Los variadores de frecuencia sin filtrar generan armónicos perjudiciales que provocan averías en los motores, errores de comunicación en los sistemas de control y costosos tiempos de inactividad. Instalar filtros es la solución más inteligente.
Reequipamiento de filtros variador de frecuencia (VFD) reduce los armónicos, aumenta la fiabilidad del sistema y garantiza la compatibilidad electromagnética con otros equipos industriales. Prolonga la vida útil de los equipos y protege la productividad.
Siga leyendo para saber exactamente por qué filtros son esenciales para su sistema basado en VFD y cómo protegen sus inversiones.
¿Cuál es la función de los filtros en un sistema de accionamiento de frecuencia variable?
Los filtros desempeñan un papel crucial en el mantenimiento de la salud tanto del VFD y la infraestructura eléctrica en general. Cuando un Unidad de frecuencia variable (VFD) o Variador de velocidad (VSD) funciona, conmuta la potencia a altas frecuencias mediante IGBT (transistores bipolares de puerta aislada). Esta acción de conmutación genera intrínsecamente armónicosque son distorsiones de la señal eléctrica que pueden interferir con otros equipos sensibles.
Sin filtros, estos armónicos pueden volver a la red eléctrica, interrumpir las comunicaciones y provocar alarmas frecuentes como sobretensión, sobrecorrienteo sobrecarga en el variador. Los filtros, especialmente los de entrada, actúan como un amortiguador, suavizando estas perturbaciones y permitiendo que el variador de frecuencia funcione según lo previsto, respetando al mismo tiempo las normas de seguridad. CEM (compatibilidad electromagnética) normas como la IEC 61800-3.
¿Cómo mejoran los filtros la eficacia y el factor de potencia de un variador de frecuencia?
A variador de frecuencia o VFD sin corrección del factor de potencia pueden extraer corrientes no sinusoidales de la red, haciendo que el sistema tenga un factor de potencia bajo. Esta ineficacia se traduce en facturas más elevadas y una mayor carga para los sistemas de distribución de energía.
Añadir filtros de entrada o filtros pasivos de corrección del factor de potencia no sólo reduce la distorsión armónica, sino que también mejora el factor de potencia. Algunos filtros proporcionan compensación de potencia reactivaLos filtros de tensión de la red de suministro eléctrico de la planta de producción pueden ayudar a estabilizar la tensión y optimizar el uso de la energía en toda la instalación. En aplicaciones industriales a gran escala en las que docenas de accionamientos funcionan simultáneamente, el ahorro energético y el aumento de la eficiencia de los filtros correctamente configurados pueden ser significativos.
¿Pueden los filtros prolongar la vida útil de los motores y equipos conectados?
Absolutamente. Una de las funciones menos obvias pero más críticas de Filtros VFD es proteger el motor y otros equipos aguas abajo. En el extremo de salida de un variador de frecuencia, los rápidos tiempos de subida de tensión (dV/dt) y los fenómenos de ondas reflejadas pueden generar picos de tensión elevados, especialmente en tramos largos de cable. Estos picos sobrecargan el aislamiento de los motores, lo que acaba provocando fallos en el bobinado del motor.
Instalación de filtros de salidacomo los filtros dV/dt o los filtros de onda sinusoidal, mitiga estos picos y produce una forma de onda casi sinusoidal que es seguro para los motores. Esto reduce el sobrecalentamiento, elimina el ruido audible y prolonga la vida útil tanto de los motores como de los cables, lo que es especialmente importante en los siguientes casos Aplicaciones VSD como bombas de agua, sistemas de climatización o cintas transportadoras.
Diagrama esquemático de los armónicos en la red
¿Por qué son más comunes los filtros en los variadores de frecuencia de alta potencia?
En aplicaciones de alta potencia (más de 75 kW), VFDs soportan cargas importantes, lo que significa que cualquier distorsión armónica o pico de tensión que produzcan se amplifica. Esto hace que la presencia de filtros sea esencial, no opcional. Grandes sistemas de convertidores de frecuencia variable son más propensos a afectar a la red e incluso pueden infringir la normativa local sobre servicios públicos si no se filtran adecuadamente.
Para cumplir los códigos de red y evitar sanciones, los ingenieros suelen incluir:
Reactores de entrada o filtros de entrada para reducir los armónicos de la corriente entrante y proteger contra las perturbaciones de la línea.
Reactores de enlace de CC para suavizar la tensión del bus de CC entre las secciones del rectificador y del inversor.
Filtros de salida para minimizar el ruido de alta frecuencia que podría afectar al rendimiento del motor.
Los accionamientos más pequeños generan proporcionalmente menos interferencias armónicas y suelen utilizarse en sistemas aislados o menos sensibles, por lo que, por razones económicas, pueden excluirse los filtros. Sin embargo, a medida que se amplían los sistemas, el filtrado se vuelve esencial para integridad y cumplimiento del sistema.
¿Qué ocurre si no se utilizan filtros en un sistema VFD?
Si no añade filtros a su Variador de velocidad (VSD) o Sistema VFD puede parecer una decisión que ahorra costes a primera vista, pero a largo plazo plantea muchos problemas:
Aumento del tiempo de inactividad debido a los frecuentes disparos por falsas alarmas.
Menor vida útil del motor del sobrecalentamiento y la rotura del aislamiento.
Interferencias acústicas con equipos de comunicación o control cercanos.
Mala calidad de la energíalo que da lugar a sanciones por parte de los proveedores de servicios públicos.
Uso ineficiente de la energía y un menor rendimiento del sistema.
Además, sin filtros, su sistema puede incumplir las normas internacionales. Conformidad EMC lo que hace que sus instalaciones sean vulnerables a fallos de inspección o limitaciones de exportación en mercados regulados.
¿Cómo elegir el filtro adecuado para su variador de frecuencia?
La selección del filtro correcto depende del aplicación, potencia nominaly distancia entre el VFD y el motor. He aquí una guía rápida:
Filtro de línea de entrada: Para mejorar la compatibilidad electromagnética y proteger contra las perturbaciones de la red.
Reactor de enlace de CC: Para minimizar la corriente de rizado y reducir la tensión en el bus de CC.
Salida dV/dt Filtro: Ideal para longitudes de cable cortas y medias para proteger motores.
Filtro sinusoidal: Recomendado para largas tiradas de cable o cuando se utilizan motores antiguos sensibles a los picos de tensión.
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