Un variador controla la alimentación del motor.
Un variador de frecuencia, o VFD, convierte la potencia eléctrica entrante en una salida controlada para un motor AC. Cambiar la frecuencia de salida cambia la velocidad de su campo magnético giratorio.
La tensión y la corriente también deben ser adecuadas para el motor y la carga. Un variador es más que un dispositivo que simplemente cambia la frecuencia.
Tres etapas principales de potencia.
De la potencia eléctrica a la salida del eje
- Rectificador. Convierte la AC de entrada en DC.
- Enlace de continua (DC). Los condensadores ayudan a sostener la alimentación intermedia DC y a suavizar su rizado; el bus no es un almacén ilimitado de energía.
- Inversor. Los interruptores semiconductores conectan las fases del motor a los buses DC en una secuencia controlada.
- Motor. Las corrientes de los devanados producen un campo giratorio y par. Parte de la energía de entrada se convierte en calor y otras pérdidas.
La salida es conmutada, no una forma de onda de red suave.
Los interruptores electrónicos aplican pulsos de tensión que cambian rápidamente. La modulación controla la alimentación efectiva del motor; la inductancia del motor ayuda a conformar la corriente.
La frecuencia fundamental de salida y la frecuencia de conmutación, mucho más alta, son distintas. Ninguna debe confundirse con la frecuencia fija de la red entrante.
Pulsos de tensión y corriente del devanado
- Traza superior: tensión de conmutación. En este brazo de fase ideal de dos niveles, el nodo de conmutación alterna entre +VDC/2 y −VDC/2 respecto al punto medio del bus DC. La anchura de los pulsos varía durante el ciclo eléctrico.
- Traza inferior: corriente por una fase del motor. La inductancia del motor se opone a los cambios bruscos de corriente. La corriente es más suave que la tensión conmutada, aunque siguen existiendo rizado y distorsión.
- Lea los ejes por separado. El intervalo de tiempo horizontal es común. La tensión y la corriente utilizan unidades y escalas verticales diferentes; no se pueden comparar las alturas de las curvas. La fase de la corriente depende de las condiciones de funcionamiento.
Los métodos de control responden de forma distinta a la carga.
El campo de un motor de cuatro polos gira a 900 rpm con 30 Hz. La velocidad real de un rotor de inducción depende también del deslizamiento; un rotor síncrono sigue el campo en funcionamiento síncrono.
El control sencillo de tensión/frecuencia y el control vectorial más avanzado tienen capacidades diferentes. Algunos variadores utilizan un encoder; otros estiman las condiciones pertinentes del motor a partir de mediciones eléctricas.
El cuadro de maniobra y el variador comparten la tarea.
El controlador solicita movimiento y coordina el recorrido. El variador controla el motor según sus órdenes y señales de realimentación. La secuencia del freno y las demás autorizaciones forman parte del sistema completo de control.
Un VFD no sustituye al freno mecánico ni a los sistemas de seguridad del ascensor. El funcionamiento adecuado depende del motor, la carga, la realimentación y el método de control configurado.
Una mirada más cercana
Por encima de la zona de velocidad base de un motor, los límites de tensión pueden exigir debilitamiento de campo y reducir el par disponible. Aumentar la frecuencia no garantiza par constante, velocidad ilimitada ni idoneidad para la maquinaria conectada.
Compruebe lo que ha entendido
¿La frecuencia de conmutación de un variador es la misma que la frecuencia eléctrica ordenada al motor?
Mostrar la explicación
No. El inversor puede conmutar muchas veces dentro de cada ciclo de la forma de onda fundamental de salida del motor.
Para seguir leyendo.
Lectura opcional para profundizar en esta lección.
- ABB: etapas de potencia y conmutación del variador (PDF) (Documento en inglés)
Lectura técnica: Guía 4, páginas impresas 14–15 (páginas 164–165 del PDF). Siga las etapas de conversión y el diagrama del inversor para relacionar la conmutación con el campo giratorio.
- Microchip: tensión conmutada y corriente del motor (PDF) (Documento en inglés)
AN984, página 3, distingue la tensión PWM del inversor de la corriente del devanado inductivo del motor. La página 5 separa la frecuencia de conmutación de la modulación sinusoidal.