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¿Qué es un variador de frecuencia?
Publicado el 10 de febrero del 2020 a las 18:00 p.m.
Como definición un variador de frecuencia es un dispositivo electrónico que convierte la corriente alterna de una frecuencia fija a una frecuencia variable. Hoy en día el variador de frecuencia es un elemento estándar en lo relacionado a la automatización de plantas, comercios o edificios inteligentes. Es usado en diversas aplicaciones , pero con los siguientes objetivos en mente:
- Optimización de la eficiencia energética.
- Automatización industrial.
- Control de procesos y automatización.
Uno de los beneficios que se obtiene al usar un variador de frecuencia son lo siguientes:
- Ahorro de energía y mejora en la eficiencia de los sistemas.
- Relacionar la velocidad del convertidor de frecuencia con la velocidad requerida por el proceso.
- Relacionar el torque o potencia del convertidor de frecuencia con la requerida por el proceso.
- Mejora el ambiente de trabajo.
- Reduce el estrés mecánico en las máquinas.
- Disminuye los niveles de ruido, por ejemplo en bombas y ventiladores.
Tipos de variadores
Como se observa en el gráfico existen muchos tipos de variadores de frecuencia, en la experiencia GCI de México nos enfocamos en los variadores de frecuencia con circuito intermedio, contante: PWM.
Para cada componente existen diferentes tipos y diversas formas de unirlos, ya que esta tarea la hace el fabricante bajos sus mejores criterios, como lo son DANFOSS, DELTA, ABB, etc. A continuación daremos los arreglos más comunes.
Rectificador
- Un – controlled: Los diodos rectifican la entrada con un ángulo de fase de 120°, cada diodo se activa cada 60°.
- Semi – Controlled: usa IGBTn proporcionan un arranque suave controlando el llenado de los capacitores.
- Fully Controlled: Permite que el frenado regenerativo pueda ser usado para retroalimentar la red de suministros. Tiene mayor pedidas y disturbios en la red principal porque extrae una alta corriente reactiva.
- Active Front End: Permite la regeneración de la corriente, mejora las eficiencia, la única condición es que el voltaje en el circuito intermedio sea mayor que el de la red.
Circuito intermedio
- Variable: Con el filtro inductor o choke la energía de frenado del motor puede ser usado de regreso a las líneas de alimentación sin necesidad de un dispositivo adicional. El filtro suaviza la onda cuadrada de voltaje después del chopper. Mientras mantiene el voltaje constante a una frecuencia dada.
- Contante: Puede tener un capacitor a un inductor, el capacitor ayuda a suavizar la pulsación de voltaje de entrada, disponibilidad energía de reserva para bajos voltajes, disponibilidad de energía de almacenamiento para sobretensiones o regeneraciones. Con un inductor, el circuito esta protegido contra transitorios de red, suaviza la ondulación de corriente, protege la vida útil del circuito intermedio (capacitores), al reducir las interferencias principales da la opción a un cable delgado.
Inversor
Del inversor se obtiene.
- Corriente directa variable.
- Voltaje directo variable.
- Voltaje directo constante.
La selección de la frecuencia de conmutación del inversor, es una compensación entre las perdidas del motor (forma sinusoidal de la corriente de motor) y las perdidas del inversor. Así como la frecuencia de conmutación aumenta, también lo hacen las perdidas en el inversor.
Tipos de control en los variadores de frecuencia:
El tipo de control de un variador de frecuencia, determina la aplicación que puede hacer. Existen muchos nombres o formas pero el equipo de GCI de México considera que las más importantes para adecuar un variador a una aplicación en especifico son las siguientes (enlistándolas por beneficios):
- Simple (Escalar) sin compensación: Esta basado solamente en la relación fijada entre la velocidad deseada y el voltaje de motor (V/f).
- Escalar con control de compensación: Puede soportar cambios repentinos en la carga.
- Control de espacio vectorial (Space vector Control): Este control puede ser con o sin retroalimentación, regula el ángulo de voltaje, además del voltaje y la frecuencia. Tiene un rendimiento dinámico mejorado, tiene un respuesta buena al operar con cargas dinámicas, tiene alto torque al arranque y retención.
- Flux Vector Control (Fiel-oriented): El control vectorial de flujo también se conoce como control orientado al campo. Los métodos de control mencionados anteriormente controlan el flujo magnético del motor a través del estator. Con control orientado al campo, el flujo del rotor se controla directamente. El torque y la velocidad se controlan en este contexto. Puede ser a lazo cerrado (closed loop) o lazo abierto (opened loop), siendo el más común por el tipo de ampliaciones avanzadas el lazo cerrado.
Selección de un variador de frecuencia.
En las aplicaciones de campo, nuestro equipo de ingenieros en GCI de México recomienda considerar los siguientes aspectos al momento de seleccionar los variadores de frecuencia:
- Aplicación
- Potencia de salida (la del motor).
- Alimentación del motor
- ¿Cómo se controlará el variador de frecuencia?
- ¿Tendrá dispositivos de campos incluidos?
GCI de México les agradece la atención prestada, cualquier duda o comentario no duden en contactarnos con gusto los atenderemos.