Bombas hidráulicas del tren de chapa de Xinjiang Bayi Iron & Steel: variador más PMSM supera al arrancador suave

El sistema hidráulico de regulación de cilindros del tren de chapa aspira aceite de un depósito con cuatro bombas que lo descargan como caudal a presión. Cada bomba era accionada por un motor asíncrono arrancado desde un arrancador suave Schneider. El arranque suave encaja razonablemente en una bomba que solo necesita girar, pero deja el motor a velocidad fija, y un motor asíncrono a velocidad fija consume su corriente de magnetización tanto si el tren está laminando como si está en espera entre pasadas.

La reforma convirtió tres de los cuatro conjuntos —arrancador suave más motor asíncrono— a un variador de la serie YDS8000 de Yolico con motor síncrono de imán permanente. La corriente del rotor del PMSM actúa como excitación de campo, de modo que el factor de potencia puede mantenerse próximo a la unidad en todo el rango de carga en lugar de caer cada vez que la bomba no va a plena carga, y el variador permite que la velocidad de la bomba siga la demanda.

El dimensionado del variador siguió la corriente a plena carga del motor y no su potencia. El motor síncrono es de 160 kW a 1500 rpm con una corriente a plena carga de 271 A, por lo que se seleccionó un variador de 300 A y 160 kW. Esa es la disciplina que hace segura una conversión a PMSM: los motores de imán permanente pueden absorber una corriente considerable para el par que producen y el variador debe poder suministrarla de forma continua, no solo a su valor nominal.

La puesta en marcha comenzó en banco y no sobre el proceso. Sin carga en el eje se ajustaron los parámetros del motor y se hizo funcionar el variador; solo cuando se comportó correctamente se conectó el acoplamiento para una prueba con carga. Como la central hidráulica forma parte de una línea de laminación, la conmutación se hizo de una bomba cada vez para que el sistema hidráulico nunca perdiera capacidad.

El resultado se midió con un contador de energía que el cliente instaló aguas arriba del variador. Una bomba funcionando en el conjunto convertido absorbía 70 A de la red donde el armario de arranque suave absorbía 86 A, una diferencia de unos 10,5 kW. Funcionando 16 horas al día y 300 días al año, eso supone aproximadamente 50.400 kWh anuales por conjunto de bombeo. El tren quedó tan satisfecho con el resultado que prevé convertir sus motores asíncronos restantes por etapas: una población de unas 1000 unidades, y ahí es donde se aprecia la importancia de un ahorro de 10,5 kW por máquina.