VARIADOR DE FRECUENCIA 2024

VARIADOR DE FRECUENCIA (variador de frecuencia allen bradley)

¿QUÉ ES UN CONVERTIDOR DE FRECUENCIA?

Un variador de frecuencia es un dispositivo utilizado para controlar la velocidad de un motor eléctrico con los siguientes propósitos: (reloj abb)

Mejorar el control de procesos;

Reducir el consumo de energía y generar energía de manera eficiente;

Reducir el estrés mecánico en las aplicaciones de control de motores;

Optimizar el funcionamiento de diversas aplicaciones basadas en motores eléctricos.

Los convertidores también se pueden utilizar para convertir energía de recursos naturales y renovables, como el sol, el viento o las mareas, e inyectarla en la red eléctrica o utilizarla para el consumo local. En las tecnologías híbridas, las unidades se utilizan para combinar fuentes de energía convencionales y almacenamiento de energía para crear soluciones completas de administración de energía.

Los accionamientos también se denominan «accionamientos de velocidad», «convertidores de frecuencia», «accionamientos de frecuencia variable», «accionamientos de velocidad variable», «inversores» y «convertidores de potencia».

Las economías emergentes impulsan el aumento del consumo de energía

El 20% de la energía consumida en el mundo es energía eléctrica

Más del 50% de la energía eléctrica es utilizada por motores eléctricos

El 75 % de los convertidores de frecuencia se utilizan en bombas, ventiladores y compresores

El consumo mundial de energía eléctrica podría reducirse en un 10 % si los convertidores se utilizaran en todas las aplicaciones posibles

El desarrollo de dispositivos de control de velocidad se basa principalmente en la necesidad de ahorrar energía para preservar el medio ambiente. Con esto en mente, los variadores brindan el método más apropiado para controlar la velocidad de los motores eléctricos para satisfacer la demanda de carga. Sin embargo, incluso pequeños cambios en la velocidad del motor pueden generar importantes ahorros de energía.

Los atenuadores están bien escondidos, pero juegan un papel importante y absolutamente necesario en nuestra vida moderna cotidiana, haciendo que el mundo y nuestra forma de vida sean más sostenibles.

Los dos componentes principales de un variador de velocidad son un control electrónico y un convertidor estático. Sin embargo, cada vez son más los accionamientos actuales que incorporan etapas de corrección del factor de potencia, que se han introducido en la máquina para hacerla más adecuada a las recientes normas electromagnéticas.

La mayoría de las veces, el variador utilizado en el accionamiento es un inversor o un chopper.

El control electrónico se utiliza principalmente para regular y controlar la máquina con el convertidor estático, de modo que cualquier usuario puede controlar directamente cualquier velocidad muy fácilmente.

Un variador de frecuencia (VFD), en el mundo de la automatización industrial, es un tipo de controlador de motor que acciona un motor eléctrico variando la frecuencia y la tensión de su alimentación. El variador de frecuencia también tiene la capacidad de controlar la subida y la bajada del motor al arrancar o parar, respectivamente. Aunque el inversor controla la frecuencia y la tensión de la alimentación del motor, a menudo se denomina control de la velocidad, ya que esto se traduce en un ajuste de la velocidad del motor. (partes de un variador de frecuencia abb)

EL ORIGEN DE LOS VARIADORES DE FRECUENCIA (variador de frecuencia allen bradley) (variador de velocidad allen bradley)

Siempre ha sido útil para controlar la velocidad de los motores eléctricos utilizados en la industria. Casi cualquier proceso que utilice un motor se beneficiará del control de velocidad. No sólo se mejora el proceso en general, sino que en muchos casos (sobre todo con las bombas y los ventiladores) supone un considerable ahorro de energía. (partes de un variador de frecuencia abb)

Antes de la llegada de los controladores electrónicos, los motores se controlaban de diversas maneras, por ejemplo, controlando la corriente de campo de un motor de corriente continua mediante una serie de resistencias, o utilizando otros motores. Sin embargo, cuando los tiristores, los primeros semiconductores de potencia, estuvieron disponibles en la década de 1950, fue posible controlar la tensión de la armadura, y por lo tanto la velocidad, de un motor de CC utilizando el control de fase. Estos motores de corriente continua se siguen fabricando y utilizando ampliamente en la actualidad.

Sin embargo, el reto siempre ha sido controlar la velocidad del motor de inducción de CA, también conocido como motor de inducción. Mientras que una máquina de corriente continua suele tener dos devanados (el devanado de campo y el devanado de inducido), así como escobillas y un conmutador, la máquina de corriente alterna tiene un único devanado fijo (el estator) y un rotor. El rotor suele estar formado por conductores fundidos de aluminio o cobre en el núcleo de hierro. Esto hace que la máquina sea más barata, más sencilla y más fiable. No es de extrañar que estas máquinas constituyan la mayoría de los motores utilizados en las industrias de todo el mundo.

Otros tipos de controladores de motor menos sofisticados son los arrancadores suaves y los contactores. Un arrancador suave es un dispositivo de estado sólido que proporciona una rampa suave hasta la velocidad máxima al arrancar un motor eléctrico. Un contactor en línea es un tipo de controlador de motor que aplica toda la tensión de línea a un motor eléctrico.

La frecuencia (o hercios) está directamente relacionada con la velocidad del motor (RPM). En otras palabras, cuanto más alta sea la frecuencia, más rápidas serán las RPM. Si una aplicación no requiere que un motor eléctrico funcione a toda velocidad, el variador de frecuencia puede utilizarse para reducir la frecuencia y la tensión para satisfacer los requisitos de carga del motor eléctrico. Cuando los requisitos de velocidad del motor de la aplicación cambian, el variador de velocidad puede simplemente aumentar o disminuir la velocidad del motor para satisfacer el requisito de velocidad.

CÓMO FUNCIONAN LOS VARIADORES DE FRECUENCIA (variador de frecuencia allen bradley) (variador de velocidad allen bradley)

En los sistemas de refrigeración y aire acondicionado, unas tres cuartas partes del consumo de energía son generadas por los motores.

En la ventilación con carga parcial, por ejemplo, en la zona muerta, cuando se puede reducir el volumen de aire, es más rentable reducir la velocidad de los motores para adaptarla a las necesidades.

En los últimos años, con los avances en la fiabilidad y el coste de la electrónica de potencia, el control de la velocidad mediante la reducción de la frecuencia ha surgido como una forma buena y técnicamente viable de ahorrar energía.

Los motores asíncronos utilizados en nuestra empresa son especialmente adecuados para este tipo de variación de velocidad.

La velocidad del campo magnético y, por tanto, la velocidad de giro de un motor asíncrono depende directamente de la frecuencia de la tensión de alimentación. El principio general consiste en suministrar una corriente de amplitud y frecuencia variables manteniendo una tensión constante.

Un variador de frecuencia consta de cuatro partes, el rectificador, el circuito intermedio o filtro de suavizado, el inversor y el circuito de control.

EL RECTIFICADOR (variadores de frecuencia allen bradley):

La función del rectificador es transformar la tensión alterna en una tensión continua, o más exactamente en una pseudotensión continua. El rectificador está formado por diodos semiconductores, que funcionan como una válvula antirretorno, permitiendo que la corriente fluya en una sola dirección.

CIRCUITO INTERMEDIO O FILTRO DE SUAVIZACIÓN:

El circuito intermedio (formado por bobinas y condensadores), generalmente cumple varias funciones, sirve de almacenamiento de energía (gracias a los condensadores), y reduce y filtra los parásitos.

EL INVERSOR (variadores de frecuencia allen bradley):

Los semiconductores que componen el inversor permiten recrear una corriente alterna (trifásica) con frecuencia u ondulación variable. Es la amplitud de las variaciones sinusoidales la que determina la frecuencia de la corriente aplicada al motor. Un ordenador controla la anchura de los impulsos de corriente activando los transistores IGBT, que se comportan como interruptores que conmutan más o menos rápido en función de la frecuencia en hercios y, por tanto, de la velocidad requerida.

CIRCUITO DE CONTROL:

Es el cerebro del inversor, un ordenador recoge los datos y emite mensajes de error, controla el rectificador y el inversor, protege el motor y todo el inversor. Dependiendo de su tecnología, el accionamiento tiene múltiples funciones de control y supervisión.

PROBLEMAS CON EL CONVERTIDOR DE FRECUENCIA:

Los variadores de frecuencia generan corrientes parásitas, los armónicos. Los efectos de estas corrientes son perjudiciales, calentamiento, vibraciones, fatiga mecánica.

Los componentes electrónicos de potencia de los inversores (altas frecuencias) pueden crear interferencias en la electrónica conectada a la misma red eléctrica, se proporcionan filtros RFI para reducir estos efectos, dependiendo del fabricante estos filtros pueden ser de más o menos calidad.

¿QUÉ ES UN ACCIONAMIENTO DE CA?

Los motores eléctricos desempeñan un papel muy importante en nuestras actividades cotidianas, tanto comerciales como personales. Mueven y manejan casi todo lo que necesitamos en nuestros negocios o actividades de ocio.

Todos estos motores funcionan con electricidad. Para que produzcan el par y la velocidad necesarios, necesitan la cantidad correspondiente de energía eléctrica. La velocidad de un motor debe corresponder exactamente a las exigencias del proceso.

ASÍ ES COMO FUNCIONA LA UNIDAD:

1. Convierte la corriente alterna entrante en corriente continua
2. Suaviza las ondas de CC
3. Convierte la corriente continua en corriente alterna variable
4. Calcular y repetir.

LA PRINCIPAL VENTAJA DEL VARIADOR DE FRECUENCIA

Un accionamiento de frecuencia variable puede variar la potencia de salida en función de las necesidades energéticas del equipo accionado, ahorrando así energía u optimizando el consumo.

¿POR QUÉ UTILIZAR UN VARIADOR DE FRECUENCIA Y PARA QUÉ TIPO DE APLICACIONES?

Hay muchas razones por las que podemos querer ajustar la velocidad del motor, por ejemplo, para ahorrar energía y mejorar la eficiencia del sistema, para convertir la energía en aplicaciones híbridas, para adaptar la velocidad del accionamiento a los requisitos del proceso, para adaptar el par o la potencia de un accionamiento a los requisitos del proceso, para mejorar el entorno de trabajo, para reducir los niveles de ruido, por ejemplo, de los ventiladores y las bombas, o para reducir el esfuerzo mecánico de las máquinas para prolongar su vida útil A continuación, analizamos con más detalle los tres usos más importantes de los variadores de frecuencia.

REDUCIR EL CONSUMO Y LOS COSTES DE ENERGÍA

Si tiene una aplicación que no necesita funcionar a toda velocidad, puede reducir los costes de energía controlando el motor con un variador de frecuencia, que es una de las ventajas de los variadores de frecuencia. Los variadores de velocidad permiten adaptar la velocidad del equipo motorizado a la carga requerida. Ningún otro método de control de motores eléctricos de CA permite conseguirlo. Los sistemas de motores eléctricos son responsables de más del 65% del consumo de energía en la industria actual. La optimización de los sistemas de control de motores mediante la instalación o actualización de dispositivos de control remoto puede reducir el consumo de energía de su instalación hasta en un 70%. Además, el uso de variadores de frecuencia mejora la calidad del producto y reduce los costes de producción.

AUMENTAR LA PRODUCCIÓN MEDIANTE UN CONTROL MÁS ESTRICTO DEL PROCESO

Al hacer funcionar sus motores a la velocidad más eficiente para su aplicación, se producirán menos errores y, como resultado, los niveles de producción aumentarán, permitiendo a su empresa incrementar sus ingresos. En los transportadores y las cintas, se eliminan las sacudidas de arranque, lo que se traduce en un alto rendimiento.

PROLONGAR LA VIDA ÚTIL DE LOS EQUIPOS Y REDUCIR EL MANTENIMIENTO

Su equipo durará más y tendrá menos tiempo de inactividad debido al mantenimiento cuando esté controlado por accionamientos de frecuencia variable que garanticen una velocidad óptima de aplicación del motor. Al controlar de forma óptima la frecuencia y la tensión del motor mediante los variadores de velocidad, el variador de frecuencia proporcionará una mejor protección a su motor contra problemas como la sobrecarga electrotérmica, la protección de fase, la subtensión, la sobretensión, etc. Cuando se pone en marcha una carga con un variador de velocidad, no se somete al motor o a la carga accionada al «choque instantáneo» que supone el arranque a través de la línea, sino que se puede arrancar suavemente, eliminando el desgaste de las correas, los engranajes y los rodamientos. También es una gran manera de reducir y/o eliminar los golpes de ariete, ya que podemos tener ciclos de aceleración y desaceleración suaves.