Diferencia entre Soft Starter y VFD (Variable Frequency Drive)

Los variadores de frecuencia (VFD) y los arrancadores suaves son tipos distintos de dispositivos de arranque de motores, aunque el uso de componentes semiconductores a menudo causa confusión. Aunque ambos permiten el arranque y parada seguros de los motores de inducción, difieren significativamente en principios operativos, funcionalidad y ventajas de aplicación.

Los VFD regulan tanto el voltaje como la frecuencia para controlar dinámicamente la velocidad del motor, lo que los hace adecuados para escenarios con carga variable. Los arrancadores suaves, sin embargo, utilizan un ramping de voltaje para limitar la corriente de entrada durante el arranque sin ajustar la velocidad después de la activación. Esta diferencia fundamental define sus roles: los VFD destacan en aplicaciones sensibles a la velocidad y eficientes en energía, mientras que los arrancadores suaves ofrecen un arranque coste-efectivo y simplificado para motores de velocidad fija.

Antes de profundizar en las diferencias entre los VFD y los arrancadores suaves, es esencial definir un arrancador de motor.

Arrancador de Motor

Un arrancador de motor es un dispositivo crítico diseñado para iniciar y detener de forma segura la operación de un motor de inducción. Durante el arranque, un motor de inducción consume una corriente de entrada considerable, aproximadamente 8 veces su corriente nominal, debido a la baja resistencia de los devanados. Este pico puede dañar los devanados internos, acortar la vida útil del motor o incluso causar un sobrecalentamiento.

Los arrancadores de motor mitigan este riesgo al reducir la corriente de arranque, protegiendo el motor de estrés mecánico (por ejemplo, sacudidas súbitas) y daños eléctricos. También facilitan apagados seguros y, a menudo, incluyen protección contra bajo voltaje y sobrecorriente, lo que los hace indispensables para la operación confiable del motor.

Arrancador Suave

Un arrancador suave es un arrancador de motor especializado que reduce la corriente de entrada disminuyendo el voltaje suministrado al motor. Utiliza tiristores semiconductoros para el control de voltaje:

• Configuración de Tiristor: Pares de tiristores en configuración antiparalela gestionan el flujo de corriente en ambas direcciones.

• Sistemas Trifásicos: Requieren 6 tiristores para reducir simultáneamente el voltaje en todas las tres fases, asegurando un arranque equilibrado.

El tiristor tiene tres terminales: ánodo, cátodo y puerta. El flujo de corriente está bloqueado hasta que se aplica un pulso de voltaje a la puerta, lo que desencadena el tiristor y permite que la corriente pase. La cantidad de corriente o voltaje regulada por el tiristor se controla ajustando el ángulo de disparo de la señal de la puerta, este mecanismo reduce la corriente de entrada suministrada al motor durante el arranque.

Al arrancar el motor, el ángulo de disparo se establece para entregar un voltaje bajo, que aumenta gradualmente a medida que el motor acelera. Cuando el voltaje alcanza el voltaje de línea, el motor logra su velocidad nominal. Un contactor de derivación se utiliza típicamente para suministrar el voltaje de línea directamente durante la operación normal.

Durante la parada del motor, el proceso se invierte: el voltaje se reduce gradualmente para desacelerar el motor antes de cortar el suministro de entrada. Dado que un arrancador suave solo modifica el voltaje de suministro durante el arranque y la parada, no puede ajustar la velocidad del motor durante la operación normal, limitando su uso a aplicaciones de velocidad constante.

Las principales ventajas de los arrancadores suaves incluyen:

• No Genera Armónicos: Elimina la necesidad de filtros armónicos adicionales.

• Diseño Compacto: Menor huella que los VFD debido a menos componentes, reduciendo el costo total.

VFD (Variador de Frecuencia)

Un variador de frecuencia (VFD) es un arrancador de motor basado en semiconductores que permite la funcionalidad de arranque y parada segura, además de proporcionar control de velocidad completa durante la operación. A diferencia de los arrancadores suaves, los VFD regulan tanto el voltaje de suministro como la frecuencia. Dado que la velocidad de un motor de inducción está directamente relacionada con la frecuencia de suministro, los VFD son ideales para aplicaciones que requieren un ajuste dinámico de la velocidad.

Un VFD consta de tres circuitos principales: un rectificador, un filtro de CC y un inversor. El proceso comienza con el rectificador convirtiendo el voltaje de CA de la línea en CC, que luego se suaviza mediante el filtro de CC. El circuito inversor transforma posteriormente el voltaje de CC constante nuevamente en CA, con su sistema de control lógico permitiendo un ajuste preciso tanto del voltaje de salida como de la frecuencia. Esto permite que la velocidad del motor aumente suavemente desde 0 RPM hasta su velocidad nominal e incluso más allá, aumentando la frecuencia, proporcionando un control completo sobre las características de par-velocidad del motor.

Al variar la frecuencia de suministro, un VFD permite un ajuste dinámico de la velocidad durante la operación, lo que lo hace ideal para aplicaciones que requieren una modulación de velocidad en tiempo real. Ejemplos incluyen ventiladores que ajustan la velocidad según la temperatura y bombas de agua que responden a la presión de entrada de agua. Dado que el par del motor es directamente proporcional tanto a la corriente de suministro como al voltaje, la capacidad del VFD para regular ambos parámetros permite un control de par detallado.

En contraste con los arrancadores tradicionales como DOL (direct-on-line) y arrancadores suaves, que solo pueden hacer funcionar el motor a velocidad máxima o detenerlo, los VFD optimizan el consumo de energía permitiendo que el motor opere a velocidades programadas. Sin embargo, esta versatilidad tiene sus contrapartes: los VFD generan armónicos en la línea, lo que requiere filtros adicionales, y su compleja circuitería (compuesta por rectificadores, filtros e inversores) resulta en un tamaño mayor y un costo más alto, típicamente tres veces el de un arrancador suave.