variadores de frecuencia

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Ciclo-GS
Módulo-5
Asociado

Sistemas de Regulación y Control Automáticos

VARIADORES DE FRECUENCIA

Grupo: E33A

Curso: 2010-2011

Motores asíncronos trifásicos

Conceptos y definiciones básicas
Variadores de frecuencia: se trata de dispositivos electrónicos, que permiten el control completo
de motores eléctricos de inducción; los hay de c.c. (variación de la tensión), y dec.a. (variación de
la frecuencia); los más utilizados son los de motor trifásico de inducción y rotor sin bobinar (jaula
de ardilla). También se les suele denominar inversores (inverter) o variadores de velocidad.
Salida ┐
entrada ┘
Red de c.a.
(1~ / 3~)

Variador
(inversor)

Comunicaciones

Salida al motor 3~
U-V-W

Dig / analóg. ]—entradas/salidas de control
Red de suministro:acometida de c.a., monofásica en aparatos para motores peuqños de hasta
1,5 kw (2 C.V. aprox), y trifásica, para motores de más potencia, hasta valores de 630 kw o más.
Entradas y salidas (E/S ó I/O): diferentes conexiones de entradas y salidas de control; pueden ser
digitales tipo todo o nada (contactos, pulsadores, conmutadores, contactos de relé…) o analógicas
mediante valores de tensión(0…10 V o similares) e intensidad (4…20 mA o similares). Además
puede incluir terminales de alarma, avería, etc.
Comunicaciones: estos dispositivos pueden integrarse en redes industriales, por lo que disponen
de un puerto de comunicaciones, por ejemplo RS-232, RS-485, red LAN, buses industriales
(ProfiBus…) o conexiones tipo RJ-45 o USB para terminales externos y ordenadores. Cada
fabricantefacilita el software de control, directo o mediante bus de comunicaciones. Que permitirá
el control, programación y monitorización del variador (o variadores) en el conjunto de aparatos de
control empleados.
Salida: conexión al motor, generalmente de tres hilos (U-V-W) para conexión directa en triángulo o
estrella según la tensión del motor.
DIAGRAMA EN BLOQUES DE UN VARIADOR:

Dto.ELECTRICIDAD-ELECTRÓNICA

Fernando Sevillano Calvo

Pág.: 143

1.- Rectificador: partiendo de la red de suministro de c.a., monofásica o trifásica, se obtiene
c.c. mediante diodos rectificadores.
2.- Bus de contínua: condensadores de gran capacidad (y a veces también bobinas),
almacenan y filtran la c.c. rectificada, para obtener un valor de tensión contínua estable, y
reserva de energíasuficiente para proporcionar la intensidad requerida por el motor.
3.- Etapa de salida: desde la tensión del bus de contínua, 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… etc. Lasseñales de salida, se
obtiene por diversos procedimientos como troceado, mediante ciclo convertidores, o
señales de aproximación senoidal mediante modulación por anchura de impulsos PWM.
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 conbuses u otros dispositivos de control y usuario.

CONCEPTOS BÁSICOS SOBRE VARIADORES PARA MOTOR TRIFÁSICO
Velocidad (n): la velocidad en el eje de un motor asíncrono en rpm, depende del número de polos
magnéticos del motor, y la frecuencia f (Hz), de la red de suministro:

n = 60

f
2p

donde:

n = velocidad en rpm
f = frecuencia de la red en Hz
2p= número de pares de polos delmotor

Ejemplo, para red de 50 Hz:
2p = 1; n = 3000 rpm

2p = 2; n = 1500 rpm

2p = 3; n = 1000 rpm …etc.

La velocidad real de giro siempre es menor que la expresada, al ser motores asíncronos.
La diferencia entre nSINCRONA y nASÍNCRONA, se denomina deslizamiento, (σ ó s) que se
expresa en porcentaje de rpm o en valor absoluto:
nSINCRONA = 1500 rpm

┐
├
nASÍNCRONA = 1440 rpm ┘...