Como funciona un variador de frecuencia

Explicación de los convertidores de frecuencia

VFD es la abreviatura de Variador de Frecuencia (también conocido como Accionamientos e Inversores de CA) – que se utiliza para hacer que un motor de CA funcione a velocidad variable (entre otros parámetros). Esta es la definición utilizada en todo el debate sobre este tema. Un sistema básico de VFD generalmente consiste en un motor de CA, un controlador y una interfaz de operador.

Los VFD para motores de CA han sido la innovación que ha devuelto la importancia al uso de los motores de CA. La velocidad del motor de inducción de CA puede modificarse cambiando la frecuencia de la tensión utilizada para alimentarlo. Esto significa que si la tensión aplicada a un motor de CA es de 50 Hz (utilizada en países como China), el motor funciona a su velocidad nominal. Si se aumenta la frecuencia por encima de 50 Hz, el motor funcionará más rápido que su velocidad nominal, y si la frecuencia de la tensión de alimentación es inferior a 50 Hz, el motor funcionará más lento que su velocidad nominal. Según el principio de funcionamiento del variador de frecuencia, es el controlador electrónico diseñado específicamente para cambiar la frecuencia de la tensión suministrada al motor de inducción.

Convertidor de frecuencia

Como uno de los principales fabricantes de tecnología de accionamiento, también proporcionamos la tecnología de convertidores adecuada para nuestros componentes mecánicos. Desarrollamos y producimos convertidores de accionamiento y de frecuencia para controlar los trenes de accionamiento en máquinas e instalaciones. Y lo hacemos tanto para instalaciones centrales en el armario de control o para el montaje en la pared como para la instalación descentralizada.

Los convertidores de frecuencia son dispositivos electrónicos que permiten controlar la velocidad de un motor de corriente alterna. Antecedentes: Si los motores eléctricos o los motores de CA funcionan directamente desde un sistema de suministro de tensión de CA, sólo pueden disponer de una velocidad fija basada en el número de polos y en la frecuencia de suministro del sistema de alimentación in situ. Sin embargo, si una aplicación o proceso de producción requiere una tensión de CA ajustable (es decir, una velocidad controlable), se utilizan los convertidores de frecuencia. Estos convertidores de frecuencia pueden generar una tensión alterna variable en amplitud (el nivel de tensión de salida) y en frecuencia a partir de una tensión alterna constante.

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Por lo tanto, un convertidor de frecuencia se conecta antes de un motor para generar una tensión de CA que puede ajustarse a las necesidades del cliente. El sistema de alimentación ya no genera el nivel de frecuencia y tensión con el que funciona el motor. En su lugar, el convertidor de frecuencia se encarga de esta tarea y controla la frecuencia y la tensión de salida. ¿Cuál es la mayor ventaja del convertidor de frecuencia? Puede utilizarlo para cambiar sin problemas la velocidad de un motor desde prácticamente cero hasta la velocidad nominal requerida y tener acceso a un rango de velocidad significativamente mayor. El par del motor permanece inalterado. Por tanto, los operadores de la planta pueden adaptar su tecnología de accionamiento a las condiciones que necesiten en cualquier momento. Un convertidor de frecuencia también permite cambiar directamente el sentido de giro. Una simple orden de control es suficiente para cambiar la secuencia de fases. El motor de CA posterior gira entonces en el sentido contrario.

Cómo funcionan los inversores

Un variador (VFD) funciona tomando la red de CA (monofásica o trifásica) y rectificándola primero en CC. La CC se suele suavizar con condensadores y, a menudo, con un estrangulador de CC antes de conectarla a una red de transistores de potencia para convertirla en tres fases para el motor.

La red de transistores de potencia de un pequeño variador es en realidad un “módulo de potencia inteligente” (conocido como IPM) e incluye sus propios circuitos de protección y control básico. El IPM invierte la CC en CA, de ahí el término “inversor”.

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El método de control se conoce como “PWM” por sus siglas en inglés de “Pulse Width Modulation”. Esto significa que la corriente continua se enciende y apaga muy rápidamente (se corta) mediante los interruptores de transistor. La onda sinusoidal de la corriente del motor se produce mediante una serie de pulsos de CC en los que el primero tiene un período de encendido muy corto, seguido de un período de encendido más largo, luego más largo hasta que el pulso más ancho aparece en el centro de la onda sinusoidal positiva, luego más pequeño hasta que la CC se invierte y el mismo patrón de pulsos genera la parte negativa de la onda sinusoidal.

Inversor Igbt

Un convertidor de frecuencia cambia la frecuencia y la magnitud de la tensión de salida para variar la velocidad, la potencia y el par de un motor de inducción conectado para satisfacer las condiciones de carga. Un convertidor de frecuencia típico consta de tres secciones principales:

La figura se parece sospechosamente a la de un SAI de doble conversión. De hecho, la principal diferencia entre ambos es que los controles de la sección del convertidor en un SAI intentan mantener una tensión y una frecuencia constantes con independencia de la salida de corriente, en lugar de variar la tensión y la frecuencia con una salida de corriente generalmente constante para acelerar o ralentizar la carga de un motor. En consecuencia, los convertidores de frecuencia suelen estar clasificados en términos de salida de corriente máxima, mientras que los SAI están clasificados en términos de salida de potencia.

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Aunque la configuración exacta de cada sección del convertidor de frecuencia puede variar de un fabricante a otro, la estructura básica sigue siendo la misma. La sección del rectificador consiste en un conjunto de interruptores de acción rápida que convierten una fuente de tensión de CA entrante en una tensión de CC pulsante. El circuito intermedio consiste en un bus de corriente continua y los circuitos asociados para estabilizar y suavizar la salida del rectificador pulsante. La tensión del bus de CC es aproximadamente 1,414 veces mayor que la tensión de alimentación de CA entrante, dependiendo del tipo de diseño. Esta tensión del bus de CC se pone a disposición de la sección del inversor, que sintetiza una salida de tensión sinusoidal de CA a partir de la tensión del bus de CC.