A Unidad de frecuencia variable (VFD) controla la velocidad y el par de un motor de corriente alterna ajustando la frecuencia y la tensión que se suministran al motor. A diferencia de los motores tradicionales, que funcionan únicamente a la frecuencia fija de la red eléctrica (normalmente 50 Hz o 60 Hz), un variador de frecuencia genera una salida de frecuencia ajustable, lo que permite que el motor funcione más rápido, más lento o siga un proceso controlado de aceleración y desaceleración.
En términos sencillos, un variador de frecuencia (VFD) funciona convirtiendo la tensión de entrada Conversión de corriente alterna a corriente continua, suavizando la tensión continua a través del bus de corriente continua, y, a continuación, reconvirtiéndola en una salida de corriente alterna controlada mediante tecnología de conmutación electrónica de alta velocidad. Este proceso de conversión permite un control preciso del funcionamiento del motor y mejora la eficiencia general del sistema.
Control preciso de la velocidad
Ajusta la velocidad del motor con precisión según las necesidades de producción, en lugar de hacerlo funcionar de forma continua a plena velocidad.
Corriente de arranque reducida
El arranque suave reduce la elevada corriente de arranque y minimiza la sobrecarga en los motores y los sistemas eléctricos.
Mejor control de los procesos
Mantener un funcionamiento estable mediante el control de la velocidad del motor, el par y los perfiles de aceleración.
Ahorro energético
Mejora la eficiencia en aplicaciones con par variable, como bombas y ventiladores, reduciendo el consumo energético innecesario.
Protección del motor
Reduzca los golpes mecánicos y prolongue la vida útil de los equipos gracias a una aceleración y un funcionamiento suaves del motor.
Esta guía explica el principio de funcionamiento completo de un variador de frecuencia (VFD), incluyendo lo que ocurre en el interior del variador, cómo influye la frecuencia en la velocidad del motor, cómo la tecnología PWM genera una tensión de salida variable, y cómo seleccionar el variador de frecuencia adecuado para diferentes aplicaciones industriales.
¿Qué es un variador de frecuencia?
A Unidad de frecuencia variable (VFD) es un controlador electrónico de motores diseñado para regular la velocidad y el par de un motor de corriente alterna modificando la frecuencia y la tensión de la energía eléctrica suministrada al motor.
En lugar de hacer funcionar un motor de corriente alterna a una frecuencia de red fija, normalmente 50 Hz o 60 Hz, un variador de frecuencia genera una salida de frecuencia variable que permite controlar con precisión la velocidad del motor, la aceleración y el rendimiento operativo.
Un variador de frecuencia (VFD) también se conoce como:
Aplicaciones habituales de los motores
La mayoría de los variadores de frecuencia industriales se utilizan con motores de inducción trifásicos. Con una selección y configuración adecuadas, muchos variadores de frecuencia también pueden controlar motores de imanes permanentes y otros tipos de motores avanzados.
Principio básico de funcionamiento
La velocidad del motor viene determinada principalmente por la frecuencia de alimentación. Un variador de frecuencia modifica la frecuencia de salida para aumentar o reducir la velocidad del motor en función de las necesidades de funcionamiento.
Cómo influye la frecuencia en la velocidad del motor
↓
Velocidad del motor más lenta
↓
Mayor velocidad del motor
La velocidad del motor se puede ajustar dentro del rango de funcionamiento seguro tanto del motor como del equipo mecánico conectado.
Por qué la velocidad del motor depende de la frecuencia
En el caso de un motor de inducción de CA, la velocidad síncrona se calcula mediante esta fórmula:
Velocidad síncrona (RPM) = (120 × frecuencia) / número de polosPor ejemplo, un motor de 4 polos tiene las siguientes velocidades síncronas:
| Frecuencia de suministro | Velocidad síncrona |
|---|---|
| 10 Hz | 300 RPM |
| 25 Hz | 750 rpm |
| 50 Hz | 1500 rpm |
| 60 Hz | 1800 rpm |
Un motor de inducción suele funcionar a una velocidad ligeramente inferior a la síncrona debido al deslizamiento. Sin embargo, la fórmula sigue reflejando la relación principal: Cuando cambia la frecuencia, cambia la velocidad del motor..
Una red eléctrica estándar proporciona una frecuencia fija. En muchos países es de 50 Hz; en otros, de 60 Hz. Sin un variador de frecuencia (VFD), el motor suele funcionar a una velocidad fija. Con un VFD, el variador genera una nueva frecuencia de salida, lo que permite que la velocidad del motor se adapte a las necesidades reales del proceso.
¿Cómo funciona un variador de frecuencia?
Un variador de frecuencia (VFD) funciona a través de tres etapas principales de conversión de potencia:
- Rectificador: Convierte la corriente alterna de entrada en corriente continua.
- Bus de corriente continua: Suaviza y almacena la corriente continua convertida.
- Inversor: Convierte la corriente continua en corriente alterna de frecuencia regulable.
Alimentación de CA -> Rectificador -> Barrio de CC -> Inversor -> Salida de CA de frecuencia variable -> Motor
Etapa 1: El rectificador convierte la corriente alterna en corriente continua
La primera sección de un variador de frecuencia es la rectificador. Recibe alimentación de CA de frecuencia fija de la red eléctrica, como 220 V monofásica, 380 V trifásica, 400 V trifásica o 480 V trifásica, dependiendo del modelo del variador y de la región.
El rectificador utiliza componentes electrónicos de potencia como:
- Diodos
- Tiristores
- IGBTs de entrada activos en sistemas de accionamiento avanzados
Su función es convertir la corriente alterna en corriente continua. Tras la rectificación, la tensión ya no presenta una forma de onda sinusoidal de corriente alterna, sino que se convierte en corriente continua pulsante.
En este punto, la frecuencia de red original ya no controla directamente el motor. El variador ha convertido la potencia de entrada en una forma intermedia de corriente continua que puede ser procesada por la siguiente etapa.
Fase 2: El bus de corriente continua suaviza y almacena energía
Una vez que el rectificador ha convertido la corriente alterna en corriente continua, la salida no es totalmente uniforme y sigue presentando ondulación de tensión. El Sección del bus de corriente continua filtra esta tensión continua inestable, almacena energía eléctrica y proporciona una fuente de alimentación estable para la etapa del inversor.
Componentes principales de un bus de corriente continua
Un bus de corriente continua típico de un variador de frecuencia (VFD) está formado por varios componentes importantes que funcionan conjuntamente para mantener una alimentación de corriente continua estable:
Suavizar las fluctuaciones de tensión y almacenar energía eléctrica para el inversor.
Reducir la ondulación de la corriente y mejorar la calidad de la energía.
Limitar la corriente de carga inicial cuando se pone en marcha el variador de frecuencia.
Gestionar el exceso de energía durante las operaciones de frenado del motor.
Supervisar la tensión continua y proteger los componentes internos.
Funciones del bus de corriente continua
Proporciona una alimentación constante para la conmutación del inversor.
Filtra las fluctuaciones no deseadas de la corriente continua rectificada.
Permite un control preciso de la tensión y la frecuencia.
Favorece un funcionamiento más suave del motor.
Proporciona apoyo energético a corto plazo durante los cambios de carga.
Relación entre la tensión del bus de CC
En la mayoría de los sistemas de variador de frecuencia (VFD), la tensión del bus de corriente continua es aproximadamente:
El valor exacto depende del tipo de tensión de entrada, de las condiciones de carga y del método de medición.
Un variador de frecuencia con un Entrada trifásica de 400 V CA suele generar una tensión de barrido de corriente continua de aproximadamente 540–565 V CC en condiciones normales de funcionamiento.
Etapa 3: El inversor genera una salida de CA de frecuencia variable
El inversor es la etapa de salida del variador de frecuencia. Convierte la tensión del bus de corriente continua de nuevo en corriente alterna, pero ahora la frecuencia y la tensión están controladas por el variador.
Los variadores de frecuencia modernos suelen utilizar interruptores semiconductores de alta velocidad, tales como:
- IGBT para la mayoría de los variadores industriales
- MOSFET en algunos variadores pequeños o de baja tensión
- Dispositivos de SiC o GaN en algunos diseños de alta eficiencia o alta frecuencia
Estos interruptores se activan y desactivan miles de veces por segundo. Al controlar la duración y la amplitud de cada pulso, el variador de frecuencia genera una forma de onda de salida a la que el motor responde como corriente alterna a la frecuencia deseada.
Por ejemplo:
| Frecuencia de salida del variador de frecuencia (VFD) | Comportamiento motor aproximado |
|---|---|
| 5 Hz | Velocidad muy baja |
| 20 Hz | Baja velocidad |
| 35 Hz | Velocidad media |
| 50 Hz | Velocidad nominal en redes de 50 Hz |
| 60 Hz | Velocidad nominal en sistemas de 60 Hz o sobrevelocidad en algunas aplicaciones |
Así es como un variador de frecuencia controla la velocidad del motor sin necesidad de utilizar engranajes, válvulas de estrangulamiento, reguladores de flujo ni dispositivos mecánicos de control de velocidad.
Cómo funciona la modulación por ancho de pulso (PWM) en un variador de frecuencia (VFD)
La mayoría de los variadores de frecuencia modernos utilizan Modulación por ancho de pulso (PWM) para generar la forma de onda de salida.
La modulación por ancho de pulso (PWM) no genera directamente una onda sinusoidal perfectamente uniforme. En su lugar, produce una rápida sucesión de pulsos de tensión. La amplitud de cada pulso varía en función de la forma de onda de salida deseada.
El devanado del motor tiene inductancia, por lo que suaviza de forma natural los pulsos de alta velocidad, transformándolos en una forma de onda de corriente lo suficientemente cercana a la sinusoidal como para permitir el funcionamiento del motor.
La modulación por ancho de pulso (PWM) permite que el variador de frecuencia controle:
- Frecuencia de salida
- Tensión de salida
- Corriente del motor
- Aceleración y desaceleración
- Respuesta del par
- Sentido de giro
¿Por qué un variador de frecuencia modifica tanto la tensión como la frecuencia?
Un variador de frecuencia (VFD) no se limita a cambiar la frecuencia. También ajusta la tensión, ya que el flujo magnético del motor depende de la relación entre la tensión y la frecuencia.
Esta relación se denomina Relación V/F.
Si se reduce la frecuencia pero la tensión sigue siendo demasiado alta, el motor puede sufrir un exceso de flujo, lo que provocaría un sobrecalentamiento y un funcionamiento ineficiente. Si se reduce la frecuencia pero la tensión es demasiado baja, es posible que el motor no genere suficiente par.
En el control V/F básico, el variador reduce la tensión a medida que disminuye la frecuencia.
Ejemplo para un motor de 400 V y 50 Hz:
| Frecuencia | Tensión de salida aproximada |
|---|---|
| 50 Hz | 400 V |
| 40 Hz | 320 V |
| 30 Hz | 240 V |
| 20 Hz | 160 V |
| 10 Hz | 80 V |
Mantener una relación V/F adecuada ayuda al motor a mantener un flujo magnético estable y un par predecible.
En aplicaciones reales, la curva V/F puede ajustarse en función de la carga. Las bombas y los ventiladores suelen utilizar una curva diferente a la de las cargas de par constante, como las cintas transportadoras, las mezcladoras y los polipastos.
Componentes principales del interior de un variador de frecuencia (VFD)
Un variador de frecuencia moderno incorpora tanto electrónica de potencia como electrónica de control.
| Componente | Función |
|---|---|
| Rectificador | Convierte la corriente alterna de entrada en corriente continua |
| Condensadores del bus de corriente continua | Suavizar y almacenar energía de corriente continua |
| Bobina de choque de CC o reactor de línea | Reduce el rizado y los armónicos en algunos diseños |
| Módulo inversor | Convierte la corriente continua en corriente alterna regulada |
| IGBT o interruptores de potencia | Conmuta rápidamente la tensión continua para generar una señal de salida PWM |
| Placa de control | Ejecuta algoritmos de control del motor y la lógica de protección |
| Placa controladora de la puerta | Envía señales de conmutación a los dispositivos de potencia |
| Ventilador de refrigeración o disipador térmico | Elimina el calor de los componentes eléctricos |
| Circuito de frenado | Disipa la energía regenerativa cuando es necesario |
| Circuitos de protección | Detectar sobrecorriente, sobretensión, sobrecalentamiento, pérdida de fase y fallos a tierra |
| Teclado o HMI | Permite la configuración de parámetros, la supervisión y el restablecimiento de fallos |
| Interfaz de comunicación | Se conecta con PLC, HMI, SCADA o redes de bus de campo |
Métodos habituales de control de los variadores de frecuencia
Las distintas aplicaciones industriales requieren distintos niveles de rendimiento en el control de los motores. Las más comunes Métodos de control de los variadores de frecuencia (VFD) incluyen: Control V/F, control vectorial sin sensores y control vectorial en bucle cerrado. Cada método ofrece distintos niveles de control del par, precisión de la velocidad y rendimiento de respuesta.
| Método de control | Precisión de control | Se requiere un codificador | Aplicaciones típicas |
|---|---|---|---|
| Control V/F | Básico | No | Ventiladores, bombas, sistemas de climatización |
| Control vectorial sin sensores | De medio a alto | No | Compresores, cintas transportadoras, mezcladoras |
| Control vectorial de bucle cerrado | El más alto | Sí | Ascensores, CNC, polipastos |
1. Control V/F (control de tensión/frecuencia)
Control V/F Es el método de control de variadores de frecuencia más sencillo y más utilizado. El variador mantiene una relación tensión-frecuencia constante para regular la velocidad del motor. Está diseñado principalmente para aplicaciones en las que no se requiere un control preciso del par.
Ideal para:
- Menor coste
- Fácil configuración
- Control estable de la velocidad básica
- Apto para cargas con par variable
- Menor precisión en el par de giro
- Rendimiento deficiente a baja velocidad
- Respuesta dinámica menos precisa
2. Control vectorial sin sensores
Control vectorial sin sensores Mejora el rendimiento del motor al calcular la velocidad del motor y el flujo magnético sin necesidad de utilizar un codificador externo. Ofrece un mejor control del par y una respuesta más rápida en comparación con el control básico V/F.
- Compresores
- Mezcladoras
- Transportadores
- Extrusoras
- Máquinas-herramienta con requisitos de precisión moderados
- Mejor rendimiento del par a bajas revoluciones
- Respuesta más rápida del motor
- Mejora en la regulación de la velocidad
- No es necesario instalar ningún codificador
3. Control vectorial en bucle cerrado
Control vectorial en bucle cerrado utiliza un codificador o un dispositivo de retroalimentación para medir la velocidad y la posición del motor. Esta retroalimentación permite que el variador de frecuencia alcance el máximo nivel de precisión en la velocidad, control del par y rendimiento dinámico.
- Ascensores
- Grúas
- Polipastos
- Maquinaria CNC
- Sistemas de bobinado
- Equipos de posicionamiento
- Excelente par a bajas revoluciones
- Información precisa sobre la velocidad
- Respuesta dinámica sólida
- Adecuado para aplicaciones exigentes de control de movimiento
Ejemplo: Cómo un variador de frecuencia ahorra energía en una bomba
Los variadores de frecuencia (VFD) resultan especialmente eficaces para bombas centrífugas y ventiladores, ya que estas cargas se rigen por las leyes de afinidad. En términos sencillos, cuando la velocidad disminuye, la demanda de potencia desciende mucho más rápido que la velocidad.
Para cargas centrífugas:
El caudal es proporcional a la velocidad.
La presión es proporcional al cuadrado de la velocidad.
La potencia es proporcional al cubo de la velocidad.Esto significa que una pequeña reducción de la velocidad puede suponer una gran reducción del consumo de energía.
Por ejemplo:
Si una bomba puede satisfacer la demanda del proceso a una velocidad de 80%, la potencia necesaria aproximada es:
0,8 × 0,8 × 0,8 = 0,512Por lo tanto, es posible que la bomba necesite unos 51% de potencia a plena velocidad, sin tener en cuenta las pérdidas reales ni las condiciones del sistema.
Por eso, sustituir las válvulas reguladoras o los reguladores de caudal por un control mediante variador de frecuencia (VFD) puede suponer un ahorro significativo en los sistemas de bombas y ventiladores adecuados.
Dónde se utilizan los variadores de frecuencia
Variadores de frecuencia (VFD) Se utilizan ampliamente en sectores en los que la regulación de la velocidad del motor puede mejorar la eficiencia energética, la estabilidad de los procesos, la precisión de la producción y la protección de los equipos. Al controlar la velocidad del motor en función de las necesidades reales de funcionamiento, los variadores de frecuencia contribuyen a reducir el desperdicio de energía y el desgaste mecánico.
Sistemas HVAC
Los variadores de frecuencia mejoran el flujo de aire y el control de la temperatura ajustando la velocidad de los ventiladores y las bombas en función de la demanda.
- Ventiladores de alimentación
- Aficionados del Return
- Torres de refrigeración
- Bombas de agua refrigerada
- Unidades de tratamiento de aire (AHU)
Agua y aguas residuales
Los variadores de frecuencia (VFD) proporcionan un control estable de la presión y mejoran la eficiencia de las bombas en los sistemas de gestión del agua.
- Bombas de refuerzo
- Bombas para aguas residuales
- Bombas de riego
- Bombas para lodos
- Sistemas de agua a presión constante
Fabricación
Los variadores de frecuencia permiten un control preciso de la velocidad de los equipos de producción y mejoran la uniformidad del proceso de fabricación.
- Transportadores
- Mezcladoras
- Máquinas de envasado
- Extrusoras
- Rodillos
- Máquinas-herramienta
Petróleo y gas
Los variadores de frecuencia ayudan a optimizar los equipos de alta potencia accionados por motor, al tiempo que mejoran la flexibilidad operativa.
- Compresores
- Bombas de trasvase
- Equipo de perforación
- Sistemas de medición
Minería e industria pesada
Los variadores de frecuencia (VFD) proporcionan una regulación fiable de la velocidad y reducen el impacto mecánico en entornos industriales exigentes.
- Trituradoras
- Alimentadores
- Polipastos
- Transportadores
- Ventiladores
Energías renovables e infraestructuras
La tecnología VFD contribuye al funcionamiento eficiente de los sistemas modernos de energía e infraestructuras.
- Sistemas de bombeo solar
- Sistemas auxiliares de almacenamiento de energía en baterías
- Equipos auxiliares para aerogeneradores
- Sistemas de calefacción y refrigeración urbanísticos
Por qué las industrias utilizan variadores de frecuencia
Reducir el consumo innecesario de energía de los motores.
Mantenga una velocidad y unas condiciones de proceso estables.
Reducir el impacto inicial y el desgaste mecánico.
Ventajas de utilizar un variador de frecuencia (VFD)
A Unidad de frecuencia variable (VFD) Ofrece mucho más que un simple ajuste de la velocidad del motor. Al controlar la frecuencia y la tensión del motor, un variador de frecuencia mejora la eficiencia energética, reduce la tensión mecánica, aumenta la estabilidad del proceso y protege los motores y los equipos conectados frente a condiciones de funcionamiento anómalas.
1. Ahorro energético
Para aplicaciones de par variable, como bombas centrífugas y ventiladores, un variador de frecuencia (VFD) ajusta la velocidad del motor en función de la demanda real del sistema, en lugar de permitir que el motor funcione de forma continua a plena velocidad.
2. Arranque suave
El arranque tradicional del motor directamente a la red puede provocar una corriente de arranque elevada y un impacto mecánico repentino. Un variador de frecuencia (VFD) aumenta gradualmente la velocidad del motor mediante una aceleración y una desaceleración controladas, lo que reduce la carga sobre los sistemas eléctricos y mecánicos.
El arranque suave ayuda a proteger:
3. Control preciso de la velocidad
Un variador de frecuencia (VFD) permite controlar de forma flexible la velocidad del motor mediante diversos métodos de entrada, lo que lo hace idóneo para sistemas industriales automatizados.
4. Mejor control de los procesos
En lugar de recurrir a dispositivos mecánicos de regulación, válvulas de derivación o ajustes manuales, un variador de frecuencia controla directamente la potencia del motor para adaptarla a las necesidades del proceso.
- Mayor estabilidad del proceso
- Reducción del desperdicio de materiales y energía
- Un control más preciso de la producción
5. Protección de motores y equipos
La mayoría de los variadores de frecuencia modernos incorporan funciones de protección integradas que ayudan a evitar daños en el motor y mejoran la fiabilidad del sistema.
Limitaciones y consideraciones de diseño
Un variador de frecuencia es muy potente, pero hay que utilizarlo correctamente.
Entre las consideraciones habituales se incluyen:
- Coste inicial más elevado que el arranque directo en línea
- Distorsión armónica en la fuente de alimentación
- Interferencias electromagnéticas
- Tensión de aislamiento del motor debida a un tiempo de subida de tensión rápido
- Corrientes en los rodamientos de algunas instalaciones
- Generación de calor adicional a bajas revoluciones del motor si el ventilador del motor está montado en el eje
- Es posible que se necesiten filtros de salida en el caso de tramos largos de cable del motor
- Es importante que la conexión a tierra y el apantallamiento sean correctos
En el caso de los sistemas críticos, el variador de frecuencia debe seleccionarse teniendo en cuenta el motor, la carga, la longitud del cable, la carcasa, la refrigeración y el entorno eléctrico.
Variador de frecuencia frente a arrancador suave
Un arrancador suave reduce la corriente de arranque y proporciona una aceleración suave, pero normalmente no permite controlar la velocidad de forma continua una vez que el motor alcanza la velocidad máxima.
| Característica | VFD | Arrancador suave |
|---|---|---|
| Reducción de la corriente de arranque | Sí | Sí |
| Control continuo de la velocidad | Sí | No |
| Ahorro energético en bombas y ventiladores | Alto potencial | Limitado |
| Control del par | Mejor | Básico |
| Control de marcha atrás | Normalmente disponible | Limitado o externo |
| Coste | Más alto | Baja |
| Mejor caso de uso | Funcionamiento a velocidad variable | Arranque suave a velocidad fija |
Elija una VFD cuando el proceso requiere un control de la velocidad o un ahorro energético gracias a la reducción de la velocidad del motor.
Elija una arrancador suave cuando el motor funciona a una velocidad fija y solo necesita un arranque y una parada más suaves.
Cómo elegir el variador de frecuencia adecuado
Elegir el adecuado Unidad de frecuencia variable (VFD) requiere algo más que una potencia del motor adecuada. La elección del variador de frecuencia adecuado depende de múltiples factores, entre los que se incluyen la corriente del motor, la tensión de entrada, las características de la carga, los requisitos de sobrecarga, el entorno de instalación y el rendimiento de control requerido.
1. Ajustar la corriente del motor
El factor más importante a la hora de elegir un variador de frecuencia es el motor’s corriente a plena carga (FLC). Elija un variador de frecuencia (VFD) con una corriente nominal de salida igual o superior a la corriente nominal del motor.
2. Confirmar la potencia de entrada
Los variadores de frecuencia (VFD) están diseñados para sistemas de alimentación específicos. Comprueba siempre que la fuente de alimentación disponible se ajuste a las especificaciones de entrada del VFD.
3. Identificar el tipo de carga
Las cargas accionadas por motor se dividen, por lo general, en tres categorías. La selección del tipo de carga adecuado garantiza que el variador de frecuencia proporcione un par y una capacidad de sobrecarga suficientes.
| Tipo de carga | Ejemplos | Nota sobre la selección de variadores de frecuencia (VFD) |
|---|---|---|
| Par variable | Ventiladores, bombas centrífugas | La clasificación para servicio normal suele ser adecuada |
| Par constante | Cintas transportadoras, mezcladoras, extrusoras | Es posible que se requiera una capacidad de sobrecarga mayor |
| De alta resistencia | Trituradoras, polipastos, prensas | Selecciona un par de arranque elevado y una capacidad de sobrecarga elevada |
4. Elige el método de control
Adecuado para ventiladores sencillos, bombas y regulación básica de la velocidad.
Ofrece un mejor par y una mejor respuesta en la velocidad sin necesidad de retroalimentación del codificador.
Se utiliza para aplicaciones que requieren precisión en la velocidad, la posición y el par a baja velocidad.
5. Comprueba el entorno de instalación
Las condiciones ambientales influyen directamente en la fiabilidad y la vida útil de los variadores de frecuencia (VFD). Ten en cuenta los siguientes factores:
6. Revisar la longitud del cable y los requisitos de compatibilidad electromagnética (EMC)
Los cables de motor largos pueden aumentar la tensión de onda reflejada y las interferencias electromagnéticas (EMI). Dependiendo de la instalación, puede ser necesario utilizar componentes de protección adicionales.
7. Tener en cuenta la comunicación y la integración
En el caso de los sistemas de automatización industrial, comprueba que el variador de frecuencia sea compatible con los protocolos de comunicación necesarios.
Averías habituales en los variadores de frecuencia y qué suelen significar
| Fallo | Causa Común |
|---|---|
| Sobrecorriente | Tiempo de aceleración corto, carga atascada, fallo del motor, parámetros del motor incorrectos |
| Sobretensión | Desaceleración rápida, carga regenerativa, tensión de entrada elevada |
| Subtensión | Tensión de alimentación baja, pérdida de fase, fuente de alimentación débil |
| Sobretemperatura | Mala ventilación, temperatura ambiente elevada, sobrecarga del motor |
| Fallo a tierra | Cable del motor dañado, fallo en el aislamiento del motor, humedad |
| Sobrecarga del motor | Ajuste de corriente incorrecto, máquina sobrecargada, refrigeración insuficiente |
| Error de comunicación | Problema de cableado, configuración incorrecta del protocolo, error de configuración del PLC |
Estas averías no deben solucionarse repetidamente sin averiguar la causa. Una avería recurrente suele indicar un problema del sistema, no solo un problema de la unidad.
PREGUNTAS FRECUENTES
Un variador de frecuencia (VFD) controla la velocidad del motor modificando la frecuencia de la corriente alterna que se suministra al motor. Una frecuencia más baja produce una velocidad menor del motor. Una frecuencia más alta produce una velocidad mayor del motor, siempre que se mantenga dentro del rango de funcionamiento seguro del motor.
Sí, sobre todo en bombas centrífugas y ventiladores, en los que la carga no siempre requiere la velocidad máxima. Al reducir la velocidad del motor para adaptarla a la demanda, un variador de frecuencia puede reducir considerablemente el consumo de energía. El ahorro real depende del tipo de carga, las horas de funcionamiento, el diseño del sistema y la estrategia de control.
No todos los motores son adecuados para funcionar con variadores de frecuencia. Muchos motores de inducción trifásicos modernos son compatibles con los variadores de frecuencia, pero los motores más antiguos pueden presentar limitaciones en cuanto al aislamiento, la refrigeración o los cojinetes. Consulte siempre las instrucciones del fabricante del motor.
En el control de motores industriales, estos términos suelen utilizarse indistintamente. Técnicamente, el inversor es una sección del variador de frecuencia que convierte la corriente continua en corriente alterna. El variador de frecuencia completo también incluye el rectificador, el bus de corriente continua, el sistema de control, los circuitos de protección y la interfaz de usuario.
La tensión del bus de CC depende de la tensión de entrada y del diseño del variador. A modo de ejemplo general, una entrada trifásica de 400 V suele generar una tensión del bus de CC de entre 540 y 565 V CC en condiciones normales.
Muchos motores utilizan un ventilador de refrigeración montado en el eje. A baja velocidad, el ventilador también gira lentamente, por lo que disminuye el flujo de aire de refrigeración. Para un funcionamiento continuo a baja velocidad, puede ser necesario un ventilador de refrigeración con alimentación independiente o un motor apto para inversores.
Un variador de frecuencia (VFD) es más adecuado cuando se requiere un control continuo de la velocidad, un ahorro energético o un control preciso del proceso. Un arrancador suave suele ser más adecuado cuando el motor solo necesita un arranque y una parada suaves, pero va a funcionar a una velocidad fija.
Conclusión
Un variador de frecuencia (VFD) funciona convirtiendo la corriente alterna de frecuencia fija en corriente continua y, a continuación, reconvirtiendo esa corriente continua en corriente alterna de frecuencia variable. Este proceso permite al variador controlar la velocidad, el par, la aceleración, la desaceleración y las funciones de protección del motor con mucha mayor flexibilidad que el funcionamiento directo del motor.
Las principales fases de trabajo son:
- El rectificador convierte la corriente alterna en corriente continua.
- La línea de tensión continua suaviza y almacena energía.
- El inversor utiliza la modulación por ancho de pulso (PWM) para generar una salida de corriente alterna controlada.
- El sistema de control ajusta la frecuencia y la tensión para adaptarlas al motor y a la carga.
En el caso de bombas, ventiladores, cintas transportadoras, compresores, sistemas de climatización, tratamiento de aguas, fabricación y muchas otras aplicaciones, un variador de frecuencia (VFD) seleccionado adecuadamente puede mejorar la eficiencia, reducir la tensión mecánica y proporcionar un mejor control del proceso.
A la hora de elegir un variador de frecuencia, hay que tener siempre en cuenta la corriente del motor, la tensión de entrada, el tipo de carga, la capacidad de sobrecarga, el método de control, la longitud del cable, el entorno y los requisitos de comunicación. Un variador de frecuencia no es solo un regulador de velocidad, sino un sistema completo de control y protección del motor.
Referencias y lecturas recomendadas
- Serie IEC 61800: Sistemas de accionamiento eléctrico de velocidad variable
- NEMA MG 1: Motores y generadores
- Guía técnica n.º 4 de ABB: Guía sobre variadores de velocidad
- Guías de aplicación de los variadores de velocidad de Schneider Electric
- Recursos del Departamento de Energía de EE. UU. sobre sistemas de motores y variadores de velocidad
- Google Search Central: Creación de contenido útil, fiable y centrado en las personas
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