Arrancador de estado sólido
Un arrancador de voltaje reducido o Arrancador de Estado Sólido funciona a la frecuencia de la línea o sea a 60 Hz siempre, lo que regula o controla es el voltaje, pero el PAR (toque) es inversamente proporcional al cuadrado del voltaje lo que hace que a voltajes bajos -velocidades bajas durante el arranque- el motor consuma muchísima corriente, no proporcional, sin exponencialmente, lo cual tiene como consecuencia calentamiento y estrés electromagnético en el motor.
Esta es una imagen de cómo se vería una fase (de tres) del arrancador durante el arranque en un Osciloscopio, como se puede observar la frecuencia no cambia solo se va utilizando más energía a medida que va conduciendo más y más cada SCR o Tiristor.
Estas son algunas presentaciones de cubos de potencia con SCRS o Tiristores típicos de un Arrancador de estado Sólido de entre 5 HP y 200 HP.
Para potencias más grandes se usan SCRS de este tipo, montados sobre disipadores de aluminio enfriado por aire o por agua.
Variador de frecuencia
El variador de frecuencia es un dispositivo de PAR (Torque) constante y tiene una relación lineal con respecto a la velocidad y el voltaje -No es exponencial como en el arrancador de estado sólido –
Está diseñado para regular la velocidad y el consumo de corriente desde cero velocidades para arrancar el motor sin exceder su corriente nominal, por lo tanto, se puede usar un motor más chico o por lo menos sin la especificación de 125 % de sobre carga continua y 500 % de sobre carga durante 30 segundos. Y si el motor ya existe, trabajará más holgado y su vida útil será más larga.
La salida de voltaje del Variador de frecuencia es muy cercana a la senoidal que entrega la CFE, pero a frecuencia variable, por medio de modulación de ancho de pulso, como se muestra ene esta grafica.
Este es un cubo de potencia de IGBT típico de un Variador de Frecuencia para 400 Amperes para 250 HP a 440 VCA
El motor y el control trabajaran con menos disipación de calor y menos estrés electromagnético.
NOTA
Otra ventaja del Variador de Frecuencia es que se puede elevar la producción de su proceso, aumentando la velocidad más allá de la velocidad nominal del motor sin dañarlo. Esto puede hacer que la diferencia de precio se amortice rápidamente.
Con un Variador de frecuencia, se puede elevar la velocidad del motor más allá de su velocidad nominal hasta 500% o sea un motor de 1750 rpm podría trabajar teóricamente hasta 8750 rpm.
Se logra elevando la frecuencia de salida, pero sin aumentar el voltaje, esto tiene como consecuencia que el motor pierde PAR o Torque al ir subiendo velocidad por encima de su velocidad nominal.
Para determinar hasta qué velocidad puede elevarse la velocidad del motor para aumentar la presión o el gasto del agua que entrega la bomba, o la velocidad de su extrusor, molino o transportador, se requiere lo siguiente:
- Sabiendo el dato de placa del motor para la corriente nominal.
- Medir con un amperímetro de gancho la corriente real que consume el motor en AMPERES cuando está trabajando en condiciones normales de producción y carga.
- Si la corriente real que consume el motor es menor que la corriente nominal de placa, entonces sí se puede elevar la velocidad del motor.
¿Realmente cuánto se puede elevar la velocidad en su aplicación?
Dependerá de la diferencia entre estas dos corrientes en amperes y será una proporción similar a la diferencia de la corriente, por ejemplo:
Si el dato de placa del motor es de 361 Amperes.
Y en condición de operación normal el motor está consumiendo 310 Amperes
La diferencia es de 51 Amperes, eso representa una diferencia de 14.12%
Es factible que el motor pueda trabajar de 14.12% más rápido y en algunos casos más. Dependiendo de la carga y su comportamiento con el aumento de velocidad.
