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