Los Variadores de Frecuencia (VDF) son dispositivos esenciales para el control de motores eléctricos, permiten una serie de configuraciones que logran modificar el rendimiento de un motor eléctrico según las decisiones arbitrarias o aplicaciones específicas.
Domina esta tecnología conociendo, en esta nueva entrada del Blog Motorex, los fundamentos que te harán entenderla y aprovecharla al máximo
Modulación de Ancho de Pulso (PWM)
La modulación de ancho de pulso (PWM, por sus siglas en inglés) es una técnica utilizada por los variadores de frecuencia (VFD) para controlar la salida de voltaje y frecuencia hacia el motor. En términos simples, la PWM ajusta la duración (ancho) de los pulsos de voltaje para crear una forma de onda que simula una corriente alterna (AC) de frecuencia variable. Esto se logra encendiendo y apagando rápidamente los interruptores electrónicos (transistores) en el inversor. Al variar el ancho de los pulsos, se controla la cantidad de energía promedio entregada al motor, permitiendo ajustar su velocidad.
Conversión AC-DC-AC
Los VFD convierten la corriente alterna (AC) de la red eléctrica en corriente continua (DC) antes de convertirla de nuevo en AC con la frecuencia deseada. Este proceso consta de dos etapas principales:
- Rectificación (AC a DC): La corriente alterna de la red pasa a través de un rectificador que convierte la AC en DC.
- Inversión (DC a AC): La corriente continua es convertida nuevamente en corriente alterna mediante un inversor, pero ahora con una frecuencia y un voltaje ajustables según las necesidades del motor.
Componentes Principales
Rectificador
El rectificador es el componente del VFD que convierte la corriente alterna (AC) de la red en corriente continua (DC). Utiliza diodos o tiristores para permitir el paso de la corriente en una sola dirección, eliminando las fluctuaciones de la AC y produciendo una corriente continua.
Intermediario de DC
El intermediario de DC es una sección del VFD que almacena la energía en forma de corriente continua. Este almacenamiento es esencial para mantener una fuente de energía estable y filtrada que pueda ser convertida de nuevo en AC con la frecuencia y voltaje deseados.
Inversor
El inversor es el componente que convierte la corriente continua del intermediario de DC de nuevo en corriente alterna. Utiliza transistores de potencia, como IGBT (transistor bipolar de puerta aislada), para generar una forma de onda AC de frecuencia variable, controlada mediante la técnica de modulación de ancho de pulso (PWM).
Filtros
Los filtros se utilizan en los VFD para reducir el ruido eléctrico y los armónicos que pueden ser generados durante la conversión de AC a DC y de DC a AC. Estos filtros ayudan a mejorar la calidad de la corriente entregada al motor y a reducir las interferencias electromagnéticas que podrían afectar otros equipos.
Parámetros Clave
Frecuencia de Salida
La frecuencia de salida del VFD determina la velocidad del motor. Ajustando la frecuencia, el VFD puede controlar la velocidad de rotación del motor, permitiendo una operación flexible y eficiente.
Voltaje de Salida
El voltaje de salida del VFD debe ser ajustado para asegurar que el motor reciba el voltaje adecuado para su operación. Un voltaje correcto es crucial para evitar sobrecargas y asegurar un funcionamiento eficiente y seguro del motor.
Rampas de Aceleración y Desaceleración
Las rampas de aceleración y desaceleración controlan la tasa de cambio de velocidad del motor. Esto es importante para evitar choques mecánicos y eléctricos, permitiendo un arranque y una parada suaves.
Par Motor
El par motor es la fuerza de rotación que produce el motor. Ajustar y controlar el par es esencial para aplicaciones que requieren una fuerza constante o variable dependiendo de la carga.
Modos de Control
Control Escalar (V/f)
El control escalar, también conocido como control V/f (voltaje/frecuencia), mantiene una relación fija entre el voltaje y la frecuencia del motor. Este modo es adecuado para aplicaciones simples donde no se requiere un control preciso del par motor, como ventiladores y bombas.
Control Vectorial
El control vectorial proporciona un control más preciso de la velocidad y el par del motor. Utiliza algoritmos avanzados para ajustar de manera independiente la corriente de magnetización y la corriente de par, ofreciendo un rendimiento superior en aplicaciones que requieren alta precisión y respuesta rápida.
Control Directo de Par (DTC)
El control directo de par (DTC) es un método avanzado que ofrece una respuesta rápida y un control preciso del par motor. A diferencia del control vectorial, el DTC no depende de un modelo matemático complejo del motor, sino que utiliza un algoritmo basado en la observación directa del flujo magnético y el par, permitiendo una regulación más rápida y eficiente
TIPS:
- Selección y Dimensionamiento Correcto del VFD
- Conocer las Especificaciones del Motor: Asegúrate de que el VFD seleccionado sea compatible con la potencia, corriente y voltaje del motor.
- Margen de Seguridad: Selecciona un VFD con un margen de seguridad adecuado, generalmente del 10-20% por encima de la capacidad nominal del motor, para manejar picos de carga y sobrecargas temporales.
- Instalación Apropiada
- Ubicación: Instala el VFD en un lugar limpio, seco y bien ventilado para evitar problemas de sobrecalentamiento y acumulación de polvo.
- Protección: Utiliza gabinetes o cubiertas protectoras si el VFD se encuentra en un entorno hostil.
- Cableado Correcto: Sigue las recomendaciones del fabricante para el cableado de alimentación y conexión al motor, y utiliza cables apantallados para minimizar las interferencias electromagnéticas.
- Programación y Ajustes Finos
- Optimización de Parámetros: Ajusta los parámetros de control del VFD, como el control vectorial y las rampas de aceleración/desaceleración, para optimizar el rendimiento del motor en aplicaciones específicas.
- Función de Frenado: Si la aplicación requiere una parada rápida del motor, configura las opciones de frenado del VFD, como el frenado regenerativo o el frenado dinámico.
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