Variadores

Introducción

Para arrancar los motores eléctricos y controlar su velocidad, han sido una primera solución los reóstatos de arranque, los variadores mecánicos y los grupos giratorios, posteriormente los arrancadores y variadores electrónicos se han impuesto en la industria como la solución moderna, económica, fiable y sin mantenimiento.

Un variador o arrancador electrónico es un convertidorde energía cuya misión es controlar la que se proporciona al motor. Los arrancadores electrónicos se destinan exclusivamente a los motores asíncronos. Forman parte de la familia de los reguladores de tensión. Los variadores de velocidad aseguran una aceleración y deceleración progresivas y permiten fijar con precisión la velocidad en las condiciones de operación.

Los variadores de velocidadson similares a los rectificadores controlados para alimentar a los motores de corriente continua, pero los destinados a alimentar motores de corriente alterna son convertidores de frecuencia.

Históricamente, el variador para motor de corriente continua fue la primera solución propuesta. Los avances de la electrónica de potencia y de la microelectrónica han permitido la construcción deconvertidores de frecuencia fiables y económicos. Los convertidores de frecuencia modernos permiten la alimentación de motores asíncronos estándar con prestaciones análogas a los mejores variadores de velocidad de corriente continua.

Las principales funciones de los arrancadores y variadores de velocidad electrónicos

Aceleración controlada
La aceleración del motor se controla mediante una rampa deaceleración lineal o en «S». Generalmente, esta rampa es controlable y permite por tanto elegir el tiempo de aceleración adecuado para la aplicación.

Variación de velocidad
Un variador de velocidad no puede ser al mismo tiempo un regulador. En este caso, es un sistema, rudimentario, que posee un mando controlado mediante las magnitudes eléctricas del motor con amplificación de potencia, perosin bucle de realimentación: es lo que se llama «en bucle abierto».

La velocidad del motor se define mediante un valor de entrada (tensión o corriente) llamado consigna o referencia. Para un valor dado de la consigna, esta velocidad puede variar en función de las perturbaciones (variaciones de la tensión de alimentación, de la carga, de la temperatura).

El margen de velocidad se expresa enfunción de la velocidad nominal.

Regulación de velocidad
Un regulador de velocidad es un dispositivo controlado (figura 1). Posee un sistema de mando con amplificación de potencia y un bucle de alimentación: se denomina, «bucle abierto».

La velocidad del motor se define mediante una consigna o referencia.

El valor de la consigna se compara permanentemente con la señal de alimentación,imagen de la velocidad del motor. Esta señal la suministra un generador de impulsos colocado en un extremo del eje del motor.

Si se detecta una desviación como consecuencia de una variación de velocidad, las magnitudes aplicadas al motor (tensión y/o frecuencia) se corrigen automáticamente para volver a llevar la velocidad a su valor inicial.

Gracias a la regulación, la velocidad esprácticamente insensible a las perturbaciones.
La precisión de un regulador se expresa generalmente en % del valor nominal de la magnitud a regular.

Deceleración controlada
Cuando se desconecta un motor, su deceleración se debe únicamente al par resistente de la máquina (deceleración natural). Los arrancadores y variadores electrónicos permiten controlar la deceleración mediante una rampa lineal oen «S», generalmente independiente de la rampa de aceleración. Esta rampa puede ajustarse de manera que se consiga un tiempo para pasar de la velocidad de régimen fijada a una velocidad intermediaria o nula.

Si la deceleración deseada es más rápida que la natural, el motor debe de desarrollar un par resistente que se debe de sumar al par resistente de la máquina; se habla entonces de frenado...