Post on 16-Jan-2016
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EMC
Compatibilidad electromagnética, EMC, es la habilidad de un equipo eléctrico/electrónico para operar sin problemas dentro de un ambiente electromagnético. El equipo no debe interferir o distorsionar la operación de cualquier otro equipo dentro de su vecindad INMUNIDAD. El equipo eléctrico debe ser inmune a
interferencias de baja y alta frecuencia. Fenómenos de alta frecuencia incluyen descarga electrostática, transitorios, rediación electromagnética, disturbios de radio frecuencia. Típicos efectos de baja frecuencia son armónicos de voltaje y desbalance
EMISION. La fuente de emisión de alta frecuencia son los IGBT y el sistema de control, la cual puede ser propagada por conducción o por radiación
SOLUCIONES EMC
Los variadores son por lo general inmunes a emisiones electromagnéticas, de lo contrario serían afectados por ellos mismos
Sólo se requieren manejar las emisiones
Las emisiones tienen dos clasificaciones:
Conducidas
Radiadas
EMISION ELECTROMAGNETICA
EMISION CONDUCIDA
La emisión conducida se puede propagar a otros equipos a través de todo conductor incluyendo cables, tierra y gabinetes
Las emisiones conducidas se pueden eliminar:
Por filtros RFI de alta frecuencia
Usar supresores de picos en relés, contactores, válvulas para atenuar arcos de conexión
Usar toroides de ferrita en puntos de conexión
EMISION RADIADA
Para prevenir la propagación de emisiones radiadas los componentes del variador deben formar parte de una caja de Faraday contra emisión de radiaciones
Algunos métodos para asegurar la continuidad de una caja de Faraday son:
Gabinete metálico con un buen contacto entre todas sus partes
Cableado. Usar cables apantallados para fuerza y control por rutas separadas
Emplear conexiones de tierra de alta frecuencia
Utilizar toroides de ferrita
Emplear si es posible cables trenzados
FILTROS RFI
Los filtros RFI son usados para atenuar los disturbios conducidos derivandolos a tierra
No se deben utilizar filtros RFI si se tiene un sistema de tierra flotante o de alta impedancia de tierra
FILTROS RFI
EFECTOS EN LA INSTALACION DE VARIADORES DE FRECUENCIA
PERDIDA DE AISLAMIENTO
El cable del bobinado está cubierto de una película de esmalte (barniz) con propiedades aislantes
En muchos motores se utiliza papel para proporcionar aislamiento entre el bobinado y el estator y entre las fases
Varios factores afectan la vida del aislamiento como la temperatura, contaminación, voltaje, forma del devanado, etc.
EFECTO DE LA TEMPERATURA
La vida del aislamiento se determina generalmente por el efecto térmico
Todos los aislamientos se deterioran por efecto de la temperatura
Si continuamente se supera la temperatura de diseño el tiempo de vida del aislamiento se vé fuertemente reducido
CONTAMINANTES
Los contaminantes reducen la rigidez dieléctrica del aislamiento, sobre todo cuando se tiene voltajes de alta frecuencia y rápido gradiente
Un motor operando en una sala de bombas puede fallar repentinamente si se le instala un variador de frecuencia
Esto se debe a que el polvo, aceites, cloro, carbón, etc. Pueden determinar un medio para la generación de un arco eléctrico sobre todo bajo presencia de humedad
EFECTOS MECANICOS
Cuando se arranca un motor en forma directa se producen grandes esfuerzos en los bobinados que los van deformando debido al alto torque de arranque
Asimismo, la alta corriente de arranque genera un calentamiento del cable que lo dilata más rápidamente que el estator
Esto produce también un esfuerzo que vá fracturando el aislamiento y dando paso a la humedad y contaminantes para degradar el aislamiento
Cuando se emplean variadores de frecuencia no se producen estos esfuerzos debido a que el voltaje es aplicado lentamente en rampa
VIBRACION
Una consecuencia típica de la aplicación de variadores de frecuencia es la resonancia
Generalmente todas las máquinas (bombas, compresores, centrífugas, etc.) están diseñadas tomando en cuenta la resonancia
Sin embargo, cuando se acoplan a otras máquinas su frecuencia natural disminuye y el riesgo de resonancia aumenta
La excesiva vibración puede ocasionar fatiga en los pernos de soporte, rodamientos y también en el propio bobinado fracturando el aislamiento
Se puede aumentar la frecuencia natural del sistema aumentando su masa, pero también se pueden programar frecuencias de by pass en el variador para evitar trabajar a estas frecuencias
VOLTAJE
La rigidez dieléctrica es una característica que diferencia una material aislante de otro
Cuando se aplica un voltaje sobre un material aislante se produce un esfuerzo dieléctrico
También se puede producir un deterioro gradual del aislamiento producto de voltajes que exceden su nivel de aislamiento
El aislamiento finalmente falla cuando no puede soportar el voltaje aplicado y se produce una corriente de cortocircuito
FRECUENCIA PORTADORA
Si se incrementa la frecuencia portadora la corriente se hace más senoidal
Esto mejora la forma de corriente y se genera menos calor en el motor incrementando su vida
Sin embargo, se generan más pulsos de voltaje y dada una longitud de cable se incrementa el valor del voltaje pico
DEVANADO CONCENTRICO
Si cada espira se forma de manera ordenada en forma concéntrica la bobina se vá formando por capas
Esto asegura que el voltaje entre dos espiras adyacentes sea bajo y que la primera espira nunca estará al lado de la última espira
DEVANADO ALEATORIO
Si el devanado es aleatorio no se tiene control de la posición de ninguna espira
Es posible que la primera espira esté en contacto con la última espira
El voltaje entre estas dos espiras es el voltaje entre fases
La mayoría de motores tiene un sistema de devanado aleatorio
VOLTAJE PICO
TIEMPO DE DISPARO
El tiempo de disparo está definido como el tiempo transcurrido entre el nivel de 10% del voltaje pico hasta el 90% del voltaje pico (IEEE y NEMA MG1)
El tiempo de disparo está determinado por las características del circuito de disparo del inversor como circuitos de amortiguamiento (snubbers), resistencia interna, inductancia y capacitancia de los componentes.
IGBT de tercera generación tienen tiempos de disparo de 0.1 µs, mientras que los IGBT de primera generación tienen tiempos de 0.25 µs