Aplicaciones de reactores de línea para variadores y motores

Tanto los reactores de línea como los de carga protegen al sistema eléctrico porque aumentan la impedancia del conjunto consiguiendo suavizar las distorsiones armónicas y evitando sobretensiones. Los reactores de línea protegen a los variadores de frecuencia mientras que los reactores de carga protegen a los motores. Ahora bien, será importante saber elegir el reactor de línea o carga más adecuado a cada aplicación.

Reactores de línea para variadores de frecuencia

Un reactor de línea o también conocido como reactor de entrada tiene como objetivo ayudar a proteger al variador de frecuencia (VFD) de las perturbaciones de la línea eléctrica de entrada que podrían provocar daños en el variador de frecuencia y también reduce las corrientes armónicas de la red eléctrica.

Actúan como una impedancia adicional y se sitúan entre la fuente de alimentación y el variador de frecuencia, colocándose lo más próximo posible a éste.

Los reactores de línea se dimensionan en función del valor de la potencia nominal y la tensión de uso del variador. Se clasifican según la caída de tensión que generan cuando por ellos pasa la corriente nominal. Esta caída de tensión se expresa en porcentaje y los más utilizados son del 3% y del 5%.

A continuación, exponemos algunos casos en los que es recomendable la utilización de reactores de línea:

• La alimentación de la línea de entrada tiene tendencia a sufrir perturbaciones que provocan sobretensiones, picos de tensión, transitorios, etc.

• La potencia de la línea de alimentación es muy elevada con respecto a la del variador de frecuencia. Se considera un caso susceptible de instalación de variado cuando la potencia en kVA de la fuente de alimentación es del orden de 10 veces más que la del variador.

• Cuando la distorsión armónica resulta un problema

Reactores de línea del 3% de impedancia

Los reactores de línea con una impedancia del 3% son los más usados pues resultan suficientes para la gran mayoría de casos. Reducen las tensiones transitorias de la línea de alimentación provocadas por la conmutación de los condensadores y son capaces de evitar los disparos intempestivos de los elementos de protección. Además mejoran el factor de potencia de entrada real y reducen la interferencia entre accionamientos.

Los reactores de línea ofrecen protección a los variadores de frecuencia en condiciones de cortocircuito. Si la potencia del transformador de alimentación es superior a diez veces la potencia del variador de frecuencia, se recomienda conectar un reactor de línea para minimizar los daños en el caso de que el transformador de alimentación se cortocircuite. Esta impedancia de línea depende directamente de la corriente de cortocircuito del variador y la capacidad de cortocircuito del transformador, y debe ser mayor o igual que la relación entre el valor nominal del transformador y la corriente de cortocircuito del variador

Reactores de línea del 5% de impedancia

También existen reactores de línea con una impedancia del 5% y se utilizan cuando existen mayores perturbaciones en la línea y se necesite reducir al máximo los efectos de las distorsiones armónicas que producen ruidos y aumento de la temperatura de funcionamiento en el motor.

Reactores de línea múltiples

En aquellos casos en los que existan múltiples variadores en paralelo, es recomendable conectar un reactor de línea para cada variador de frecuencia para que ofrezcan un filtrado adecuado y una buena protección contra las sobretensiones que se pueden dar en cada uno de dichos variadores de frecuencia. Por el contrario un solo reactor de línea conectado a varios variadores de frecuencia no garantiza una protección adecuada ni reducción de las distorsiones armónicas. Como  en los casos anteriores, el reactor de línea se coloca en serie entre la fuente de alimentación y el variador de frecuencia y lo más cercano posible a dicho variador.

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Reactores de carga

Un reactor de carga o de salida se utiliza para proteger el motor si la distancia del cableado entre el variador de frecuencia y el motor es considerable. El variador de frecuencia provoca una salida trifásica PWM de alta frecuencia que junto con la longitud  elevada de los cables entre variador y motor,  generan picos de alto voltaje y ruidos.  Esta sobretensión puede exceder el valor nominal de la tensión de pico del motor cuando se produce la rotura del aislamiento.

 El reactor de carga debe instalarse en serie entre el variador de frecuencia y el motor y lo más cercano posible al variador de frecuencia. Por lo general, es recomendable su instalación cuando el cableado al motor excede de los 30 metros pero dependerá de cada circunstancia. Existen casos en los que si el motor cumple con la normativa de generadores y motores, se puede llegar a tener hasta 100 metros de cable sin ningún tipo de reactor de carga. Otro caso sería para distancias de 150 a 300 metros que requieren de la instalación de un filtro de paso bajo dV/dt.

Reactores línea para múltiples motores

Para una aplicación que incluya más de un motor controlado por un solo variador de frecuencia es posible utilizar sólo un reactor de carga que proteja al conjunto de motores. El reactor de carga se conecta en serie entre el variador de frecuencia y los motores y se debe colocar siempre lo más cerca posible del variador. El reactor de carga se dimensiona teniendo en cuenta la potencia total de la carga, en este caso, del motor.