¿Cómo hacer frente a las interferencias de los convertidores de frecuencia?

Introducción

Convertidores de frecuenciatambién conocido como variadores de frecuencia (VFD) o variadores de velocidadson componentes cruciales en las aplicaciones industriales modernas. Permiten un control preciso de la velocidad y el par del motor, mejorando la eficacia y el rendimiento. El principio de funcionamiento de los convertidores de frecuencia genera intrínsecamente fuertes interferencias electromagnéticas. En este artículo se analizan los principios de funcionamiento de los convertidores de frecuencia y se describen métodos eficaces para mitigar las interferencias.

Desembalaje de las interferencias armónicas

Convertidores de frecuencia convierten una entrada de CA de frecuencia fija en una salida de frecuencia variable para controlar la velocidad del motor. Este proceso genera armónicos, que son múltiplos de la frecuencia fundamental. Las interferencias armónicas pueden distorsionar las formas de onda de la tensión y la corriente, lo que reduce la eficiencia y puede dañar los equipos sensibles.

1. Herramientas de detección y vigilancia:

Las herramientas tradicionales, como amperímetros y voltímetros, cumplen su función, pero la integración de pantallas digitales, como los tacómetros, mejora la capacidad de supervisión al convertir las magnitudes analógicas en valores digitales. Esto ayuda a identificar y cuantificar las frecuencias armónicas.

2. Dispositivos de control para una gestión precisa:

Para garantizar un control preciso frente a las interferencias armónicas, entran en juego los módulos analógico-digitales (AD) y los controladores lógicos programables (PLC). Estos dispositivos convierten eficazmente las magnitudes analógicas en realimentación digital, lo que permite matizar las estrategias de control y mitigación.

3. VFD Ajustes:

El ajuste preciso de la configuración del inversor resulta crucial para mitigar las interferencias armónicas. Los usuarios pueden elegir parámetros de salida como las señales de tensión o corriente, lo que permite adaptarlos a necesidades operativas específicas. Esta flexibilidad es esencial para adaptar del convertidor de frecuencia salida para satisfacer requisitos diversos.

Interferencias por emisiones conducidas de radiofrecuencia

Las emisiones conducidas se producen cuando el ruido de alta frecuencia generado por el inversor se propaga a lo largo de las líneas eléctricas y otros conductores. Este tipo de interferencias puede afectar al funcionamiento de equipos cercanos conectados a la misma fuente de alimentación, provocando averías o incluso daños.

1. Protocolos de comunicación:

El aprovechamiento de métodos de comunicación avanzados como MODBUS, PROFIBUS o PROFINET proporciona una solución integral a las interferencias por emisiones conducidas de radiofrecuencia. Estos protocolos permiten recopilar y controlar datos en tiempo real, minimizando el impacto de las interferencias en los equipos que comparten la misma red eléctrica.

2. Prácticas de cableado:

Para minimizar las interferencias, es esencial seguir unas prácticas de cableado meticulosas. Garantizar una separación clara entre las líneas de alimentación y señal y mantenerlas alejadas de las líneas de entrada y salida del inversor minimiza el potencial de interferencias, independientemente de la distancia entre el equipo y el convertidor de frecuencia.

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Interferencias de radiofrecuencias

Las interferencias radiadas se producen cuando las señales de alta frecuencia generadas por el convertidor de frecuencia se emiten al entorno circundante en forma de ondas electromagnéticas. Estas ondas pueden interferir en el funcionamiento de los dispositivos electrónicos cercanos, especialmente en aquellos con componentes sensibles de radiofrecuencia.

1. Medidas eficaces de blindaje:

En convertidores de frecuencia suelen contar con carcasas de hierro como blindaje, es necesario adoptar medidas adicionales para prevenir las interferencias de radiación. El blindaje de las líneas de salida con tubos de acero refuerza la prevención de interferencias electromagnéticas, garantizando un impacto mínimo en los equipos electrónicos cercanos.

2. Consideraciones de distancia:

Mantener una distancia considerable entre las líneas de señal y las líneas de circuito principal, junto con las líneas de control, es fundamental. Esta separación minimiza las interferencias cruzadas, creando un entorno más controlado para los equipos electrónicos que operan en las proximidades. el convertidor de frecuencia.

3. Puesta a tierra para mejorar el apantallamiento:

La eficacia de las capas de apantallamiento para prevenir las interferencias de radiación depende de una conexión a tierra fiable. Garantizar la conexión a tierra de las capas de blindaje mejora su capacidad para neutralizar la radiación electromagnética, lo que hace que las medidas de blindaje sean más sólidas.

¿Cuáles son los principales pasos para resolver las interferencias in situ?

1. Adopción de medidas antiinterferencia de software

La aplicación de soluciones informáticas como el filtrado adaptativo, los algoritmos de corrección de errores y las técnicas de supresión de ruido pueden reducir considerablemente el impacto de las interferencias. Estas medidas pueden ayudar a diferenciar entre señales reales y ruido, mejorando la fiabilidad del sistema.

2.Realice una correcta conexión a tierra

Una correcta conexión a tierra es esencial para mitigar las interferencias de los variadores de frecuencia. Asegúrese de que todos los componentes estén correctamente conectados a tierra para que el ruido no deseado se disipe de forma segura. La conexión a tierra también ayuda a reducir las diferencias de potencial que pueden causar interferencias.

• El borne PE (E, G) del circuito principal del inversor debe estar conectado a tierra.
• El cable de toma de tierra del inversor debe tener una sección transversal de al menos 4 mm² y no superar los 20 metros de longitud.
• Las puestas a tierra de protección y funcionamiento de otros equipos eléctricos deben tener polos de puesta a tierra separados y, en última instancia, converger en el punto de puesta a tierra eléctrica del armario de distribución.
• Las puestas a tierra apantalladas para las señales de control y los cables del circuito principal también deben tener polos de puesta a tierra separados y, en última instancia, converger en el punto de puesta a tierra eléctrica del armario de distribución.

3.Bloquear las fuentes de interferencia

El blindaje del inversor y sus componentes puede evitar la propagación de interferencias. Utilice carcasas metálicas y materiales de blindaje para impedir que las ondas electromagnéticas escapen y afecten a otros dispositivos. Los cables y componentes debidamente apantallados también pueden minimizar las emisiones conducidas y radiadas.

4.Cableado razonable

Organice el cableado para minimizar el riesgo de interferencias. Mantenga separados los cables de alimentación y de señal, y evite tenderlos en paralelo. Utilice cables de par trenzado para las líneas de señal a fin de reducir el impacto de los campos electromagnéticos. Unas prácticas de cableado adecuadas pueden reducir significativamente las interferencias conducidas y radiadas.

5.Aislamiento de interferencias

Utilizar transformadores de aislamiento u optoacopladores puede ayudar a interrumpir el camino de las interferencias. Estos dispositivos garantizan que las señales puedan transmitirse sin conexión eléctrica directa, lo que reduce la posibilidad de que se propague el ruido.

6. Establecer filtros en el circuito del sistema

Los filtros se utilizan para suprimir las señales de interferencia conducidas a través de las líneas eléctricas:

• Filtros de entrada: Reducen las interferencias conducidas procedentes de la fuente de alimentación. Incluyen filtros de línea (compuestos por inductores para aumentar la impedancia a altas frecuencias) y filtros de radiación (compuestos por condensadores de alta frecuencia para absorber los componentes armónicos de alta frecuencia).
• Filtros de salida: Reducen los componentes armónicos de alto orden en la corriente de salida. También mitigan el par adicional causado por las corrientes armónicas en los motores.

7.Utilización de reactores

Los reactores, o inductores, pueden añadirse a la entrada y salida de los convertidores de frecuencia para limitar la velocidad de cambio de tensión y reducir la distorsión armónica. Los reactores ayudan a suavizar la forma de onda de la corriente, minimizando así las interferencias armónicas y mejorando la calidad general de la energía.

Conclusión

La gestión de las interferencias de los convertidores de frecuencia es esencial para mantener el rendimiento y la fiabilidad de los sistemas industriales. Mediante la aplicación de medidas adecuadas, como ajustes de software, conexión a tierra apropiada, apantallamiento, cableado razonable, aislamiento, filtrado y uso de reactores, se puede reducir significativamente el impacto de las interferencias electromagnéticas, garantizando el buen funcionamiento de los convertidores de frecuencia y de los equipos electrónicos cercanos.