Los Micro VFD obtienen funciones macro

Aunque todavía existen pequeños VFD básicos, hay varias razones convincentes para que los OEM, los aficionados y otros usuarios finales utilicen micro VFD más nuevos y extremadamente capaces. Esta característica apareció originalmente en la edición de junio de 2022 de la revista InTech.

Hemos sido testigos del efecto de goteo de la tecnología. Desde costosos autos de marca de lujo hasta el teléfono móvil más nuevo cada año, el modelo superior casi siempre tiene características exclusivas. Sin embargo, los consumidores frugales y pacientes, a diferencia de los primeros en adoptar, eventualmente verán que estas mismas tecnologías estarán disponibles en productos de menor costo. Este modelo bastante universal abarca muchas industrias, entre ellas la automatización industrial. Los usuarios de unidades de frecuencia variable (VFD) de CA continúan beneficiándose de las nuevas funciones que antes solo estaban disponibles en los productos insignia.

La velocidad del motor eléctrico a menudo necesita ser controlada para aplicaciones que involucran maquinaria, bombas y otros equipos. Hubo un tiempo en que la única forma de variar la velocidad de un motor eléctrico, mientras se mantenía el par completo por debajo de la velocidad base, era usar un motor de CC y un variador de CC. Esto se debió a que los primeros VFD de CA solo funcionaban en modo V/Hz y perdían par proporcionalmente con cualquier disminución por debajo de su velocidad base. Sin embargo, una vez que el VFD de CA de vector de flujo estuvo disponible, el 100 % del par del motor se pudo producir en todo el rango de velocidad desde cero hasta la velocidad base. Los primeros VFD de CA de vector de flujo experimentaron varios problemas. Había rangos de potencia limitados disponibles; las unidades eran grandes y se guardaban en una habitación alejada de otros equipos; y las largas longitudes de los cables causaron problemas eléctricos. Estos también eran sistemas de accionamiento costosos y diseñados a medida. Eventualmente, el efecto de goteo comenzó a ocurrir y los VFD de vector de flujo se vendieron como productos empaquetados que podían funcionar para muchas aplicaciones. Los VFD de menor costo permanecieron disponibles para aplicaciones básicas que solo necesitaban un control simple de V/Hz. A principios de la década de 2000, se vendieron menos unidades de sistemas de ingeniería personalizada y la mayoría estaban preempaquetados pero tenían características impresionantes además de admitir el control de vector de flujo. Otras características populares incluyeron capacidades de red avanzadas, características de seguridad como desconexión de par segura, control proporcional-integral-derivativo (PID) e incluso un controlador lógico programable (PLC) incorporado con amplias opciones de E/S para permitir procesos o máquinas. control además del control motor.

Hace solo unos años, los VFD de menor costo en el mercado todavía solo admitían el control de V/Hz y eran básicos, con una calidad más baja para seguir siendo asequibles para los fabricantes de equipos originales (OEM) y los aficionados. Una vez más, se ha producido el efecto de goteo, y muchas características de gama alta y calidad de construcción mejorada se encuentran en VFD de bajo costo. más fácil con características como:

Estas nuevas funciones disponibles pueden beneficiar a los usuarios de muchas maneras.Monofásico a trifásico. Un VFD con una entrada monofásica y una salida trifásica es una "obviedad" cuando se comparan características para un OEM o un aficionado. La mayoría de los aficionados no tienen energía trifásica disponible en sus tiendas o garajes, pero es posible que necesiten controlar un motor trifásico. Para un OEM, esta característica brinda la opción de diseñar para una conexión de alimentación monofásica y es probable que atraiga a más clientes, y no solo a aquellos con alimentación trifásica disponible. Aunque un VFD no es un convertidor de fase, puede convertir 120 VCA o 230 VCA monofásicos en una salida trifásica para el control del motor. Los beneficios de elegir un motor trifásico en lugar de uno monofásico son demasiado extensos para enumerarlos, pero un control de velocidad mejorado suele ser suficiente para convencer a los usuarios de que un motor trifásico es la mejor opción.Esfuerzo de torsión. El control vectorial sin sensor permite a los usuarios reducir la velocidad del motor a velocidades muy bajas sin perder par. En un VFD típico de menor costo con solo control de V/Hz (también conocido como control escalar), el motor pierde par de salida proporcionalmente a la reducción de la velocidad. Por ejemplo, un motor de 0,5 hp con una velocidad base de 1.725 rpm y un valor nominal de par a plena carga de 1,5 lb-ft al 100 % de la velocidad solo proporcionará 1,0 lb-ft al 66 % de la velocidad. Con la tecnología de control vectorial sin sensores, es posible producir el 100 % de la salida de par del motor a velocidades muy bajas. Antes de que la tecnología vectorial sin sensores estuviera disponible, los diseñadores podían usar un motor de rpm más bajas con la misma potencia para lograr la velocidad fija más baja, o podría usar un motor de CC y un variador. El primero no es ajustable y, a menudo, implica un tamaño de marco más grande, lo que puede requerir cambios mecánicos de mayor costo. Este último es robusto pero requiere un mayor mantenimiento, como el cambio de cepillos, y muchas unidades de CC más pequeñas son analógicas y de menor tecnología. Por lo general, no ofrecen comunicaciones ni opciones de control más sofisticadas, al menos al mismo precio.Redes. Las redes avanzadas son una ventaja por muchas razones. Muchos VFD, incluso desde los primeros disponibles, admitían algún tipo de comunicación en serie, pero es posible que hayan requerido cables especializados. Hoy en día, muchos VFD comúnmente admiten comunicaciones Ethernet, por lo que configurar el VFD es más conveniente, y si más de un VFD está instalado y controlado por un PLC separado, se conectan en red fácilmente. La capacidad de la interfaz hombre-máquina y el control de supervisión y los sistemas de adquisición de datos para monitorear y controlar muchos VFD conectados en una red de planta de fabricación es atractiva tanto para los usuarios finales como para los OEM, ya que proporciona una operación avanzada y admite un mantenimiento proactivo para evitar averías.

Hay pocas desventajas técnicas en el uso de un micro VFD en aplicaciones simples y de bajo costo. Una buena regla a seguir es si está seguro de que nunca necesitará ajustar la velocidad de un motor, entonces no compre un VFD. Pero si existe incluso una pequeña posibilidad de que la velocidad del motor necesite un ajuste, entonces una VFD más nueva, de bajo costo y con muchas características debe ser una consideración principal. Las preocupaciones pueden ser el tamaño adicional de una VFD en comparación con un contactor o un arrancador, pero algunos modelos actuales son del tamaño de la palma de la mano y consumen aproximadamente el mismo espacio que un contactor de motor y una combinación de sobrecarga (Figura 2). Estos micro VFD tienen un PLC incorporado, control PID, control vectorial sin sensor, soporte de red avanzado y expansión de E/S, a un costo comparable al de un contactor de motor y combinación de sobrecarga, pero con beneficios adicionales y costos reducidos en otros áreas Están disponibles consolidados en un paquete NEMA 4X adecuado para áreas de lavado (Figura 3). Las máquinas OEM a menudo usan un pequeño PLC que controla un conjunto de arranque de motor en toda la línea. Los diseños tradicionales generalmente requieren energía trifásica, pero muchos usuarios finales quieren que esta máquina funcione en instalaciones monofásicas. En lugar de crear dos diseños separados, el OEM podría reemplazar el ensamblaje del arrancador de motor y el PLC con un VFD más nuevo que pueda aceptar una entrada de energía monofásica. Con esta solución, el OEM soluciona el problema; se reducen los costos; y hay menos componentes y más clientes potenciales.

Kevin Kakascik es ingeniero técnico de marketing en AutomationDirect. Durante su carrera de 20 años, ha ocupado puestos de ingeniería de controles para fabricantes de equipos originales de máquinas, integradores de sistemas de la industria del entretenimiento e integradores de sistemas de manejo de materiales. Tiene una licenciatura en informática y tecnología de ingeniería y un título de asociado en tecnología de ingeniería eléctrica.

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