Los reactores de línea y de carga pueden proteger de los picos de corriente y tensión tanto a los motores como a los variadores de frecuencia. Los reactores de línea añaden impedancia al sistema eléctrico ayudando así a reducir las perturbaciones en las líneas eléctricas, mejor conocida como distorsiones armónicas.
En términos generales, un reactor de línea trifásica es un dispositivo electromagnético formado por un núcleo de acero y bobinas de cobre que crean un campo magnético y se conectan en serie entre dos puntos de un sistema eléctrico.
En el caso de un reactor de línea, se conecta en serie entre la fuente de alimentación y el variador de frecuencia para proporcionar una inductancia adicional al circuito. Esta inductancia se tiene en cuenta para obtener la resistencia de la línea.
La impedancia viene definida en ohmios pero normalmente se expresa en un porcentaje resultante de la relación entre la tensión del sistema y la corriente de línea que circula por el reactor. Para la clasificación de los reactores de línea se utiliza este porcentaje de impedancia que representa la caída de tensión que existe cuando trabajan con corriente nominal. Las impedancias de reactores más comunes son 3% y 5%.
La impedancia ayuda a reducir la velocidad de los cambios de corriente en la línea. Cuanto mayor sea la corriente a través del reactor, mayor será el porcentaje de impedancia aplicada. Si por ejemplo partimos de que un reactor de línea tiene una impedancia del 3%, significa que el reactor aplicará este porcentaje de impedancia cuando la corriente que circula por el reactor sea la corriente nominal del dispositivo. En definitiva, la relación entre corriente e impedancia son proporcionales de manera que si el valor de la corriente que circula, disminuye por debajo de la corriente nominal a plena carga del reactor, el porcentaje de impedancia aplicada también disminuirá. Teniendo esto en cuenta, es importante ajustar la reactancia de línea para la corriente de carga de la aplicación y así evitar sobredimensionamientos.
Los reactores de línea que se colocan a la entrada de un variador de frecuencia (VFD), sirven para que con su impedancia suavicen y mitiguen la distorsión de la tensión de entrada que da lugar a picos de tensión y sobretensiones. Por lo tanto, los reactores de línea representan una protección para los variadores de frecuencia ya que evitan que se produzcan fallos de sobretensión y daños en los componentes de dichos variadores de frecuencia.
Por otro lado, las perturbaciones de línea son comunes en los sistemas eléctricos en los que se conectan y desconectan condensadores para la corrección del factor de potencia, así como en sistemas con fluctuación de las cargas de alta corriente. En estos casos, los reactores de línea también resultan útiles porque mitigan las corrientes armónicas y sus efectos, ya que bloquean los armónicos de fondo que pueden dificultar el funcionamiento del variador de frecuencia.
En casi todas las aplicaciones de accionamientos, incluir un reactor de línea de corriente alterna es una solución de bajo coste y muy rentable para la protección del variador de frecuencia y la mitigación de armónicos.
Los reactores se pueden colocar en el lado de carga para proteger los motores porque actúan como amortiguadores entre la salida del variador de frecuencia y la entrada del motor, en este caso se les conocen como reactores de carga.
Un accionamiento con modulación PMW o modulación por ancho de pulso produce una señal de onda cuadrada al motor eléctrico. Esa forma de señal de onda cuadrada modulada posee transiciones bruscas de tensión. Mediante el uso de transistores de salida, el accionamiento simulará una forma de onda modulada a velocidades muy rápidas consiguiendo así variar la velocidad del motor eléctrico. Esa velocidad de conmutación tan rápida genera problemas en el motor, conocido como dv/dt, es decir, la velocidad a la que el voltaje cambia con el tiempo.
Esos cambios rápidos de onda crean una distorsión de tensión y picos de tensión que pueden dañar el sistema de aislamiento de los motores y acortar su vida útil. Aunque los motores poseen sistemas de aislamiento especiales que les permiten soportar estas condiciones, siempre funcionarán mejor y durante más tiempo si se logra minimizar las distorsiones mediante reactores de carga. La inductancia del reactor suavizará los cambios bruscos y amortiguará las distorsiones del sistema.
Los reactores de línea ayudan a estabilizar la forma de onda de la corriente, y actúan como una impedancia entre la fuente de alimentación y el variador de frecuencia. Esta impedancia protegerá la sección de entrada del variador de frecuencia y reducirá las corrientes armónicas de la red eléctrica.
Los reactores de carga proporcionan un amortiguador entre el variador de frecuencia y el motor para suavizar la forma de onda y reducir la tensión en el motor. Al adaptar la forma de onda a una más adecuada, el motor y el cable conductor funcionarán sin sobrecalentamiento, con lo que se reducirá la tensión en los componentes de transporte de corriente del sistema.
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