El módulo IGBT requiere de especial atención dentro de los planes de mantenimiento preventivo. Más exactamente, no es el propio módulo el que requiere esta atención, sino diferentes elementos del servosistema que interfieren de forma directa sobre el IGBT. Comprender las posibles averías en componentes cruciales como los módulos IGBT es esencial. Posiblemente el primer paso es definir exactamente qué es un módulo IGBT.
El módulo IGBT.
Un módulo IGBT, que significa «Insulated Gate Bipolar Transistor» (Transistor Bipolar de Puerta Aislada), es un dispositivo semiconductor que combina las características de dos tipos de transistores. En concreto el transistor de unión bipolar (BJT) y el transistor de efecto de campo (FET). Está diseñado para controlar grandes corrientes y voltajes en aplicaciones de electrónica de potencia.
Los módulos IGBT desempeñan un papel crucial en la electrónica de potencia. Permiten el control eficiente de grandes corrientes y voltajes, facilitando así la regulación y variación de la potencia eléctrica en diversas aplicaciones industriales y comerciales.
Funciones del Módulo IGBT.
Concretamente el módulo IGBT tiene cinco aplicaciones típicas.
- Amplificación y Conmutación de Potencia: Los IGBT son utilizados en sistemas de electrónica de potencia para amplificar y conmutar grandes cantidades de potencia eléctrica. Pueden manejar corrientes y voltajes significativos, lo que los hace ideales para aplicaciones de control de motores, inversores de frecuencia, sistemas de alimentación de energía, y otras aplicaciones donde se requiere la regulación eficiente de potencia.
- Control de Corriente: Los IGBT permiten el control preciso de la corriente eléctrica que fluye a través de ellos. Esto es esencial en aplicaciones donde se necesita modular la cantidad de potencia suministrada, como en motores eléctricos, variadores de velocidad y convertidores de energía.
- Interruptor Controlado: Los IGBT actúan como interruptores controlados electrónicamente. Pueden encenderse y apagarse rápidamente mediante una señal de control. Esto facilita la regulación de la potencia y permite un rendimiento eficiente en términos de energía.
- Aislamiento Eléctrico: La capa de óxido en el IGBT proporciona aislamiento eléctrico entre la puerta de control y la parte principal del dispositivo. Este aislamiento contribuye a mejorar la seguridad y permite un control preciso sin riesgo de cortocircuitos.
- Aplicaciones Típicas: Los módulos IGBT son esenciales en una variedad de aplicaciones, como sistemas de tracción eléctrica en vehículos, control de motores industriales, fuentes de alimentación reguladas, inversores de frecuencia para sistemas de energía renovable, entre otros.
Desglose de las Averías en Módulos IGBT.
- Sobrecalentamiento: Una de las causas más comunes de avería en los módulos IGBT es el sobrecalentamiento. Este fenómeno puede deberse a corrientes excesivas, diseño inadecuado del sistema de refrigeración o incluso a condiciones ambientales desfavorables. El sobrecalentamiento puede manifestarse como deformación en el encapsulado y afectar la conductividad del dispositivo.
- Sobretensión y Sobrecorriente: Las variaciones no controladas en la tensión y corriente eléctrica pueden provocar daños severos en los módulos IGBT. Las sobretensiones y sobrecorrientes pueden generar arcos eléctricos, comprometiendo la integridad del dispositivo y afectando su capacidad de conmutación.
- Daños Mecánicos: Golpes, vibraciones o manipulaciones bruscas pueden causar daños mecánicos en los módulos IGBT. Incluso pequeñas fisuras en el encapsulado pueden comprometer la eficiencia y confiabilidad del componente.
Estudio de Caso: Avería en un Driver ALLEN BRADLEY.
A lo largo de este artículo podemos ver diferentes imágenes de un driver de la marca ALLEN BRADLEY. Se trata en concreto del modelo 20BC072A0AYNANC0. Por simple inspección se puede observar que presentaba el módulo IGBT explosionado, con la placa de puertas suelta, con las resistencias y diodos en mal estado. Los relés de precarga aparecían pegados.
La reparación pasa por sustituir el IGBT, pues se encontraba totalmente inservible. Además era evidente la reparación de las puertas y por supuesto la sustitución de condensadores.
La imagen de la izquierda revela claramente los efectos devastadores de la avería, destacando la importancia de comprender y prevenir estos problemas. También podemos observar diferentes momentos de las mediciones de inspección, con el objeto de localizar elementos dañados.
Mantenimiento Preventivo: Estrategias Clave.
Estos dispositivos requieren de un mantenimiento preventivo que permite evitar las averías típicas de las que antes hemos hablado. Un buen plan de mantenimiento preventivo hace desaparecer en casi su totalidad averías vinculadas al desgaste de componentes. También muchas de las potenciales averías se evidencian con signos fácilmente detectables por simples inspecciones visuales.
- Inspecciones Visuales Periódicas: Realizar inspecciones visuales regularmente puede ayudar a identificar signos tempranos de daño, como decoloración, deformación o fisuras en el encapsulado del IGBT.
- Monitoreo de Parámetros Eléctricos: Implementar sistemas de monitoreo para vigilar continuamente la tensión, corriente y temperatura puede ayudar a detectar anomalías antes de que se conviertan en problemas mayores.
- Optimización del Sistema de Refrigeración: Asegurarse de que el sistema de refrigeración esté diseñado adecuadamente y funcione eficientemente es crucial para prevenir el sobrecalentamiento y garantizar un rendimiento óptimo.
- Capacitación del Personal: Proporcionar entrenamiento adecuado al personal encargado del mantenimiento es esencial. Esto garantiza la manipulación cuidadosa de los componentes y la aplicación de prácticas seguras.
La Influencia del IGBT en el mantenimiento industrial.
La comprensión de las posibles averías en los módulos IGBT es fundamental para garantizar la operatividad continua de los sistemas de servomecanismos. A través de prácticas de mantenimiento preventivo y la aplicación de estrategias específicas, como las mencionadas anteriormente, las empresas pueden evitar costosos tiempos de inactividad y prolongar la vida útil de sus equipos. La imagen impactante del módulo IGBT de ALLEN BRADLEY subraya la importancia de tomar medidas proactivas para salvaguardar la integridad de los sistemas industriales.
En la imagen de la izquierda podemos ver otro módulo IGBT, en este caso de la marca HOMAG, que presenta una explosión muy similar a la que hemos visto en la imagen anterior. Es evidente que estos dispositivos necesitan de un mantenimiento preventivo que evite llegar a estas situaciones.
Un buen mantenimiento preventivo evita este tipo de averías y paradas no deseadas en la producción. Si quieres saber más sobre estos equipos o tienes algún problema con ellos, ESCRÍBENOS.
