores de CA son más fáciles de especificar, instalar y poner en marcha que los arrancadores suaves. Esto no es verdad. Se deben considerar muchas más cosas cuando se utiliza un variador de CA que un arrancador suave. Una mejor manera de analizarlo es que los variadores de CA funcionan en una mayor variedad de aplicaciones que los arrancadores suaves.

Probablemente, todos hemos oído el viejo dicho “¡ubicación, ubicación, ubicación!” a la hora de adquirir una casa. De forma similar, al elegir entre un arrancador suave o un variador de CA para una aplicación específica, es importante pensar en la “¡aplicación, aplicación, aplicación!”

Al decidir entre un arrancador suave o un variador de CA, se deben formular las siguientes preguntas comunes sobre la aplicación:

  • ¿Cuáles son los requisitos de par de carga?
  • ¿Se necesita el control de velocidad durante el modo de marcha? ¿Se requiere la operación inversa a velocidad plena?
  • ¿Existen consideraciones o restricciones en torno al bloque de distribución?

Los requisitos de par de carga de una aplicación son muy importantes cuando se elige entre un arrancador suave o un variador de CA. ¿La aplicación necesita un par de arranque alto? ¿Par pleno a velocidad cero? ¿Mantener el par? Por definición, los arrancadores suaves son arrancadores de voltaje reducido. Esto significa que el par pleno no está disponible a velocidad cero o a velocidades muy bajas.

Debido a esto, los siguientes tipos de carga, por lo general, no se recomiendan para arrancadores suaves: extrusoras, bombas de desplazamiento positivo, transportadores inclinados (carga de reacondicionamiento), montacargas y elevadores (a menos que sean hidráulicos). Mientras tanto, un variador de CA puede producir un par nominal desde 0 hasta la velocidad nominal y, comúnmente, puede manejar todos los tipos de carga.

La capacidad para controlar la velocidad es otra consideración clave sobre la aplicación y depende de la construcción física del arrancador suave y el variador de CA. Un arrancador suave posee rectificadores controlados de silicio (SCR) que conectan la línea de entrada de CA con el motor. Las propiedades físicas permiten cambiar el punto en la forma de onda de la entrada de CA donde el SCR se enciente, pero no donde se apaga, ya que los SCR se apagan por sí solos. Esto permite incrementar el voltaje del motor de 0 al voltaje pleno de la línea (control de voltaje). Esto significa que la frecuencia de línea siempre se aplica al motor y que, una vez que el motor alcanza la velocidad, funcionará al valor de rpm equivalente a 60 Hz (o 50 Hz). La dirección a velocidad plena está determinada por el orden de conexión de alimentación de la línea.

En cambio, los variadores de CA tienen más componentes electrónicos activos, que comúnmente constan de un diodo en la sección de entrada, bus de CC y transistores bipolares de compuerta aislada (IGBT). Los IGBT se pueden “encender” y “apagar” en cualquier momento, durante el tiempo y con la frecuencia que desee. Se pueden aplicar diferentes voltajes así como diferentes frecuencias (control de voltaje y frecuencia) al motor, lo que da como resultado un control de velocidad constante en cualquier dirección.

Los variadores de CA pueden funcionar en la mayoría de los sistemas de fuente de alimentación eléctrica, incluidos aquellos que más coinciden con la carga del motor. Comúnmente, cuando usa un arrancador suave, la fuente de suministro debería tener la capacidad para permitir corrientes de arranque de 150% a 450% de los amperios de carga plena del motor. Algunos variadores de CA también pueden operar cargas de motor trifásicas con alimentación de entrada monofásica. Los arrancadores suaves solamente operan en alimentación de entrada trifásica.

Al elegir entre un arrancador suave o un variador de CA para una instalación particular, las características de la aplicación son la principal preocupación. Los puntos como las consideraciones sobre requisitos de par, control de velocidad y bloque de distribución se deben analizar cuidadosamente.

Para aplicaciones de arrancador suave, algunas reglas generales son:

  • Reduce el desgaste mecánico y el daño al sistema
  • Limitar la corriente es un motivo primordial para iniciar el método
  • Aplicaciones con par de arranque más bajo
  • Aplicaciones con carga ligera o moderada
  • Operación a velocidad plena

Para aplicaciones de variador de CA, las pautas generales son:

  • Control de velocidad durante el modo de marcha
  • Par de arranque alto
  • Control de posición
  • Mantener el rotor a velocidad cero

No importa qué método de control de motores seleccione, se deben tener en cuenta consideraciones adicionales sobre la instalación, la puesta en marcha, filtros adicionales o protección de circuito cuando especifique un arrancador suave o un variador de CA.

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Richard Anderson
Publicado 6 Julio 2015 Por Richard Anderson, Product Manager, Rockwell Automation
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