Cómo matar a su unidad de frecuencia variable favorita

Por Lisa Eitel | 10 de julio de 2018

Aunque no es una lista completa, los siguientes son algunos métodos probados y verdaderos que algunos han usado sin querer para destruir unidades de frecuencia variable (VFD).Evite las siguientes situaciones para ayudar a su VFD a vivir una vida larga y fructífera.

Por Paul Avery | Ingeniero de capacitación de productos en Yaskawa América • División de accionamientos y movimiento

Una vez amaste tu VFD. Brillante y nuevo, obtuvo reembolsos de la compañía local de suministro de energía, que se alegra de ver que sus instalaciones se vuelven más eficientes (al consumir menos energía en condiciones de poca carga). El VFD también obtuvo elogios por impulsar su motor conectado de una manera eléctrica y mecánicamente más suave que las alternativas. Además, con su placa opcional de Ethernet, se vinculó a la red de dispositivos en constante expansión de sus instalaciones.

Pero ahora, la confiabilidad del VFD ha trabajado en su contra y sus compañeros de trabajo piensan que nunca se averiará y que ya no lo necesitan. Así que ahora debes matar a ese VFD que una vez amaste antes de que haya más de ellos. Un simple disparo en una falla sería insuficiente porque lo necesita para morir. ¿Pero cómo?

Este VFD murió después de que las arandelas conductoras cayeron en la parte superior del variador y cortocircuitaron el bus de CC.

Un VFD aceptará cualquier energía que se le envíe. Suficiente voltaje de corta duración (en forma de un pico de voltaje) que exceda la capacidad nominal de los capacitores del bus:

A veces, incluso cantidades menores de voltaje, aquellas que están por debajo del valor máximo que los capacitores pueden soportar, pero que están presentes durante períodos de tiempo más prolongados, pueden matar una unidad. Eso es especialmente cierto si no hay forma de que el VFD se desconecte de la línea entrante alta. Entonces, en el caso de picos, evite el uso de reactores de línea o dispositivos de sobrecarga instantánea si realmente desea terminar con la tiranía del VFD.

Dondequiera que un VFD sea demasiado pequeño para la carga que experimentará regularmente, ese variador (con su función de protección contra sobrecarga) probablemente provocará viajes frecuentes. Genial, ¿cómo eliminamos el VFD si se está protegiendo a sí mismo?

Bueno, la protección contra sobrecarga está ahí para evitar que los componentes del variador soporten demasiada corriente durante demasiado tiempo. Los parámetros clave aquí son la corriente y el tiempo porque, en ciertas combinaciones, es posible que no disparen dispositivos de sobrecarga instantánea, como fusibles. Aun así, la corriente a lo largo del tiempo puede contribuir a problemas térmicos que acortan drásticamente la vida útil de un VFD. Se producen ciclos excesivos de calentamiento a enfriamiento cuando el variador se dispara, se reinicia y luego se dispara de nuevo. Este ciclo térmico induce la desaparición prematura de dispositivos VFD críticos como los IGBT.

Hablando de enfriamiento, nada mata a las unidades como demasiado calor. Algunas unidades se apagarán si alguno de los ventiladores de enfriamiento falla. Además, casi todos los principales productos VFD tienen algún tipo de control de temperatura del disipador de calor. Si la unidad se calienta demasiado porque el disipador térmico está cubierto de aceite y suciedad, la unidad se apagará antes de que los dispositivos conectados al disipador térmico alcancen una falla térmica. Entonces, para garantizar una muerte prematura de un VFD, simplemente haga funcionar la unidad hasta que se sobrecaliente y se desconecte, y luego deje que se enfríe... y luego repita este proceso una y otra vez sin solucionar el problema subyacente.

Los dispositivos industriales funcionan en diversos entornos. Cada configuración presenta peligros únicos para los dispositivos eléctricos como los VFD. Las especificaciones para los tipos de gabinetes de la Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos (NEMA) describen que pueden soportar cada tipo de entorno. Por ejemplo, los gabinetes básicos NEMA Tipo 1 son adecuados para entornos interiores que no tienen demasiado polvo. Dichos gabinetes NEMA 1 tienen tapas sólidas para proteger el VFD de la caída de escombros, pero tienen lados ventilados para permitir que el aire de enfriamiento fluya a través del variador. Por lo tanto, si un entorno requiere protección contra líquidos (ya sea que se dirija desde una manguera o caiga desde arriba), el uso de un gabinete NEMA Tipo 1 seguramente provocará una siesta de suciedad muy temprana para el VFD. Para aplicaciones de lavado con manguera, un gabinete NEMA Tipo 4 es más apropiado... y para la protección contra la lluvia al aire libre, es mejor usar un VFD con gabinete NEMA Tipo-3R.

No es solo un programa para proteger los trabajos de los electricistas: tener personal no calificado o sin conocimientos que realice el cableado de VFD o el mantenimiento preventivo puede significar la ruina para una conducción maravillosa. Solo consideremos las cosas que pueden salir muy mal durante el cableado inicial y la operación del variador.

Ponga 480 V en un VFD de 240 V — Tal vez sea porque algunos motores son de doble voltaje, o tal vez porque algunas personas no lo saben, pero los VFD no son de doble voltaje. Es 240 o 480 Vac aquí en (la mayor parte de) América del Norte. Si tiene suerte y trata de aplicar 240 V a un variador de 480 V y descubre el error antes de intentar accionar un motor, es posible que solo sufra un poco de vergüenza. Sin embargo, si aplica 480 V a un VFD fabricado para manejar solo 240 V más 10 % (~264 V), descubrirá rápidamente qué dispositivo en el VFD es el eslabón más débil.

Cambie los cables de alimentación de entrada y salida del VFD: A pesar de que casi todos los principales fabricantes de VFD tienen por defecto terminales de alimentación de entrada a la izquierda y terminales de alimentación de salida a la derecha, sigue siendo frecuente que los departamentos de reparación de dichos fabricantes reciban unidades dañadas donde las conexiones están invertidas. Algunos de los variadores de frecuencia actuales pueden resistir el encendido con los cables de alimentación invertidos, pero la tasa de fallas aumenta si se presiona el botón RUN.

Fase única involuntaria – La mayoría, pero no todos, los VFD actuales pueden funcionar con entrada monofásica... especialmente en tamaños inferiores a 100 hp. Pero para suministrar energía trifásica al motor y solo obtener energía de entrada monofásica, los componentes internos del VFD deben estar sobrevalorados para la aplicación, o de lo contrario, la carga debe reducirse. De cualquier manera, el VFD en aplicaciones monofásicas debe sobredimensionarse para soportar el aumento de la ondulación del voltaje del bus y el aumento de las corrientes de entrada. Si su verdadera intención es asegurarse de que el VFD "compre la granja" mucho antes de tiempo, entonces no sobredimensione el variador para el motor en aplicaciones monofásicas... y espere las fallas continuas y la eventual falla del variador.

Este VFD estuvo sujeto a un incendio. Evite tales situaciones para que su VFD dure más.

Otras cosas que también harán que un VFD cruce el río Styx incluyen golpearlo con un martillo, chocar contra él con un montacargas, prenderle fuego o cortocircuitar deliberadamente el bus de CC arrojando monedas de veinticinco centavos en la parte superior de la unidad.

Por supuesto, este artículo presenta las trampas de VFD de una manera irónica. Pocos ingenieros desearían el mal en sus VFD. Estas unidades mejoran y simplifican una amplia gama de procesos automatizados. Entonces, como servicio público, ofrecemos los métodos anteriores para eliminar VFD como una lista de lo que no se debe hacer. Con un poco de cuidado y una previsión razonable, su VFD favorito seguirá estando allí cuando finalmente "abandone el edificio", y con eso nos referimos a jubilarse.