¿Por qué el interruptor diferencial trifásico de cuatro hilos utilizado en los inversores suele dispararse con frecuencia?

En los sistemas de control de inversores, es común utilizar un interruptor diferencial trifásico de cuatro hilos antes de instalar el variador de frecuencia. Sin embargo, durante la operación normal del variador, este suele dispararse con frecuencia. La razón es que, al funcionar, el inversor generalmente genera componentes armónicos en el voltaje de salida, lo que provoca que la capacitancia parásita entre el devanado del motor y la carcasa, así como entre los cables y tierra, forme una corriente de fuga. Cuando esta corriente de fuga supera el valor de corriente residual del interruptor diferencial, éste se activa y desconecta el circuito. Por lo tanto, en sistemas de control que utilizan variadores de frecuencia, si se presenta la situación descrita anteriormente, es necesario reemplazar el interruptor diferencial de corriente residual original o ajustar el valor de corriente residual del mismo.

¿Por qué el «conductor de tierra» del convertidor no puede conectarse al conductor neutro?

La línea de neutro del sistema TT (sistema trifásico con cuatro conductores) está conectada al circuito y contiene una gran cantidad de armónicos y diversas interferencias. En ocasiones, la tensión en esta línea puede llegar a ser de varios voltios o incluso cientos de voltios. Una vez que la conexión «to» se realiza a la línea de neutro del variador, los armónicos y las diversas interferencias se introducen en el interior del variador, causando perturbaciones que afectan su funcionamiento normal. Por ello, en general, los variadores deben estar conectados a tierra de forma independiente.

¿Por qué hay un voltaje estático en la carcasa del motor cuando se utiliza un inversor?

Dado que la tensión de salida del inversor presenta una forma de onda PWM, la secuencia de impulsos de alta frecuencia se asemeja a una onda sinusoidal estándar, y su envolvente espectral contiene componentes armónicos cuyos valores instantáneos de tensión y frecuencias son muy elevados. Esto provoca que la capacitancia de los devanados del motor, situada entre el campo de alta tensión y la carcasa, experimente efectos inducidos, generando así tensiones aún más altas (la carcasa del convertidor presenta en cierta medida una tensión estática). Por ello, al utilizar un variador de frecuencia, es importante prestar atención a una advertencia crucial: asegurarse de contar con una conexión a tierra confiable. Esta es precisamente la razón por la cual se recomienda extremar las precauciones. Además, en el ámbito industrial, suele ocurrir que no exista una línea de tierra separada, sino que se utilice alternativamente el neutro; muchas veces, las carcasas de equipos conectados a tierra comparten el mismo sistema con el variador de frecuencia. Esto puede generar cargas electrostáticas de alto voltaje en todo el sistema. Dichas altas tensiones generan fuertes campos eléctricos que pueden interferir con el funcionamiento normal del variador. Si se produce esta situación, basta con integrar un único sistema de control para variadores de frecuencia en el sistema para eliminar la falla.

¿Por qué la frecuencia de la frecuencia disminuye la corriente de arranque?

Al iniciar con una frecuencia de alimentación alta y conectar la fuente de alimentación de frecuencia industrial al motor, se genera un campo magnético giratorio a la velocidad nominal. En este momento, el rotor del motor está en estado estacionario, lo que implica que la velocidad relativa entre el devanado del rotor y el campo magnético giratorio es muy elevada. Por consiguiente, la fuerza electromotriz inducida y la corriente inducida son considerablemente grandes, y la corriente del estator puede llegar a ser de 5 a 7 veces la corriente nominal. En el arranque mediante variador de frecuencia, la frecuencia de salida del variador es inicialmente muy baja; tras el arranque, se inicia a baja frecuencia, y el tiempo de aceleración aumenta gradualmente según la configuración previa. Por ello, tanto la velocidad de giro como la velocidad relativa entre el devanado del rotor y el campo magnético giratorio son extremadamente precisas, lo que hace que la corriente de arranque sea muy baja y, por lo general, pueda controlarse dentro del rango de fluctuación de la corriente nominal.

¿Qué es el tiempo de aceleración? ¿Cómo se usa?

El tiempo de aceleración es el período que tarda el variador en elevarse desde 0 Hz hasta la frecuencia base (50 Hz). Esta regla también se aplica en casos en los que la frecuencia de parada sea arbitraria. Por ejemplo, en operaciones con múltiples velocidades, si una clase de frecuencia está configurada para una velocidad de funcionamiento de 30 Hz y el tiempo de aceleración está establecido en 30 segundos, el tiempo de aceleración real para esta clase de velocidad (hasta 30 Hz) será de (30 Hz / 50 Hz) × 30 segundos = 18 segundos. Por lo tanto, no tiene sentido que se requieran 30 segundos para alcanzar hasta 30 MHz.

Al establecer el tiempo de aceleración, se deben tener en cuenta los siguientes aspectos: el proceso de aceleración requiere tiempo; un tiempo de aceleración demasiado largo disminuirá la eficiencia operativa, especialmente en dispositivos que se encienden y apagan con frecuencia. Sin embargo, un tiempo de aceleración demasiado corto aumentará la corriente de arranque. Por lo tanto, es necesario encontrar un equilibrio entre la corriente de arranque y la eficiencia de producción, procurando reducir al máximo el tiempo de aceleración siempre que la corriente de arranque lo permita. Además, cuando la inercia del equipo de carga sea grande, conviene prolongar ligeramente el tiempo de aceleración y, a la vez, reducir adecuadamente la inercia del equipo de carga.