Control del motor eléctrico: ¿Cuáles son los inconvenientes de un VFD (variador de frecuencia)?

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Realmente hay pocos inconvenientes para los VFD modernos. Mi experiencia es principalmente en el control de grandes líneas de transporte en grandes empresas, como Proctor & Gamble. Hay solo unos pocos sistemas de transporte livianos que pueden hacer un buen uso de los motores de CC, por lo que la mayoría de las líneas con las que estoy familiarizado usan VFD para controlar la velocidad de la línea.

Los variadores de frecuencia hacen un uso muy eficiente de la energía de CA que consumen. Por lo general, convierten la CA entrante en CC, y luego usan una variedad de diseños de puentes H para permitir que el controlador use la modulación de ancho de pulso para variar la forma de la CA que acciona los motores.

La velocidad del motor es solo un factor necesario para un sistema de transporte grande. Otro factor clave es el arranque y la parada de la línea, incluida la parada de emergencia en caso de fallas o el personal que ingresa a partes peligrosas de la línea. Por lo general, uno no quiere que todos los motores arranquen a la velocidad normal de una vez, ya que eso genera una carga significativa en la red de CA entrante. Por lo general, tampoco se desea que toda la línea se detenga repentinamente, ya que eso también ejerce una tensión indebida en los motores.

Los VFD modernos son PLC en sí mismos y tienen sistemas de control de CPU serios dentro de sí mismos. La mayoría tiene algún tipo de control de red, desde redes de fabricación como el bus CAN, RS-485 y Ethernet. Una PC o PLC puede controlar el orden y el tiempo de los arranques y paradas. Además, los VFD se pueden programar en cómo la potencia de CA aumenta la velocidad del motor hacia arriba y hacia abajo. Tienen muchos, muchos registros con varios perfiles que pueden ajustarse para los parámetros del motor, y tienen salidas de relé adicionales que pueden usarse para muchos usos de propósito general. También se pueden comprar con controles adicionales, como funciones de parada de emergencia por seguridad.

Básicamente, son algunos de los hardware mejor diseñados que he visto para el control del motor.

Desventajas: ¡Para motores realmente grandes que requieren una potencia muy alta, pueden ser enormes! Cualquier dispositivo utilizado para convertir la energía de una entidad a otra genera una temperatura alta enorme correspondiente cuando funciona a su capacidad. Los VFD pueden ser difíciles de programar si uno no comprende completamente sus características y, como de costumbre, los manuales pueden ser confusos. Diferentes fabricantes usan terminología diferente para las mismas características. Justo cuando cree que comprende la unidad de un proveedor determinado, se encuentra con la unidad de otro VFD y descubre que lo que funcionó en la unidad anterior no funciona en esta unidad.

Descubrirá que conectarlos en red es un desafío, especialmente en un sistema Allen-Bradley que usa sus PLC patentados. No es su culpa que los ingenieros de red no estén capacitados en la programación de Controles. EDITAR: Olvidé el inconveniente más importante: ¡los VFD son efectivos y eficientes solo para motores trifásicos ! Cuando estaba activo, solo había un proveedor que vendía un VFD para controlar un motor monofásico. El cliente pensó que un motor de 1 / 2HP satisfaría sus necesidades, en contra de los extenuantes consejos en su contra. No recuerdo la marca, pero era una importación de Gran Bretaña. Funcionó según lo anunciado; su transportador no lo hizo. Reemplazamos el motor y el variador con un sistema trifásico de 1 HP. Así es como llegué a mi controlador de ventilador del ático.

Por lo tanto, algunos inconvenientes para usar VFD son inherentes a los sistemas de control de fabricación. Es probable que un VFD sea excesivo para otras aplicaciones, como el control del ventilador del ático (aunque usé uno por esa vez, ¿recuerda?). Para fines generales, cuando se requiere una velocidad variable, o puede ser necesaria la reversibilidad, o trotar / caminar, casi no hay mejor método que un VFD.

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Técnicamente, cuando realmente considera uno, significa que tiene buenas razones para hacerlo, lo que significa que necesita ciertas funciones que los arrancadores de motor simples no pueden cumplir.

De todos modos, desventajas en las que puedo pensar:

• Dificultad para reemplazar uno, ya que a partir de los modelos de rango medio en adelante, hay cientos (normalmente entre 200 y 300) parámetros que puede establecer y la mayoría de las veces, necesita ingenieros para cuidarlo en lugar de técnicos u operadores. Es aún más complicado si están conectados en red; ¡toca uno incorrectamente y puedes derribar toda la planta! Incluso para esos modelos de gama baja, todavía necesita algo de experiencia y conocimiento para reemplazarlos.
• Técnicamente necesita un RCCB tipo B para protección de tierra aguas arriba. Consulte ¿Qué tan importante es usar RCCB de tipo B al instalar un sistema VFD (variador de frecuencia)?
• Genera ruido y armónicos en su red de suministro.
• Para algunas aplicaciones (principalmente debido a las demandas de los clientes) aún necesita tener contactores aguas arriba del VFD y el panel que aloja estos equipos se hace cada vez más grande.
• Generan cargas de calor. Es ridículo alojar un VFD en un panel con clasificación IP 66 y luego cortar agujeros grandes para agregar ventiladores para mantener baja la temperatura. ¡Pero sorprendentemente se hace más de la mitad del tiempo! Si los está instalando, obtenga aquellos con clasificación IP 65 o IP 66 que pueda montar directamente en la pared. Pero prepárate para esperar 8 semanas para esos modelos, ya que normalmente no están en stock.
• Son componentes electrónicos que pueden dispararse al usar un walkie talkie cerca de él.
• ¡Con solo alterar los parámetros en el controlador del VFD, puede configurar el motor para que funcione en reversa!
• En ocasiones, las paradas de emergencia están conectadas a las entradas de función de “enclavamiento” o “detención” del VFD cuando una detención de emergencia adecuada debe garantizar la detención del sistema independientemente de lo que no funcione correctamente. Este es un ENORME error de seguridad que es muy común. Aunque cada vez más VFD tienen entradas específicas que cumplen con los requisitos de seguridad en EN954-1, EN ISO 13849-1 o EN 62061, lo que garantiza que al recibir la señal, la energía a la maquinaria rotativa se corta incluso si la electrónica en el controlador del VFD funciona mal . Básicamente, si se usa un contactor directo en línea (DOL) o un arrancador estrella-triángulo, las paradas electrónicas casi siempre garantizan automáticamente un corte de energía sin mucha deliberación por parte de la persona que diseña el sistema. Pero para un sistema acoplado a un VFD, la persona tendría que entender un poco más sobre el VFD que está utilizando.

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En realidad, cuando un cliente decide configurar un VFD, tiene en cuenta las desventajas, pero sus ventajas son tantas que las desventajas nunca son un gran problema. Solution Controls es una compañía que puede mostrarle docenas de VFD con diferentes especificaciones y precios para elegir.

Sin embargo, algunas desventajas de los VFD son las siguientes:

Los VFD utilizan conmutación PWM de alta frecuencia que podría generar voltaje de salida. Sin embargo, esta conmutación PWM a veces transporta un voltaje de alta frecuencia que pasa a los cables conectados con las gacetas o el motor. Esta no es una buena señal para las maquinarias eléctricas aliadas. Se recomienda encarecidamente que se usen cables blindados especiales entre un VFD y el motor conectado con él, de lo contrario, el ruido transitorio puede causar una fuerte interferencia con otros dispositivos adyacentes.

Otro problema importante que puede surgir es la reparación y el mantenimiento de un VFD. Los técnicos generales no pueden proporcionar el soporte técnico necesario en caso de algún inconveniente. El problema aumenta si más de un VFD están conectados en red.

Los controles de solución proporcionan paneles VFD empaquetados bajo diferentes especificaciones que tienen diferentes voltajes o capacidades. Este fabricante de paneles VFD premium ha diseñado muchos tipos de VFD. Además, los clientes a menudo buscan paneles VFD personalizados, que se pueden pedir a Solution Controls.

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Para muchas aplicaciones, el mayor costo en relación con los contactores sería el mayor, aunque esto está bajando. Como se mencionó en otras respuestas, también pueden ser demasiado complejas para algunos, por ejemplo, técnicos de mantenimiento. Incluso para usuarios experimentados, desplazarse por las docenas de parámetros configurables puede ser confuso o al menos tedioso.

Hay un problema técnico que he tratado: la conmutación PWM de alta frecuencia que utilizan los VFD para generar la forma de onda de voltaje de salida a menudo transporta transitorios de alta frecuencia a los cables que van al motor. Si lee el manual (largo, complicado) para el dispositivo, a menudo recomiendan usar un cable blindado especial entre el VFD y el motor, que puede ser más costoso y más difícil de trabajar (en conducto, etc.). Si no está protegido adecuadamente, este ruido transitorio puede causar interferencia con otros dispositivos electrónicos de bajo voltaje que puedan estar cerca.

Answer 5

Los VFD permiten la modulación, la integración de control / seguridad fácil, la creación de redes (si lo desea) y la retroalimentación. El único lugar donde sugeriría no usarlos es para sistemas críticos de seguridad de vida que no requieren modulación, ya que son otro punto de falla. Pelear con un contratista de controles en este momento acerca de poner una unidad en un ventilador de escape de la sala de baterías, sin proporcionar HOA o bypass, y luego ejecutar la parada de inicio a través de una red remota. La unidad en particular no permitía el reinicio automático después de la pérdida de energía, que es cuando las baterías estarían más gasificadas. Los VFD baratos son el verdadero problema. ABB o Yaskawa generalmente fabrican las entrañas del disco, pero la interfaz, el software, el gabinete y los contactores son donde las empresas reducen los costos. No puedo recomendar unidades Yaskawa lo suficiente. Los pasos de programación son texto claro y claro. Las características como la detección de pérdida de torque le permiten saber cuando una correa se ha roto, todas las E / S son personalizables, dos circuitos de seguridad NC, para que pueda tener diferentes mensajes en el variador para diferentes seguros. El PID integral solo está bien, pero para automatizaciones más avanzadas, tendrá su propio bucle. Solo asegúrese de que los motores que está controlando estén aislados para las altas frecuencias del portador, y si el motor es difícil de reemplazar, considere instalar un buje para proteger la carrera del rastreo.

Answer 6

El VFD o un variador de frecuencia ahora se usa muy comúnmente en varios entornos comerciales e industriales debido a la cantidad de ventajas que ofrecen. Sin embargo, si está buscando las desventajas, algunas de ellas personalmente creo que incluyen:

• El VFD puede ser costoso en función del tamaño del sistema.
• Cuando agrega VFD, puede producir resonancia del sistema a algunas velocidades. Esto puede causar un mayor ruido y más vibraciones.
• A veces pueden tropezar simplemente cuando usas un walkie talkie demasiado cerca de él.
• También generan mucho calor. Si está comprando un VFD grande, asegúrese de comprar también paneles de carcasa con clasificación IP 65 o IP 66 que se puedan montar directamente en la pared.

Si bien hay algunas desventajas, la mayoría de ellas se pueden evitar fácilmente. Además, en comparación con las ventajas, creo que las desventajas son muy escasas. Si está buscando paneles VFD y tiene requisitos personalizados, Solution Control Systems Inc. puede ser una excelente opción. La compañía ofrece una amplia gama de soluciones personalizadas para satisfacer sus necesidades más complejas.

Answer 7

El controlador lógico programable o PLC es un dispositivo electrónico particular diseñado para controlar varios tipos de procesos industriales. Los paneles PLC contienen memorias de entrada y salida analógicas y digitales y otros módulos adicionales para realizar. La memoria volátil se usa para almacenar datos de procesamiento, mientras que la memoria no volátil se usa para almacenar el programa. La mejor característica de estos paneles es que son inmunes a cualquier tipo de condiciones industriales y climáticas adversas.

Estos paneles de control eléctrico deben conectarse correctamente con cables, por lo que se instalan en un panel seguro. También está conectado con una Interfaz hombre-máquina (HMI), comúnmente conocida como SCADA (Control de supervisión y adquisición de datos) que permite al usuario monitorear y controlar los procesos. SCADA junto con el PLC ayuda a archivar las actividades. Esta eficiente red de SCADA, PC y paneles está instalada en muchas industrias que ejecutan procesos complejos.

Answer 8

Debe comprar motores con clasificación de inversor para usar con VFD. Se fabricarán para resistir la vibración de alta frecuencia que el VFD induce en los devanados sin cortocircuitos, y pueden tener ventiladores de refrigeración más grandes o auxiliares para que el motor no se sobrecaliente en aplicaciones de baja velocidad / alto par.

He sido testigo de fallas del motor en motores sin clasificación de inversor después de solo semanas o meses de operación. En todos los casos, la falla no se repitió cuando el motor fue reemplazado por una unidad con clasificación de inversor.

Answer 9

Los paneles VFD se utilizan mejor cuando están conectados con la fuente de alimentación de CA. Los motores de CC se utilizan cuando el sistema de transporte es liviano. Los paneles, conectados con la fuente de CA, cambian la entrada a CC. Se utilizan una variedad de controladores de modulación de ancho de pulso para modular la forma de alimentación de CA para satisfacer las necesidades de los motores particulares utilizados en los variadores.

La velocidad de los motores utilizados es un factor crucial para las cintas transportadoras. De hecho, debe haber factores de inicio de línea y parada de línea, para que las fallas no puedan entrar en la línea. Estos factores ayudan a controlar la entrada de energía por completo y detienen la falla de la red eléctrica de CA debido a la inmensa carga.

Moderno Paneles de accionamiento de frecuencia variable tiene la configuración ideal de medidas de control de la CPU que ayudan a mantener la entrada de alimentación de CA y controlan la velocidad del motor de varias partes.

Answer 10

El variador de velocidad controla la velocidad del motor y el par. Es bastante eficiente en el uso de corriente alterna. El dispositivo ayuda a convertir la CA entrante en CC. Sin embargo, también hay ciertos inconvenientes.

• Costo inicial de manejo:
• Calentamiento del motor a bajas velocidades
• Mantenimiento
• Armónicos inducidos de línea eléctrica

Aparte de esto, hay un problema con el ventilador de enfriamiento Brake Chopper y es una falla difícil. Puede ser difícil de usar si el usuario no es completamente consciente de sus características.

Visite aquí para obtener más información: Solution Control Systems Inc.

Answer 11

Las unidades de frecuencia variable requieren tipos de fusibles específicos y pueden causar distorsión armónica. La distorsión armónica afecta a otros equipos en un edificio básicamente transmitiendo ruido a través de los cables de alimentación que suministran el equipo.
Además, ¡no hay una talla única para todos! Debe adquirir un VFD para que coincida específicamente con el tamaño y el voltaje del motor (por Horse Power), así como el voltaje entrante al VFD. Puede reducir el tamaño del motor a un VFD (hacer coincidir un VFD de 5 HP con un motor de 3 HP), pero nunca sobredimensionar.

Answer 12

Realmente depende de dónde vienes en esta pregunta. Complementaré otras respuestas y mencionaré que uno de los grandes inconvenientes del uso de componentes VFD es la necesidad de un controlador y componentes más caros. Esto los hace menos accesibles para la electrónica de hobby u otras aplicaciones de bajo costo. La implementación de un motor de CC simple en un automóvil de juguete podría tener un precio en el rango de $ 1.00, mientras que la necesidad de un controlador de frecuencia variable siempre va a costar más … juego de palabras.

Answer 13

VFD está teniendo ensamblaje de componentes activos como tiristor e igbt.
Este conjunto, cuando se utiliza para hacer funcionar el motor con una frecuencia diferente, puede inyectar armónicos (3º, 5º … etc.) en los sistemas de alimentación que no son deseados. Aunque se puede sentir cuando se usan vfds en muchos números.

Answer 14

Algunos modelos pueden ser difíciles de programar y eso significa que menos técnicos en su taller o planta podrán programar o solucionar problemas de las unidades. El resultado de esto será que la unidad a menudo se configurará incorrectamente y puede haber cambios de la unidad que no son necesarios después de que se haya solucionado incorrectamente como la fuente de un problema.