Fenómeno de onda reflejada y cómo afecta tus equipos

La onda reflejada es la sobretensión existente entre la salida del variador de velocidad y el motor, que puede llegar a ser hasta más de 2 veces el voltaje del bus de DC del variador de velocidad, definido como aumento de voltaje de salida en función del tiempo (dV/dt).

Si no tomamos en cuenta este factor y no contamos con la protección adecuada podemos ver seriamente reducida la vida útil de nuestros motores. Conoce más sobre este fenómeno para que puedas evitarlo.

Contenidos de este artículo:
Causas de este fenómeno que afectan tus equipos
¿Cómo afecta a tus instalaciones?
Formas de proteger tus equipos
Nuestros equipos en Risoul para ayudarte

Causas de este fenómeno que afectan tus equipos

Es principalmente ocasionado por líneas de cableado de gran longitud, lo cual implica problemas de acoplamiento de impedancias y capacitancias variador-cable-motor. 

Los cables de alimentación hacia el motor se convierten en líneas de transmisión complejas con capacitancia paralela distribuida en aumento, inductancia y resistencia en serie, lo cual se acumula con la longitud del cable provocando estas sobretensiones.

Otro causante de este fenómeno es la alta frecuencia de conmutación de los IGBT´s con los que se construye actualmente el rectificador de salida de los Variadores de Velocidad (este último punto trajo un mayor desempeño del conjunto variador-motor, en cuanto al control de torque especialmente a bajas velocidades). 

Esto es conocido como “tiempos rápidos subida” en los pulsos de salida del variador de velocidad. Los variadores de velocidad no entregan una onda de salida senoidal, sino un tren de pulsos positivos y negativos (PWM).

Figura 1. Tren de salida PWM de variador de velocidad.

Figura 2. Zoom a flanco de subida de pulso PWM.

Figura 3 

Figura 4

La figura 3 muestra la medida de la tensión entre fases del variador de velocidad en los terminales del motor con 2 metros de cable, mientras que la figura 4 muestra esa misma tensión con 30 metros de cable. 

Obsérvese la diferencia en las medidas de las tensiones de pico, que es del orden de 210 V. Además notar que sólo hay una diferencia de 5V eficaces entre las dos formas de onda.

¿Cómo afecta a tus instalaciones?

Este fenómeno daña prematuramente el aislamiento del cable y el motor ocasionando fallas y daños al sistema Drive-Cable-Motor. 

El variador de velocidad empieza a marcar fugas a tierra deteniendo el proceso, por lo que si no realizamos un análisis adecuado de la falla, con el tiempo terminará en una falla franca de puesta a tierra de los devanados del motor y/o del cable.

Formas de proteger tus equipos 

Este fenómeno no puede eliminarse debido al uso de los IGBTs en la construcción del variador y la longitud del cable.

Hay diversas soluciones que pueden ayudarnos a tolerar este fenómeno o disminuirlo a niveles menos dañinos:

• Uso de cable uso variador y motores uso variador: Poseen un nivel más alto de aislamiento que un cable o motor convencional, permitiéndoles soportar estos sobrevoltajes. 
  
  
• Uso de filtros a la salida del variador de velocidad como reactores de carga: Ayudan a disminuir el fenómeno es el filtros dV/dT, filtro senoidal y terminador de línea. El cual debe ser seleccionado de acuerdo a la longitud del cable, el tipo de motor y cable usado en la aplicación.

Nuestros equipos en Risoul para ayudarte

Brindamos las siguientes soluciones para ayudarte a mantener tu operación protegida:

• Servicios calidad energía: Estudios en la red eléctrica para detectar esta clase de anomalías tanto del lado de línea como del lado de carga del variador de velocidad.
  
  
• Filtros marca MTE: Filtros instalados a la salida del variador de velocidad como Reactor de carga, Filtro dV Sentry o filtro senoidal. Seleccionar el filtro adecuado de acuerdo a la longitud del cable, el tipo de motor y cable usado en la aplicación.
  
  
• Terminadores de Línea marca Allen Bradley: Filtro instalado a pie de motor, su selección depende de la longitud del cable.
  
  
• Motores uso variador marca Marathon: Motores con sistema patentado de aislamiento MAX GUARD supera requerimientos NEMA MG1.
  
  
• Cable uso variador General Cable / Belden / Prysmian: Cable uso variador con tierra simétrica, aislamiento 1000V o 2000V y blindaje.

En Risoul somos expertos en la implementación de toda clase de proyectos y contamos con la más nueva tecnología para implementar en tus procesos. Acércate a nuestros asesores y platícanos sobre tus retos y necesidades.