Los accionamientos de\u00a0 maquinar\u00eda pesada, centr\u00edfugas decantadoras, elevadores, gr\u00faas, ascensores entre otros, pueden ahorrar energ\u00eda gracias a la regeneraci\u00f3n frecuente de energ\u00eda en paradas y arranques, la desaceleraci\u00f3n con cargas de alta inercia y el par de sobrecarga mediante el uso de variadores de frecuencia regenerativos. Una aplicaci\u00f3n es capaz de ahorrar el 24% de la energ\u00eda utilizada, lo que representa un importe econ\u00f3mico\u00a0importante de ahorro por a\u00f1o.<\/p>\n
Cuando un motor el\u00e9ctrico es impulsado por un\u00a0variador de frecuencia regenerativo<\/a>, la energ\u00eda el\u00e9ctrica suministrada al motor se regenera mientras el motor desacelera aplicando un par negativo al eje del motor. Por lo general, la capacidad de almacenamiento de energ\u00eda dentro del variador de frecuencia es muy limitada, por lo que la energ\u00eda regenerativa debe devolverse a la red o disiparse r\u00e1pidamente mediante una resistencia de frenado. De lo contrario, el bus de CC se sobrecargar\u00e1 y puede ocurrir un fallo de sobretensi\u00f3n.<\/p>\n Las resistencias de frenado din\u00e1mico se han utilizado ampliamente para convertir la energ\u00eda regenerada en p\u00e9rdida de calor debido a su simplicidad y bajo costo de instalaci\u00f3n. Pero un\u00a0variador de velocidad regenerativo<\/a>\u00a0proporciona una oportunidad significativa de ahorro de costos de energ\u00eda, especialmente en aplicaciones que requieren paradas y arranques frecuentes, desaceleraci\u00f3n con alta inercia carga y par de sobrecarga. Tales aplicaciones incluyen:<\/p>\n El costo de la electricidad por kilovatio hora se est\u00e1 volviendo m\u00e1s caro en M\u00e9xico. Por lo tanto, valdr\u00e1 la pena revisar los conceptos b\u00e1sicos de las unidades regenerativas y comprender el ahorro estimado de costos de energ\u00eda.<\/p>\n Hay tres tipos de variadores regenerativos disponibles en el mercado mexicano. Se explican y comparan las caracter\u00edsticas b\u00e1sicas y las topolog\u00edas de potencia.<\/p>\n El variador regenerativo es una soluci\u00f3n rentable que puede reemplazar la red de transistores y resistencias de frenado din\u00e1mico. Absorbe el exceso de energ\u00eda regenerativa y la devuelve a la fuente de alimentaci\u00f3n de CA. Durante el funcionamiento del motor, el variador de frecuencia\u00a0suministra energ\u00eda sin el convertidor regenerativo en el flujo de energ\u00eda principal. Por lo tanto, no hay p\u00e9rdida de conducci\u00f3n en el convertidor regenerativo durante el funcionamiento del motor. El convertidor regenerativo se activa cuando la energ\u00eda regenerativa carga los condensadores del enlace de CC del VFD. El convertidor regenerativo devuelve la energ\u00eda almacenada en los condensadores a la red.<\/p>\n El tama\u00f1o del convertidor regenerativo est\u00e1 determinado por el tama\u00f1o del variador de frecuencia, la potencia de regeneraci\u00f3n y el ciclo de trabajo. Se utiliza el m\u00e9todo de control de pulso de 6 pasos para mantener muy baja la p\u00e9rdida de conmutaci\u00f3n de los dispositivos de potencia. Para aplicaciones que requieren frenado de ciclo de trabajo alto, el convertidor regenerativo puede mejorar significativamente la eficiencia operativa del sistema y reducir el costo de la electricidad.<\/p>\n El convertidor regenerativo de modulaci\u00f3n por ancho de pulso (PWM) sinusoidal es una soluci\u00f3n de alto rendimiento dise\u00f1ada para regular el voltaje del bus de CC en condiciones de potencia motriz y regenerativa. La forma de onda de la corriente del lado de la red del convertidor PWM es sinusoidal con una distorsi\u00f3n arm\u00f3nica PWM muy baja, menor a un 5% de distorsi\u00f3n arm\u00f3nica total (THD). Est\u00e1 dise\u00f1ado para cumplir con la norma IEEE-519. La corriente de entrada tambi\u00e9n se controla para sincronizarse con la tensi\u00f3n de red de entrada, lo que permite lograr un factor de potencia de entrada unitario. Se conecta en serie entre la l\u00ednea el\u00e9ctrica entrante y el VFD. Un filtro de CA, como un filtro LCL [inductor (L) – condensador (C) – inductor (L)], se utiliza como componente externo para reducir los arm\u00f3nicos de corriente CA.<\/p>\n El conversor regenerativo PWM sinusoidal es ideal para aplicaciones que requieren una distorsi\u00f3n arm\u00f3nica de corriente muy baja para cumplir con el est\u00e1ndar IEEE-519 Harmonic Limits y tienen grandes cargas de sobrecarga o que hacen paradas frecuentes, como ascensores, centr\u00edfugas, bancos de pruebas y bobinadoras. Esto puede resultar en costos operativos del sistema significativamente reducidos de la maquinaria al \u00abreciclar\u00bb el exceso de energ\u00eda de regreso a la red el\u00e9ctrica. El paquete del conversor PWM sinusoidal es altamente eficiente sin la p\u00e9rdida de calor.<\/p>\n Un conversor regenerativo matricial es un convertidor de potencia de CA a CA directo que tiene capacidad de motorizaci\u00f3n y regeneraci\u00f3n. Los recientes avances tecnol\u00f3gicos en la potencia de los semiconductores y la potencia de computaci\u00f3n de la CPU han hecho posible la producci\u00f3n de productos comerciales. Las caracter\u00edsticas b\u00e1sicas del conversor matricial son:<\/p>\n Todo en uno, donde la entrada de CA se convierte directamente en una salida de CA de frecuencia variable mediante nueve interruptores bidireccionales. Por lo tanto, las funciones del conversor de regeneraci\u00f3n sinusoidal y del VFD se combinan. Esta caracter\u00edstica permite que los motores operen en modos de motorizaci\u00f3n y regeneraci\u00f3n sin un VFD adicional.<\/p>\n CONTENIDO \u00daTIL –\u00a0C\u00f3mo seleccionar un variador de frecuencia basado en las caracter\u00edsticas de carga<\/a><\/p>\n <\/p>\n Los variadores de frecuencia son dispositivos que controlan la velocidad de los motores el\u00e9ctricos. Los Variadores de frecuencia regenerativos pueden recuperar la energ\u00eda cin\u00e9tica del motor durante el frenado y devolverla a la red el\u00e9ctrica, mientras que los VFD tradicionales con resistencias de frenado disipan esa energ\u00eda como calor.<\/p>\n Ahorro de energ\u00eda:<\/strong><\/p>\n Costos:<\/strong><\/p>\n Otros beneficios del Variador regenerativo:<\/p>\n <\/p>\n Esta secci\u00f3n compara los variadores regenerativos y convencionales para ayudarte a elegir el mejor variador para tu aplicaci\u00f3n.<\/p>\n A continuaci\u00f3n se presentan algunas diferencias entre estos tipos de variadores:<\/p>\n Frenado<\/strong><\/p>\n En los variadores convencionales, no hay una capacidad inherente de frenado. Necesitan un circuito de frenado din\u00e1mico adicional que ayude a disipar la energ\u00eda de frenado en forma de calor en el resistor. El esfuerzo de frenado aumenta exponencialmente con el torque inicial. Este esfuerzo de frenado puede anularse a velocidad cero. Estos circuitos de frenado est\u00e1n destinados \u00fanicamente para detenerse; no se pueden usar como freno de retenci\u00f3n o para mantener una retenci\u00f3n continua.<\/p>\n Los variadores regenerativos tienen la capacidad de frenar de manera inherente. El frenado regenerativo es compatible con estos variadores, que transfieren la energ\u00eda cin\u00e9tica del motor y la m\u00e1quina que impulsa de vuelta a la fuente de alimentaci\u00f3n de CA. El torque de frenado se puede ajustar para que sea cero. T\u00edpicamente pueden proporcionar un torque de frenado continuo a los motores en aplicaciones que requieren mantener la retenci\u00f3n.<\/p>\n Inversi\u00f3n<\/strong><\/p>\n En los variadores convencionales, no hay capacidad en inversi\u00f3n de energ\u00eda. Estos variadores necesitan un contacto o interruptor de inversi\u00f3n que invierta la polaridad de la potencia aplicada al motor. Normalmente est\u00e1n calificados para inversi\u00f3n ocasional.<\/p>\n En los variadores regenerativos, hay una capacidad inherente en inversi\u00f3n de energ\u00eda. La polaridad de la m\u00e1quina se puede cambiar electr\u00f3nicamente sin la ayuda de ning\u00fan contacto, arcos, quemaduras o desgaste. Se utilizan principalmente en aplicaciones que necesitan inversi\u00f3n de energ\u00eda con frecuencia.<\/p>\n Simplicidad<\/strong><\/p>\n Los variadores convencionales no son tan complejos como los variadores regenerativos. Los variadores regenerativos cuentan con mayor complejidad por contar con el circuito regenerativo.<\/p>\n Eficiencia<\/strong><\/p>\n Para ambos, la eficiencia del controlador llega hasta el 99%, y con el variador y el motor completos, la eficiencia es del 87%. El rango de velocidad es de hasta 50:1 sin ning\u00fan tac\u00f3metro de retroalimentaci\u00f3n y con un tac\u00f3metro de retroalimentaci\u00f3n o cualquier codificador, es de 200:1.<\/p>\n Costos<\/strong><\/p>\n Los variadores convencionales son m\u00e1s econ\u00f3micos que los variadores regenerativos. Esto se debe a que tienen menos circuitos como se mencion\u00f3 anteriormente. Para los variadores regenerativos, sabemos que tienen m\u00e1s circuitos debido al rectificador de onda completa en ellos y tambi\u00e9n son mayormente complejos en su etapa de potencia y control que el variador convencional.<\/p>\n Sin embargo, como los variadores regenerativos no requieren costos adicionales de maquinaria y pueden reducir el tiempo y la energ\u00eda, a menudo se consideran una mejor inversi\u00f3n que los variadores convencionales. Sus costos tambi\u00e9n est\u00e1n justificados en gran medida cuando recuperan una gran cantidad de energ\u00eda. Considerar que los costos operativos se reducen al eficientar los tiempos de ejecuci\u00f3n de proceso gracias a su capacidad regenerativa; cuidando desempe\u00f1o y precisi\u00f3n en el proceso.<\/p>\n Maquinaria<\/strong><\/p>\n Un variador convencional que funciona solo en un cuadrante tiene solo un puente de potencia y 6 SCR (rectificadores controlados de silicio) que se utilizan para controlar el voltaje aplicado al armadura del motor. Estos variadores solo pueden funcionar en modos de accionamiento y necesitar\u00edan que alguien cambie f\u00edsicamente los cables del armadura o del campo para invertir la direcci\u00f3n del torque.<\/p>\n Mientras que un variador regenerativo que puede operar en cuatro cuadrantes tiene dos juegos de puentes de potencia y doce SCR que est\u00e1n conectados en paralelo inverso. Uno de los puentes es responsable de controlar el torque hacia adelante mientras que el otro es responsable de controlar el otro conjunto. Donde est\u00e1n trabajando, solo un conjunto de puentes permanece activo en ese momento. Para que la operaci\u00f3n del motor sea directa en la direcci\u00f3n hacia adelante, el puente hacia adelante permanece bajo control para suministrar energ\u00eda al motor, mientras que, para la operaci\u00f3n directa del motor en la direcci\u00f3n inversa, el puente inverso permanece bajo control.<\/p>\n Tiempo de Parada y Controlabilidad<\/strong><\/p>\n Ambos procesos de regeneraci\u00f3n y frenado din\u00e1mico, que se utilizan para tareas similares, disminuyen la velocidad del motor. Hay algunas diferencias importantes en el tiempo de parada y el control durante la detenci\u00f3n en ambos variadores. Por razones de seguridad, tenemos que seleccionar el tipo de variador para recordarlo. El frenado regenerativo detiene el motor de manera mucho m\u00e1s suave y r\u00e1pida que el freno din\u00e1mico, por lo que se puede usar para detenerse r\u00e1pidamente y en emergencias. El frenado regenerativo tambi\u00e9n renueva la energ\u00eda a la fuente de CA si la carga supera.<\/p>\n Los variadores regenerativos se ven principalmente en aplicaciones que necesitan comenzar y detenerse con mucha frecuencia y tambi\u00e9n implicar\u00edan una desaceleraci\u00f3n continua o cargas de sobrepaso. Un ejemplo de tal aplicaci\u00f3n son las cintas transportadoras cuesta abajo que necesitan una desaceleraci\u00f3n constante, los elevadores y los volantes. En gr\u00faas y polipastos, la inercia del motor es mayor que la inercia del rotor y la carga impulsa el motor y se conoce como carga de arrastre, por lo que cuando la carga est\u00e1 bajando, el motor se convierte en un generador ya que nos da energ\u00eda el\u00e9ctrica en lugar de consumirla. Usando un variador regenerativo, podemos devolver esta energ\u00eda a la fuente de CA.<\/p>\n Los variadores convencionales se pueden usar en aplicaciones de reducci\u00f3n de costos donde no necesitamos la direcci\u00f3n inversa con m\u00e1s frecuencia, o donde un tiempo de parada preciso y oportuno no es muy necesario.<\/p>\n <\/p>\n Ultatek se posiciona como el especialista l\u00edder en ahorro de energ\u00eda y eficiencia en M\u00e9xico, ofreciendo soluciones a medida mediante variadores de frecuencia regenerativos de vanguardia. Con un equipo de ingenieros altamente capacitados, brindan tecnolog\u00eda de punta de los principales fabricantes del mundo, garantizando soluciones de automatizaci\u00f3n personalizadas y una total satisfacci\u00f3n. Sus variadores regenerativos no solo reducen el consumo de energ\u00eda y las emisiones de CO2, sino que tambi\u00e9n mejoran el rendimiento del motor y aumentan la productividad de las m\u00e1quinas. Ultatek se presenta como el socio estrat\u00e9gico ideal para la eficiencia energ\u00e9tica en M\u00e9xico, ofreciendo\u00a0evaluaciones gratuitas del potencial de ahorro de energ\u00eda<\/a>\u00a0y comprometi\u00e9ndose a impulsar el \u00e9xito de sus clientes.<\/p>\n\n
Tipos de variadores regenerativos<\/h2>\n
Conversor Regenerativo<\/strong><\/h3>\n
Conversor PWM sinusoidal<\/strong><\/h3>\n
Conversor matricial<\/strong><\/h3>\n
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Comparaci\u00f3n de unidades de potencia de regeneraci\u00f3n<\/strong><\/h2>\n
Comparativo de ahorro en costos entre un variador de frecuencia regenerativo y el uso de resistencias de frenado din\u00e1mico<\/strong><\/h3>\n
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Comparaci\u00f3n del ROI entre Variadores No Regenerativos y Variadores Regenerativos<\/strong><\/h2>\n
Proveedor de Variadores de Frecuencia Regenerativos para todo M\u00e9xico<\/strong><\/h2>\n