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Principio de funcionamiento y ventajas de los VDF

Los variadores de frecuencia (también conocidos como inversores, inverters, variadores de velocidad o VDF), son dispositivos electrónicos que permiten el control de la velocidad de rotación de motores eléctricos de inducción, especialmente los trifásicos de inducción y rotor sin bobinar (jaula de ardilla).

El funcionamiento de un variador de frecuencia se puede esquematizar como se ve en la Figura. En el diagrama, podemos reconocer los diversos componentes de estos dispositivos:

1. Rectificador: Partiendo de la red de Corriente Alterna de suministro (monofásica o trifásica), se obtiene una corriente continua mediante diodos rectificadores.

2. Bus de continua: Condensadores de gran capacidad (y a veces también bobinas), almacenan y filtran la corriente alterna rectificada, para obtener un valor de tensión continua estable, reserva de energía suficiente para proporcionar la intensidad requerida por el motor.

3. Etapa de salida: Desde la tensión del bus de continua, un ondulador convierte esta energía en una salida trifásica, con valores de tensión, intensidad y frecuencia de salida variables. Como elementos de conmutación, se usan principalmente transistores bipolares (BJT), CMOS o similares, IGBT, tiristores (SCR), GTO, entre otros.

4. Control y E/S: Circuitos de control de los diferentes bloques del variador, protección, regulación, y entradas y salidas, tanto analógicas como digitales. Además se incluye el interfaz de comunicaciones con buses u otros dispositivos de control y usuario


Ventajas del VDF frente a otros tipos de control

Evita peaks de corriente en los arranques del motor, los cuales pueden ser cuatro veces la corriente nominal del motor en un arranque directo, en estrella-triángulo y otros medios con arrancadores progresivos.

No tiene factor de potencia (cos fi = 1), lo que evita el uso de baterías de condensadores y el consumo de energía reactiva, y esto produce un ahorro económico.

Los tiempos de aceleración y desaceleración son programables, por lo que los arranques y paradas son controlados, sin movimientos bruscos.

Protege completamente el motor, el variador y la línea.

El consumo energético se adapta a la exigencia del motor, lo que provoca un ahorro de energía.

Mediante contactores externos de bypass (puente), se puede utilizar un solo variador para el control secuencial de varios motores, tanto en arranque como en parada.

Diagrama en bloques de un variador.

¿Qué características debe tener un buen variador de frecuencia?

Es deseable y práctico que estos accionamientos tengan las siguientes características:

Tamaño compacto que facilite su instalación.

Diseño para resistir un funcionamiento a la intemperie o en condiciones ambientales adversas, el que los hace especialmente útiles en labores mineras.

Bajas emisiones de ruido. Esto se logra por medio de tecnología IGBT, una frecuencia máxima de conmutación de hasta 16 KHz, y control PWM (Pulse- Width Modulation) sinusoidal, permitiendo obtener una mejor eficiencia.

Regulación automática de voltaje. Este evita que, a pesar de la fluctuación que hubiese en la alimentación, el voltaje de salida del variador se mantenga constante al nivel deseado.

Facilidad de operación al usuario, idealmente por medio de teclado incorporado.

Reinicio después de una interrupción de la alimentación. Durante el funcionamiento, el inversor puede sufrir interrupciones de energía, por lo que bajo tales circunstancias, es conveniente que se pueda configurar el seguimiento de la velocidad del motor para el reinicio automático del estado de funcionamiento antes de la interrupción.

Diferentes niveles de velocidad seleccionables y ajustes independientes de tiempo de aceleración y desaceleración.

Display o pantalla donde el usuario pueda leer fácilmente los diferentes parámetros (frecuencia, velocidad, voltaje, corriente, etc.).

Entradas digitales programables para controlar el variador a través de un PLC (o a través de botoneras).

Entrada analógica para el control de la velocidad del motor. Esto puede consistir en un simple potenciómetro, o una señal de proceso de 0 – 10Vdc o de 4 -20mA para un control modulado.


Artículo gentileza de Veto. www.veto.cl
Mayo 2017
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