EXPERIENCIA CONEXION CABLE VFD MAYOR A 100m
Carlos_VCh
Les consulto si alguien ha tenido experiencia en conexiones de cables
especiales para VFD (Variadores de Frecuencia) mayores a 100m, pues se
ha presentado un caso donde hay 3 VFD's (en sala eléctrica) a ser
conectadas con sus respectivos motores (en campo), son motores de 185
kW c/u en 440VAC, las longitudes son: 200m, 150m y 120m, pero tengo
entendido que la mayoria de fabricantes de VFD's recomiendan una
longitud máxima de 100m entre VFD y motor, y si se sobrepasa esta
longitud se deben colocar filtros especiales aguas arriba y abajo del
VFD y usar un cable especial apantallado; recurro a ustedes para que
me comenten si han tenido una experiencia similar a esta, ¿que clase
de cable y que tipo de VFD usaron?, gracias de antemano.
att
Carlos Velasquez
Lima, Perú.
omar graterol
Carlos, el tema es interesante y no dejo de sorprenderme, ya que como Ing. Electricista he trabajado en algunos proyectos y siempre hemos adquirido estos equipos (VFD con sus correspondientes herrajes, cables y motor), especificados como un paquete y de esta forma nunca sentimos los problemas de selección y adaptación del cable, o inclusive del motor; especialmente porque entendimos que esta selección y adaptación del VFD, Cable y Motor eran muy críticos; en todo caso quiero informarte que mi experiencia mayor en esta área, ha sido con Bombas Electrosumergibles (BES), para extracción de petróleo, donde inclusive el cable, tiene que tener características particulares de drenaje o entrampamiento de gas, y en el caso del motor, por ser del tipo electrosumergible, es un diseño mas que especial y particular. En relación con las distancias del cable del VFD al motor, en nuestro caso tenemos motores que están hasta 13000 Pies de profundidad; por lo cual te puedo decir, que no es que el motor no pueda estar a mas de 100 mts. del VFD, el punto es que tanto el motor, como el VFD, y el cable, tienen que estar diseñados para eso.
Ahora bien en relación con tu caso, que es algo distinto, especialmente porque se aprecia en tu nota, que tienen unos motores, que serán instalados a una distancia del VFD entre 120 y 200 mts., y que los mismos, incluyendo el cable, y posiblemente la bomba, no fueron comprados como un paquete, lo cual explica la duda que se plantea; la cual es muy razonable. Ahora quisiera indicarte lo siguiente:
1- Problemas de Armonicos..Si el VFD es del tipo “Current Source Invertir” (CSI), su contenido del 5to., 7tmo. Y 9vno. Armónico, es alto, y este puede causar calentamiento en el motor; por lo cual el motor debe ser degradado en su capacidad aprox. Un 10%. Si el VFD es del “Pulse-Widh Modulated” (PWM), su salida es bastante mas limpia de armónicos, y solo superpone una frecuencia por la velocidad del switcheo entre 5 y 10 KHz, por lo cual, no se requiere degradar su capacidad y solo se recomienda que el motor tenga un factor de servicio de 1,15. 2- Longitud Critica del Cable., La longitud del cable es critica, y existe la posibilidad de aplicar sobrevoltajes del doble de la amplitud de los pulsos de un VFD del tipo PWM, al aislamiento del motor, debidos a las impedancias del motor y las altas frecuencias de los pulsos contendidos en las ondas de voltaje y a la magnitud de la amplitud de estos pulsos ( 648 Voltios, para VFD de 480 Volt.).; si esta distancia es superada sin adoptar los correctivos correspondientes, creando asi problemas o daños al aislamiento del motor. Esta longitud critica, depende de la velocidad de propagación de la onda de voltaje (Vpo), expresada en Pies/Microsegundo, y de tiempo de crecimiento de la amplitud de la onda (Tcao) en microsegundos. Expresada según la formula indicada a continuación:
Longitud Critica del Cable (Lcc) = Vpo * Tcao
La velocidad de propagación de la onda de voltaje depende del tipo de cable utilizado, y como ejemplo podemos ver que para un cable 1/0, un conductor, en tubo rígido de acero galvanizado, la velocidad de propagación es de 333 pies/microsegundo, y el tiempo de crecimiento de amplitud de la onda típico para un VFD del tipo PWM, es de 0,2 a 0,8 microsegundos. Basado en lo anterior, y asumiendo un tiempo de crecimiento de amplitud de la onda de 0,5 microsegundos, la longitud critica en este caso se puede estimar en :
Lcc = 333 pies/microsegundo * 0,5 microsegundos = 167,5 pies. (Aprox. 50 mts.)
Aquí podemos señalar, que para una distancia mayor de 50 mts., se deben adoptar medidas adicionales para evitar los daños por sobrevoltaje al aislamiento. Pueden ser los filtros mencionados en tu nota, que generalmente sin unos inductores.
Ademas de lo indicado, existen problemas de corrientes circulantes en los ejes de los motores, cuya solucion son anillos aislantes en las camas de los cojinetes.
Lo importante al final de todo esto, es que exista plena COMPATIBILIDAD entre todos los elementos del paquete MOTOR- BOMBA- VFD – CABLE , etc., de esta forma se puede garantizar la instalacion, de lo contrario cualquier componente que no cumpla, dejara la instacion con una baja confiabilidad.
A continuacion copio un link, donde puedes encontrar un paper con mas detalles de este tema “ VFDs and MOTORs Making de Right Match”.
http://www.csemag.com/article/178980-VFDs_and_Motors_Making_the_right_match.php
Saludos,………………Omar Graterol |