¿Por qué es fácil explotar cuando el convertidor de frecuencia controla un motor de alta potencia aumentando la velocidad?

Razón

Cuando se utiliza un convertidor de frecuencia (VFD) para controlar un motor de alta potencia, sobre todo en aplicaciones que requieren paradas rápidas o cambios de dirección frecuentes, el motor sigue girando por inercia durante la deceleración o la parada. Este proceso vuelve a convertir la energía cinética del motor en energía eléctrica, que fluye de nuevo hacia los circuitos del convertidor de frecuencia y, finalmente, hacia el sistema de alimentación eléctrica. Si esta energía regenerada no se gestiona adecuadamente, puede dañar el convertidor de frecuenciaque puede provocar un fallo catastrófico de sus componentes de potencia.

Para evitar esta situación, se suelen tomar las siguientes medidas

Instale la resistencia de frenado:

Una resistencia de frenado proporciona una carga adicional durante el estado regenerativo del motor, disipando la energía eléctrica generada en forma de calor. Esto ayuda a decelerar rápidamente el motor. Las resistencias de frenado suelen utilizarse junto con una unidad de frenado (o chopper de frenado), que controla la conexión y desconexión de la resistencia.

Unidad de realimentación de energía (unidad de realimentación regenerativa):

En algunas aplicaciones, se utiliza una unidad de realimentación de energía para conservar la energía y reducir la generación de calor. Este dispositivo convierte la energía regenerada del motor en una forma adecuada para la red eléctrica y la devuelve a ésta, en lugar de desperdiciarla en forma de calor. Este método es especialmente útil en aplicaciones que requieren arranques y paradas frecuentes o deceleraciones rápidas.

Utilice la función de frenado integrada del convertidor de frecuencia:

Algunos convertidores de frecuencia están diseñados con funciones de frenado integradas que gestionan la energía regenerativa sin necesidad de resistencias de frenado externas. Estos convertidores de frecuencia disponen de una función de frenado integrada que disipa de forma segura el exceso de energía y evita la sobretensión. Para proteger el convertidor de frecuencia y otros componentes del sistema, es esencial garantizar una deceleración segura y eficaz del motor durante las paradas rápidas o los cambios de dirección frecuentes mediante el uso de resistencias de frenado u otros dispositivos de frenado.

Un convertidor de frecuencia con una carga pesada que no está equipado con una resistencia de frenado puede dañarse fácilmente debido a las siguientes razones

Cuestiones relacionadas con las energías renovables:

Sin una resistencia de frenado o una realimentación regenerativa, el exceso de energía generado durante la deceleración puede provocar una sobretensión, con el consiguiente riesgo de daños.

Fallo de la protección contra sobretensión:

Convertidores de frecuencia suelen estar equipados con mecanismos de protección contra sobretensiones que desconectan la fuente de alimentación cuando la tensión supera los límites de seguridad. Sin embargo, si los ajustes de protección son incorrectos o el dispositivo de protección funciona mal, la tensión excesiva puede dañar los componentes internos de el convertidor de frecuencia.

La capacidad de carga de los condensadores internos y los componentes de potencia:

Los condensadores del bus de CC y los componentes de potencia (como los IGBT) dentro de el convertidor de frecuencia Los componentes internos, como los condensadores, tienen una capacidad limitada para soportar sobretensiones. Sobrepasar sus límites puede provocar un fallo catastrófico.

Daños por calor:

La conmutación frecuente de los componentes de potencia debido al manejo de la energía regenerativa genera calor adicional. Si la refrigeración es inadecuada, este calor puede provocar daños térmicos que reduzcan la vida útil de los componentes o provoquen un fallo inmediato.

Sobretensión actual:

Las aceleraciones o desaceleraciones rápidas pueden provocar picos de corriente, lo que somete a los componentes eléctricos a una enorme tensión y puede provocar averías.

Conclusión

Para evitar estos problemas, la incorporación de una resistencia de frenado y una unidad de frenado en el convertidor de frecuencia es esencial. Una resistencia de frenado disipa la energía regenerativa del motor en forma de calor, protegiendo el convertidor de frecuencia de daños por tensión excesiva. Si el diseño del sistema no permite el uso de una resistencia de frenado, puede considerarse el uso de una unidad de realimentación de energía (unidad de realimentación regenerativa). Este dispositivo devuelve la energía regenerativa a la red eléctrica, mejorando la eficiencia del sistema y protegiendo el convertidor de frecuencia. La gestión adecuada de la energía regenerativa es crucial para garantizar la seguridad y longevidad de los convertidores de frecuencia en aplicaciones de motores de alta potencia.