La velocidad síncrona de un motor (n en r.p.m.) de corriente alterna está determinada por la frecuencia de suministro (f en Hz) y el número de pares de polos en el estátor (p), de acuerdo con la expresión:

Los variadores de frecuencia son dispositivos que permiten controlar la velocidad de los motores mediante la regulación de la frecuencia de alimentación.

Vaya siempre por delante que se deben respetar las indicaciones del fabricante del variador de frecuencia. Lo que se recoge en este artículo está basado en IEC 60034-25 como marco general de referencia para la interconexión entre variadores de frecuencia y motores.

La norma IEC 60034-25 se ocupa del diseño de motores para su uso con convertidores de frecuencia. En su apartado 9.1.4 explica de forma detallada los diseños específicos de cable para interconexión entre variador y motor, todos con el denominador común de liberar al conductor de protección de tensiones inducidas además de garantizar la compatibilidad electromagnética de la instalación, apantallando el cable para evitar interferencias con la electrónica del entorno o con otros cables de comunicaciones.

Una opción de diseño propone un cable trifásico con una pantalla que hace la función de conductor de protección y por tanto con una sección adecuada a tal función. Como ya sabemos la ITC-BT 18 (tabla 2) contempla la misma sección que las fases hasta 16 mm2 y sección mitad o inmediata superior normalizada para cables con fases de sección superior (con la excepción de la sección 35 mm2para la que se acepa 16 mm2 de sección para el conductor de protección).

Otra opción es un cable armado con hilos de hierro en hélice de paso bajo (la norma no aclara cuando se considera paso bajo) y el conductor de protección debe añadirse a la canalización como conductor aparte.

Y otra opción, constituye un cable trifásico apantallado y con el conductor de protección simétricamente repartido entre los intersticios de las fases. De esta forma tenemos compatibilidad electromagnética y el conductor de protección inducido por igual con simetría por las 3 fases lo que evita que este tenga potencial respecto a tierra y provoque la fuga de corrientes “vagabundas” (modo común).

En este tipo de instalaciones es muy importante asegurar que el conductor de protección haga su función de retorno de corrientes a tierra, de lo contrario estas se perderán por las superficies de trabajo del motor ocasionando disrupción eléctrica en las películas de aceite de los rodamientos y provocando el desgaste de los mismos.

Asimismo, como quiera que la arquitectura del variador de frecuencia (rectificador + filtro + inversor) nos va a dar una salida de pulsos hacia el motor, los armónicos generados pueden hacer que esas corrientes vagabundas tengan preferencia por grandes superficies (el efecto piel es creciente con la frecuencia) y estas corrientes se pierdan más allá de la carcasa del motor pasando incluso a la propia estructura del edificio para terminar dando problemas con la electrónica.

El efecto piel de las corrientes de alta frecuencia hace que tengan predilección por conductores concéntricos como la pantalla, de ahí, que la cobertura de la misma sea crucial también para tener una sección transversal adecuada y hacer retornar las corrientes no deseadas de alta frecuencia por ella. Presentará menos impedancia si tiene la cobertura y por tanto sección adecuada. No admita cables con cobertura de trenza de cobre inferior al 60 % que es lo que indican las normas (UNE 21123-4, UNE 21123-2…), como explicamos no es solo una cuestión de apantallamiento frente a interferencias.

De lo anterior extraemos la moraleja de ser muy cuidadosos con este tipo de instalaciones para evitar problemas de origen difícilmente localizable. Elegir el cable correcto como nuestro Afumex Class Varinet RZ1C4OZ1-K VFD 1000 V (AS) es ajustarse a las exigencias de IEC 60034-25. Con su conductor de protección de sección adecuada y con pantalla de trenza de cobre con cobertura superior al 60 % (según norma) y cinta de cobre con cobertura del 100 %. Pero además debe ser instalado correctamente con la pantalla conectada a 360º a la pletina de tierra en ambos extremos para formar una jaula de Faraday (el conexionado de los cables también se recoge en la citada IEC 60034-25), conociendo limitaciones de longitud que nos pueda indicar el fabricante del variador para evitar desadaptaciones de impedancias debidas a la velocidad de subida de los pulsos de salida (dV/dt) del variador. Aunque también se pueden atenuar estas afectaciones en modo común (los pulsos de las fases no suman cero en cada instante) con la instalación de un filtro dV/dt diseñado adecuadamente, un inductor de modo común o un kit de conexión a tierra del eje para proteger los cojinetes del motor.

Los 3 conductores amarillo/verde del cable deben ser pelados en longitud suficiente, unidos y conectados conjuntamente a la borna de tierra.

Precisamente la velocidad de subida de los pulsos provoca ondas reflejadas en el cable que sumadas a las de alimentación pueden someter al cable a picos de tensión frecuentes lo que hace que sea necesario que el cable tenga buena respuesta a las tensiones de pico. Este efecto es similar al golpe de ariete en la conducción de fluidos cuando un cambio brusco en las condiciones de conducción, como puede ser el cierre rápido de una válvula, provoca una onda mecánica que pone a prueba la tubería, en el caso del cable la onda de tensión reflejada genera picos de tensión que ponen a prueba la integridad de los aislamientos. Sabiendo que se trata de cable que soporta hasta 1,2 kV de tensión eficaz alterna, puede soportar picos de tensión alterna de hasta 1,5 kV. Una buena respuesta.