Cuatro pasos para seleccionar un motor y variador de frecuencia

Los fabricantes de motores eléctricos y variadores de frecuencia han desarrollado varios métodos para seleccionar rápidamente el tamaño de motores y VDF para una carga de máquina en particular. La mayoría de los ingenieros o técnicos de aplicaciones utilizan los mismos procedimientos básicos.

Actualmente la selección de las diferentes aplicaciones generalmente se realizan mediante software y herramientas CAD. Sin embargo, es importante que los técnicos e ingenieros comprendan claramente el procedimiento de selección.

Uno de los mejores procedimientos se basa en las curvas de límite de carga para realizar la selección básica del tamaño del motor. Este procedimiento se describe a continuación. Luego se verifican otros factores para garantizar que se seleccione la combinación óptima de motor y variador.

principios de selección

Se recomienda seguir los siguientes cuatro  principios de selección:

Selección 1 

Primero, se debe seleccionar el tipo y tamaño del motor. además de la velocidad del mismo Como ustedes ya lo saben la velocidad en rpm se encuentra directamente relacionada con el número de polos del motor por lo tanto deberá elegirse para que el motor funcione lo más posible a una velocidad ligeramente superior a la velocidad base de 50 Hz. ideal 60 Hz 

Esto es deseable porque:

La capacidad térmica del motor mejora cuando la frecuencia f ≥ 50 Hz debido a que un enfriamiento es más eficiente a velocidades más altas.

Las pérdidas de conmutación del convertidor son mínimas cuando está operando en el rango de debilitamiento del campo y esto ocurre  por encima de 50 Hz.

Para una carga de par constante, se obtiene un rango de velocidad mayor cuando el motor funciona bien en el rango de debilitamiento del campo esto sucede a la velocidad máxima. Esto significa que el uso más eficiente se tiene de la capacidad de par / velocidad del variador de velocidad.

Esto podría significar un ahorro de costos porque  se seleccionará un motor y convertidor más pequeños .

Aunque la mayoría de  fabricantes afirman que sus variadores  pueden producir frecuencias de salida de hasta 400 Hz, estas altas frecuencias son de poco uso práctico, excepto para aplicaciones muy especiales (menos comunes). La construcción de motores de jaula de ardilla estándar y la reducción de la capacidad de par máximo en la zona de debilitamiento del campo, restringen su uso a frecuencias superiores a 100 Hz.

En la Figura 1 se muestra una comparación del par producido por un motor de 4 polos y un motor de 6 polos . Esto ilustra la mayor capacidad de par de la máquina para un motor de 6 polos.

1. Motor de 4 polos de 90 kW (1475 rev / min)

2. Motor de 6 polos de 90 kW (985 rev / min)

Selección 2 

La selección de un motor sobredimensionado solo para ser 'seguro' no suele ser aconsejable porque significa que también se debe seleccionar un variador de frecuencia sobredimensionado. Los VDF particularmente del tipo PWM, están diseñados para el valor de corriente pico más alto, que es la suma de las corrientes fundamentales y armónicas en el motor .

Cuanto mayor es el motor, mayores son las corrientes máximas.

Para evitar que esta corriente máxima exceda el límite de diseño, nunca se debe usar un variador con un tamaño de motor mayor al especificado. Incluso cuando el motor más grande con carga ligera genera  picos de corriente armónica  altos.

Selección 3 

Una vez que se ha seleccionado el motor, es razonablemente fácil seleccionar el tamaño correcto del convertidor del catálogo del fabricante . Por lo general, se clasifican en términos de corriente (no kW) en función de un voltaje específico. Esto debe usarse solo como una guía, porque los convertidores siempre deben seleccionarse en función de la corriente máxima continua del motor.

Aunque la mayoría de los catálogos se basan en las clasificaciones de potencia del motor Norma IEC estándar en (kW), los motores de varios fabricantes tienen clasificaciones de corriente ligeramente diferentes.

Selección 4

Aunque parezca  obvio, el motor y el convertidor deben especificarse para el voltaje y la frecuencia de la fuente de alimentación a la que se va a conectar el variador de velocidad.

En la mayoría de los países que usan estándares IEC, el voltaje de suministro  es de 380 V ± 6%, 50 Hz . En Alemania, esto es 415 V ± 6%, 50 Hz, pero en países de latinoamérica suele ser diferente ejemplo 440 V  ± 6%, 60 Hz. En algunas aplicaciones donde el tamaño del variador es muy grande resulta  económico usar voltajes más altos para reducir el costo de los cables. Otras tensiones comúnmente utilizadas son 500 V y 660 V .

En los últimos años, los variadores  de AC se fabrican para su uso a 3,3 kV y 6,6 kV . Los convertidores de frecuencia están diseñados para producir el mismo voltaje de salida que el de entrada por lo que tanto el motor como el convertidor deben especificarse para el mismo voltaje.

Aunque la frecuencia de salida del VFD es variable, la frecuencia de entrada  es 50 Hz o 60 Hz, debe especificarse claramente porque esto puede tener un efecto en el diseño de componentes inductivos.