Arrancador suave versus VFD: ¿cuál debería usar para su motor?

Tanto un arrancador suave como un variador de frecuencia pueden proporcionar un arranque controlado del motor, pero resuelven diferentes problemas operativos. La primera pregunta no es qué dispositivo es más avanzado. Se trata de si su motor solo necesita un arranque controlado o si su proceso necesita que la velocidad del motor cambie después del arranque.

Si el motor normalmente funciona a una velocidad fija y el problema principal es una corriente de arranque alta, un choque mecánico o una parada abrupta, un arrancador suave suele ser la primera tecnología a evaluar. Si el proceso requiere un ajuste continuo de la velocidad, regulación de la presión o el flujo, cambio de la velocidad del transportador o control de circuito cerrado-, un VFD normalmente es el mejor punto de partida.

Esa primera regla resuelve muchas aplicaciones, pero no todas. El par de arranque, la inercia de la carga, los arranques por hora, la capacidad de suministro de energía, la compatibilidad del motor, las condiciones del panel y el costo total de instalación pueden cambiar la decisión final.

Arrancador suave vs VFD de un vistazo

La única diferencia que suele decidir la respuesta

La diferencia más importante entre un arrancador suave y un VFD es lo que sucededespués de que el motor alcanza la velocidad de funcionamiento.

Un arrancador suave gestiona principalmente la aceleración y, en los modelos adecuados, la desaceleración. Una vez que el motor alcanza la velocidad normal, normalmente funciona a la frecuencia de línea.

Un VFD controla tanto el voltaje como la frecuencia de salida, lo que permite que la velocidad del motor cambie continuamente durante el funcionamiento normal.

Considere dos bombas centrífugas idénticas. La primera bomba siempre funciona a máxima velocidad pero produce un choque de presión inaceptable al arrancar o parar. Un arrancador suave puede resolver el problema real sin agregar capacidad de control de velocidad-innecesaria.

La segunda bomba debe mantener un punto de ajuste de presión cambiante durante todo el día. Un arranque suave por sí solo no puede lograrlo. La velocidad del motor debe convertirse en parte de la estrategia de control del proceso, que apunta hacia un VFD.

Reglas de selección rápida

Comience con estas reglas prácticas:

• Si el motor funciona a una velocidad y solo el evento de arranque está causando problemas, evalúe primero un arrancador suave.
• Si la velocidad del motor debe cambiar durante la producción normal, evalúe un VFD.
• Si el proceso requiere control PID para presión, flujo u otra variable del proceso, un VFD normalmente es la clase de dispositivo relevante.
• Si la carga tiene un par de arranque alto o una inercia alta, no seleccione solo en base a una corriente de arranque reducida.
• Si la aplicación es simple y tiene velocidad-fija, la capacidad VFD adicional puede aumentar el costo y el trabajo de puesta en marcha sin crear valor para el proceso.

Cómo un arrancador suave y un VFD controlan el motor de manera diferente

Comprender la ruta básica del poder hace que las reglas de selección sean más fáciles de aplicar.

Cómo funciona un arrancador suave

Un arrancador suave típico utiliza SCR, también llamados tiristores, para controlar el voltaje suministrado al motor durante la aceleración.

La secuencia simplificada es:

Suministro de CA → control SCR → rampa de voltaje o límite de corriente → aceleración del motor → voltaje de funcionamiento total

Muchos diseños también utilizan una disposición de derivación una vez que se completa la aceleración.

Al aumentar gradualmente el voltaje aplicado en lugar de conectar el voltaje de línea completo inmediatamente, el arrancador suave puede reducir la irrupción eléctrica y los choques mecánicos. Sin embargo, la reducción de voltaje también afecta el par disponible para acelerar la carga.

Por eso no se debe elegir un arrancador suave sólo porque alguien quiera la corriente de arranque más baja posible.

Cómo funciona un VFD

Un VFD típico adopta un enfoque diferente:

Entrada de CA → rectificador → bus de CC → inversor → salida de voltaje y frecuencia controlada

Debido a que el inversor controla la frecuencia de salida, el VFD puede continuar cambiando la velocidad del motor después del arranque.

Esto hace que la unidad sea útil cuando la velocidad en sí es una variable de proceso. Una bomba puede seguir la demanda de presión, un ventilador puede seguir la demanda de flujo de aire y un transportador puede cambiar la velocidad según los requisitos de producción.

Para obtener una explicación más detallada de la arquitectura, la terminología, el tamaño y la selección del variador, consulte nuestraGuía de variador de frecuencia.

Si todavía compara contactores, arrancadores de motor tradicionales, arrancadores suaves y variadores como categorías de dispositivos separadas, nuestroguía comparativa de dispositivos de control de motorescubre esa decisión más amplia.

Las diferencias que importan en una instalación real

Una hoja de especificaciones puede hacer que la comparación parezca sencilla. Una instalación real tiene más variables.

Las tres filas que merecen mayor atención son la velocidad de funcionamiento, el par de arranque y el servicio. Aquí también es donde las simples tablas comparativas en línea pueden conducir a una decisión equivocada.

La corriente de arranque es solo la mitad de la historia: verifique también el par de arranque

La reducción de la irrupción del motor es a menudo la razón por la que una planta considera un arrancador suave. El error es tratar la corriente de arranque como una especificación aislada.

Cuando un arrancador suave reduce el voltaje aplicado a un motor de inducción durante la aceleración, el par disponible del motor también cambia. La carga todavía requiere suficiente par de aceleración para superar la resistencia a la rotura y alcanzar la velocidad normal en un tiempo aceptable.

Si el límite actual se establece de manera demasiado agresiva, una carga difícil puede acelerar lentamente o no acelerar adecuadamente.

Esto es importante especialmente para aplicaciones como:

• Transportadores que comienzan con material que ya está en la cinta.
• Trituradoras con alta resistencia a la rotura
• Ventiladores de alta-inercia
• Maquinaria muy cargada
• Procesos con estrictos límites de tiempo-de aceleración

Antes de dimensionar el motor de arranque, haga cuatro preguntas:

• ¿La máquina arranca cargada o descargada?
• ¿Qué par de arranque requiere la carga?
• ¿Qué tiempo de aceleración es aceptable?
• ¿Con qué frecuencia arrancará el motor?

Las condiciones de suministro también importan. En un generador, un transformador pequeño o un bus eléctricamente débil, reducir la corriente de arranque puede ayudar a controlar la caída de voltaje. Sin embargo, la reducción de corriente no puede considerarse separada del par requerido para acelerar la máquina.

Para cargas difíciles, los datos de la placa de identificación del motor por sí solos pueden no ser suficientes. Las características de carga y, en algunos casos, las curvas de par de carga y del motor deben revisarse antes de realizar el pedido.

Cuando un arrancador suave es la mejor opción

Un arrancador suave es un buen candidato cuando el motor funciona a máxima velocidad durante la producción normal y el problema principal existe sólo durante el arranque o la parada.

Motores de velocidad-fija que necesitan un arranque controlado

Considere un transportador que siempre opera a la velocidad nominal. Si el proceso no requiere un ajuste de la velocidad de producción pero el arranque genera un choque en la correa o tensión en la caja de cambios, el control de frecuencia variable-continuo puede ofrecer poco valor adicional.

El mismo principio se puede aplicar a bombas-de velocidad fija, compresores y ventiladores grandes.

El tipo de máquina no determina por sí solo la respuesta. Una bomba de velocidad-fija y una bomba de flujo-variable pueden requerir estrategias de control de motor-completamente diferentes.

Cuando la parada suave importa

Los sistemas de bombeo son un ejemplo común. Un cambio abrupto en el flujo puede contribuir a transitorios de presión y golpes de ariete.

La desaceleración controlada de un arrancador suave adecuado puede ayudar a reducir los cambios hidráulicos abruptos en aplicaciones apropiadas. Esto no debe tratarse como una solución universal-para golpes de ariete porque el resultado también depende de las tuberías, las válvulas, las características de la bomba y el sistema hidráulico en general.

Cuando un arrancador suave puede ser la elección equivocada

Reconsidere un arrancador suave cuando:

• El proceso necesita velocidad variable continua.
• El par de arranque es difícil de lograr por debajo del límite de corriente requerido
• La frecuencia de arranque o el servicio son exigentes.
• La máquina necesita un control de proceso de bucle cerrado-avanzado
• La aplicación requiere condiciones de funcionamiento que deben verificarse con las clasificaciones de arranque del fabricante.

Si su requisito es mejores diagnósticos y datos del motor, pero no velocidad variable, también puede resultar útil comparar arrancadores avanzados con diseños de arrancadores convencionales. Vea nuestroGuía del controlador de motor inteligente frente al arrancador tradicional.

Cuando un VFD es la mejor opción

Un VFD se vuelve valioso cuando el proceso realmente utiliza su capacidad de control adicional.

Cuando la velocidad del motor debe cambiar durante la operación

Los ejemplos típicos incluyen:

• Una bomba que regula la presión o el flujo.
• Un ventilador que ajusta el flujo de aire según la demanda
• Un transportador cuya tasa de producción cambia.
• Equipos de mezcla o procesamiento que requieren múltiples velocidades de operación.

En estos casos, el requisito ya no es simplemente arrancar el motor suavemente. La velocidad de funcionamiento en sí misma se convierte en una variable controlada.

Cuando el proceso necesita control de bucle-cerrado

Muchos variadores industriales pueden funcionar con retroalimentación del proceso a través de un PLC, un controlador externo o funciones PID internas compatibles.

Una aplicación de control-de presión, por ejemplo, puede seguir esta secuencia básica:

Sensor de presión → controlador o PID → comando de velocidad VFD → bomba → retroalimentación de presión actualizada

Esto es fundamentalmente diferente a simplemente acelerar un motor a máxima velocidad.

Cuando se requiere un mejor control de velocidad baja-

Algunas aplicaciones requieren un funcionamiento controlado a velocidad reducida o un comportamiento de par más sofisticado.

La conclusión correcta no es que cada VFD proporcione automáticamente un alto par de arranque. El rendimiento depende del variador, modo de control, motor, tamaño y aplicación.

Un VFD seleccionado adecuadamente con el método de control del motor-correcto puede proporcionar un control de velocidad y par mucho más flexible que un arrancador suave.

Cuando un VFD es excesivo

Técnicamente, un VFD puede arrancar un motor incluso cuando el control continuo de la velocidad no es necesario. Eso no la convierte en la mejor decisión comercial.

Si el motor siempre funciona a la velocidad nominal y el único problema es la corriente de arranque o un choque mecánico, la funcionalidad VFD puede agregar:

• Mayor costo del equipo
• Más puesta en marcha
• Calor de panel adicional
• Más consideraciones sobre la calidad-de la energía
• Solución de problemas más compleja

El objetivo correcto no es comprar el dispositivo con más funciones. Se trata de comprar el dispositivo cuyas funciones resuelvan los requisitos reales del proceso.

Arrancador suave vs VFD por aplicación

Zapatillas

Para las bombas, evite la simple regla de que "las bombas usan VFD".

Un sistema de-flujo o presión variable-a menudo apunta hacia un VFD porque ajustar la velocidad del motor puede regular directamente el proceso.

Una bomba que siempre funciona a una velocidad pero que requiere una aceleración o desaceleración más suave puede ser más adecuada para un arrancador suave.

aficionados

Un ventilador con demanda de flujo de aire variable es una aplicación VFD común. Si el proceso requiere regularmente un flujo de aire inferior al total, reducir la velocidad del motor puede proporcionar tanto control del proceso como beneficios energéticos.

Si el ventilador siempre funciona a máxima velocidad y el único problema es la tensión de arranque, evalúe si un arrancador suave puede satisfacer el requisito con menos complejidad.

Transportadores

Para transportadores, verifique la aplicación en lugar del nombre del equipo.

Preguntar:

• ¿La velocidad de producción es fija o ajustable?
• ¿El transportador comienza cargado?
• ¿El par de arranque es alto?
• ¿El choque mecánico está dañando la correa o la transmisión?

Un transportador de velocidad-fija que solo necesita una aceleración más suave puede apuntar hacia un arrancador suave. Un transportador que cambia la tasa de producción durante la operación apunta hacia un VFD.

Comparación de costos: el precio de compra no es el costo total

Los arrancadores suaves suelen tener un costo de equipo inicial más bajo que las soluciones VFD comparables porque su trabajo principal es más limitado.

Pero el precio del equipo es sólo el primer costo.

El costo de instalación puede incluir modificaciones del panel, cableado, refrigeración, disposiciones de derivación, puesta en servicio y, cuando sea necesario, reactores u otras medidas-de calidad de la energía.

Los costos operativos también necesitan un tratamiento cuidadoso.

Un arrancador suave cambia principalmente el evento de arranque y parada. No debe justificarse como si redujera continuamente la energía de funcionamiento del motor.

Un VFD puede reducir la energía operativa cuando la aplicación permite que el motor funcione por debajo de la velocidad máxima durante períodos significativos. El beneficio real depende de la carga, el perfil operativo, el precio de la electricidad y la cantidad de horas de funcionamiento anuales.

Para una simple comparación de inversiones:

Período de recuperación=Costo instalado incremental ÷ Ahorros anuales verificados

Utilice datos de planta medidos o realistas. Evite basar una compra en porcentajes genéricos-de ahorro de energía.

Comprobaciones de instalación de VFD que son fáciles de pasar por alto

Un VFD proporciona más control, pero su electrónica de potencia también introduce comprobaciones de ingeniería adicionales.

Armónicos y calidad de la energía

No asuma que cada variador requiere el mismo filtro de armónicos o accesorio de entrada.

Los requisitos de calidad de la energía-dependen del sistema eléctrico, los estándares del proyecto, la impedancia del sistema, la configuración del variador y otros equipos conectados. Los reactores de línea, los estranguladores u otros medios de mitigación pueden ser apropiados en algunas instalaciones, pero no son requisitos universales.

Cable de motor y dV/dt

Los cables de motor largos pueden aumentar los problemas-de salida asociados con la conmutación PWM y el aumento de voltaje.

No aplique una longitud de cable máxima universal. Verifique la guía de cables del fabricante de la unidad seleccionada y determine si se necesita mitigación del lado de salida-para la instalación real.

Compatibilidad de motores existentes

Una modernización también requiere revisar el motor en sí.

Dos preguntas son especialmente importantes:

1. ¿El aislamiento del motor es adecuado para la aplicación VFD prevista?
2. ¿El motor tendrá una refrigeración adecuada si funciona durante largos períodos a velocidad reducida?

Un ventilador de eje-impulsado por motor también se desacelera a medida que disminuye la velocidad del motor, lo que puede reducir el autoenfriamiento-. Por lo tanto, el funcionamiento a baja-velocidad y alto-torque merece una revisión térmica adicional.

Calefacción y ventilación de paneles

Reemplazar un motor de arranque existente con una unidad no siempre es un simple intercambio de componentes.

Verifique el espacio disponible en el gabinete, la temperatura ambiente, la ventilación, los espacios libres requeridos, las condiciones del gabinete y cualquier requisito de reducción del fabricante antes de finalizar el modelo.

Cómo dimensionar un arrancador suave o VFD antes de comprarlo

La selección correcta del dispositivo comienza con los datos, no solo con los caballos de fuerza.

1. Comience con la placa de identificación del motor

Registro:

• Tensión nominal
• Carga completa-actual o FLA
• kW o caballos de fuerza
• Frecuencia
• RPM nominales

Una foto clara de la placa de identificación del motor suele ser más útil que un mensaje que solo diga "motor de 30 kW".

2. Definir la carga

Dígale al proveedor qué impulsa realmente el motor:

• Bomba
• Admirador
• Transportador
• Compresor
• Trituradora
• Mezclador
• Otra maquinaria

También identifique si la carga comienza cargada, tiene un par de arranque alto o tiene una inercia significativa.

3. Definir el deber

La información operativa importante incluye:

• Comienza por hora
• Tiempo de aceleración requerido
• Requisito de desaceleración
• Rango de velocidad de funcionamiento normal
• Requisito de sobrecarga
• Operación continua o intermitente

4. Verifique las condiciones de instalación

Confirmar:

• Tensión y frecuencia de alimentación
• Temperatura ambiente
• Altitud
• Espacio disponible para paneles
• Requisitos de envolvente
• Protección y cableado existente

5. Definir los requisitos de control y comunicación.

No espere hasta después de comprar el variador para descubrir que el sistema de control requiere una interfaz particular.

Verifique los requisitos de E/S, Modbus, PROFINET, EtherNet/IP, PID, frenado, seguridad, integración de PLC y otros requisitos de control antes de elegir la serie final.

Si ya sabe que se requiere un VFD, puede revisar nuestraRango de transmisión de frecuencia variable. Si tiene un fabricante existente o un número de catálogo exacto, elBiblioteca de modelos CHENTUOes un punto de partida más rápido.

Tres ejemplos de selección rápida

Ejemplo 1: Bomba centrífuga de flujo-variable

Condiciones de funcionamiento:La demanda de flujo cambia durante el día.

Requisito de ingeniería:La salida del motor debe seguir la demanda del proceso.

Implicación:El sistema necesita control de velocidad operativa, no sólo aceleración controlada.

Punto de partida:VFD.

Aún es necesario verificar el mando final con respecto al FLA del motor, el voltaje, el método de control, las condiciones de instalación y los requisitos del proceso.

Ejemplo 2: transportador-de velocidad fija con choque mecánico

Condiciones de funcionamiento:El transportador siempre funciona a máxima velocidad, pero el arranque genera un choque en la correa y en el tren motriz.

Requisito de ingeniería:Aceleración controlada sin ajuste continuo de velocidad.

Punto de partida:Candidato a iniciador suave.

Antes de realizar el pedido, verifique si el transportador comienza cargado y si queda suficiente par de arranque por debajo del límite de corriente propuesto.

Ejemplo 3: Carga de par de torsión-de ruptura-alto

Condiciones de funcionamiento:La planta quiere reducir la corriente de arranque, pero la máquina requiere un par elevado para comenzar a moverse.

Conflicto de ingeniería:Es deseable una corriente más baja, pero una limitación de corriente excesiva puede impedir una aceleración satisfactoria.

Punto de partida:Revisión de ingeniería.

Esta no es una buena aplicación para seleccionar equipos únicamente a partir de los kW del motor. Primero se deben revisar la corriente del motor, el par de carga, la condición de arranque, el tiempo de aceleración y los límites de suministro.

6 preguntas que deciden el arrancador suave o VFD

Utilice esta secuencia antes de elegir un dispositivo:

¿Es necesario cambiar la velocidad del motor durante el funcionamiento normal?
En caso afirmativo, comience evaluando un VFD.

¿El problema se limita al inicio o a la detención?
En caso afirmativo y el motor normalmente funciona a máxima velocidad, evalúe un arrancador suave.

¿Cuánto par de arranque requiere la carga?
Un par de arranque elevado requiere una comprobación más detallada.

¿La reducción de la velocidad de operación crearía valor energético o de proceso?
En caso afirmativo, un VFD puede justificar su costo adicional.

¿Qué tan exigente es el deber inicial?
Verifique arranques por hora, tiempo de aceleración, sobrecarga y condiciones térmicas.

¿Qué restricciones del sistema existen?
Considere la potencia de la fuente de alimentación, el espacio del panel, los armónicos, la compatibilidad del motor, la comunicación y los requisitos de modernización.

Si no puede responder varias de estas preguntas, recopile los datos de la aplicación antes de elegir un número de pieza.

Errores de selección comunes

Decisión final: ¿cuál debería elegir?

Elige unarrancador suavecuando el motor normalmente opera a una velocidad fija y el objetivo principal es reducir la corriente de arranque, el choque mecánico o la parada abrupta sin agregar un control de velocidad continuo innecesario.

Elige unVFDcuando la velocidad del motor debe cambiar durante el funcionamiento normal, el proceso requiere control de presión o flujo, la velocidad de producción es ajustable o la aplicación se beneficia de un control del motor más flexible.

Solicitar unrevisión de la solicitudcuando el par de arranque es incierto, la carga tiene alta inercia, el suministro es alimentado por un generador-o eléctricamente débil, el servicio de arranque es exigente, se está adaptando un motor existente o los accesorios VFD necesarios no están claros.

Si ya tiene un número de catálogo, utilice nuestroBiblioteca de modelospara continuar tu búsqueda. Si aún está seleccionando, envíe la placa de identificación del motor, voltaje, FLA, tipo de carga, arranques por hora, rango de velocidad requerido, modelo de controlador existente, requisitos de comunicación y cantidad.

Para soporte de stock, selección de modelo o cotización, puedeenvía a CHENTUO los detalles de tu solicitud.

Preguntas frecuentes

 

 

¿Puede un VFD reemplazar un arrancador suave?

Un VFD puede realizar un arranque controlado del motor y también proporciona control continuo de la velocidad, por lo que técnicamente puede cubrir muchas funciones asociadas con un arrancador suave. Sin embargo, reemplazar un arrancador suave por un VFD no es automáticamente la mejor opción económica. Si el motor siempre funciona a máxima velocidad y no se necesita ninguna función de velocidad-variable, el costo adicional del VFD y los requisitos de instalación pueden proporcionar poco valor al proceso.

¿Un arrancador suave controla la velocidad del motor?

Un arrancador suave controla el motor principalmente durante la aceleración y, en productos adecuados, durante la desaceleración. Normalmente no proporciona un control continuo de la velocidad del motor durante el funcionamiento normal. Si el proceso requiere una velocidad de operación ajustable, evalúe un VFD.

¿Qué es más barato, un arrancador suave o un VFD?

Para potencias de motor comparables, un arrancador suave suele ser menos costoso que la compra inicial de equipo. La comparación final debe incluir el costo de instalación, las modificaciones del panel, la puesta en servicio, la energía operativa, los requisitos de mantenimiento y el valor de cualquier función-de control de proceso proporcionada por el VFD.

¿Un VFD ahorra más energía que un arrancador suave?

Un VFD puede generar ahorros significativos de energía operativa cuando la aplicación permite que el motor funcione por debajo de la velocidad máxima durante períodos significativos. Un arrancador suave afecta principalmente al evento de arranque y parada. Los ahorros de energía deben calcularse a partir del perfil de carga real y las horas de funcionamiento en lugar de asumirse a partir del tipo de dispositivo.

¿Es mejor un arrancador suave o un VFD para una bomba?

Depende de cómo funcione la bomba. Una bomba de velocidad fija-que necesita principalmente un arranque o parada controlados puede ser una aplicación de arranque suave. Una bomba que debe regular el flujo o la presión cambiando la velocidad del motor generalmente apunta hacia un VFD.

¿Qué información se necesita para dimensionar un arrancador suave o VFD?

Comience con voltaje del motor, FLA, kW o caballos de fuerza, frecuencia, RPM, tipo de carga, condición de arranque, arranques por hora, requisito de aceleración, rango de velocidad de operación, requisito de sobrecarga, detalles de suministro, condiciones del panel y requisitos de comunicación. Proporcionar una fotografía clara de la placa de identificación del motor puede mejorar significativamente la precisión de la selección del modelo.

Consulta gratuita