Variador de Frecuencia

1. INTRODUCCIÓN.
Sin duda alguna los accionamientos a base de motores eléctricos son los más numerosos de la mayoría de las aplicaciones, y dentro de ellos los basados en motores de corriente continua han gozado de una total hegemonía en el campo industrial durante décadas.
Sin embargo los motores con menor nivel de exigencias en el mantenimiento son los motores asíncronos de jaula de ardilla,debido a que carecen de colector, tienen una relación peso-potencia mucho menor que los de continua, y por tanto un coste significativamente más bajo. Por estas razones, dada su capacidad de soportar sobrecargas y su elevado rendimiento, es el motor más atractivo para la industria.
Desde hace aproximadamente 20 años, el elevado desarrollo de la electrónica de potencia y los microprocesadores hapermitido variar la velocidad de estos motores, de una forma rápida, robusta y fiable, mediante los reguladores electrónicos de velocidad.
La elección de la instalación de un convertidor de frecuencia como método de ahorro energético supone:
Reducción del consumo.
Mejor control operativo, mejorando la rentabilidad y la productividad de los procesos productivos.
Minimizan las pérdidas enlas instalaciones.
Ahorro en mantenimiento (el motor trabaja siempre en las condiciones óptimas de funcionamiento).
2. FUNDAMENTOS TECNOLÓGICOS DE LA REGULACIÓN ELECTRÓNICA DE VELOCIDAD EN MOTORES.
Un regulador electrónico de velocidad está formado por circuitos que incorporan transistores de potencia como el IGBT (transistor bipolar de puerta aislada) o tiristores, siendo el principio básicode funcionamiento transformar la energía eléctrica de frecuencia industrial en energía eléctrica de frecuencia variable.
Esta variación de frecuencia se consigue mediante dos etapas en serie. Una etapa rectificadora que transforma la corriente alterna en continua, con toda la potencia en el llamado circuito intermedio y otra inversora que transforma la corriente continua en alterna, con unafrecuencia y una tensión regulables, que dependerán de los valores de consigna. A esta segunda etapa también se le suele llamar ondulador.
Todo el conjunto del convertidor de frecuencia recibe el nombre de inversor.
El modo de trabajo puede se manual o automático, según las necesidades del proceso, dada la enorme flexibilidad que ofrecen los reguladores de velocidad, permitiendo hallar solucionespara obtener puntos de trabajo óptimos en todo tipo de procesos, pudiendo ser manejados por ordenador, PLC, señales digitales o de forma manual.
La mayoría de las marcas incluyen dentro del propio convertidor protecciones para el motor, tales como protecciones contra sobre intensidad, sobre temperatura, fallo contra desequilibrios, defectos a tierra, etc. Además de ofrecer procesos de arranque yfrenados suaves mediante rampas de aceleración y de frenado, lo que redunda en un aumento de la vida del motor y las instalaciones.
Como debe saberse, el uso de convertidores de frecuencia añade un enorme potencial para el ahorro de energía disminuyendo la velocidad del motor en muchas aplicaciones. Además aportan los siguientes beneficios:
Mejora el proceso de control y por lo tanto la calidaddel producto.
Se puede programar un arranque suave, parada y freno (funciones de arrancador progresivo).
Amplio rango de velocidad, par y potencia. (velocidades continuas y discretas).
Bucles de velocidad.
Puede controlar varios motores.
Factor de potencia unitario.
Respuesta dinámica comparable con los drivers de DC.
Capacidad de bypass ante fallos del variador.
Protecciónintegrada del motor.
Marcha paso a paso (comando JOG).
Con respecto a la velocidad los convertidores suelen permitir dos tipos de control:
Control manual de velocidad. La velocidad puede ser establecida o modificada manualmente (display de operador). Posibilidad de variación en el sentido de giro.
Control automático de velocidad. Utilizando realimentación se puede ajustar la velocidad...