¿Qué es un variador de frecuencia?

El motor de frecuencia variable (VFD) es un dispositivo electrónico de potencia utilizado para controlar la velocidad y el par de los motores CA.Se consigue un ajuste preciso de la velocidad de funcionamiento del motor mediante el cambio de la frecuencia y el voltaje de la entrada de energía para el motorLos convertidores de frecuencia se utilizan ampliamente en la automatización industrial, el control de edificios, la gestión de la energía y otros campos, y son un componente central indispensable en los sistemas de accionamiento de motores modernos.

I. Principio de funcionamiento de un VFD

Un VFD se compone principalmente de cuatro partes: un rectificador, un bus de CC, un inversor y un controlador:

1. RectificadorConvierte la energía AC entrante en energía CC.
2. Autobús de corriente continua: Filtra y almacena la potencia de CC rectificada, proporcionando un voltaje DC estable.
3. Las demás máquinas: Convierte la energía de CC de nuevo en energía de CA con frecuencia y voltaje ajustables, suministrándola al motor.
4. El controlador: Ajusta la frecuencia de salida y el voltaje del inversor en función de las señales de control para lograr un control preciso del motor.

Principio básico: Según la fórmula de velocidad del motor$No=\genfrac{}{}{0ex}{}{120f}{p}\times (1-\; ¿Qué\; pasa?el)$(donde$No$es la velocidad,$f$es la frecuencia de alimentación,$p$es el número de pares de polos, y$el$es deslizamiento), un VFD cambia la frecuencia de alimentación$f$para alterar la velocidad del motor.

II. Principales funciones de un VFD

1. Control de velocidad: Permite la regulación de la velocidad sin pasos del motor para satisfacer diferentes requisitos de velocidad en diferentes condiciones de funcionamiento.
2. Ahorro de energía: Ajusta la velocidad del motor en función de la demanda de carga, evitando la ineficiencia de "sobreespecificación" y reduciendo el consumo de energía.
3. Función de arranque suave: Limita la corriente de entrada, reduciendo el choque a la red eléctrica y a los equipos mecánicos y prolongando la vida útil de los equipos.
4. Funciones de protección: Incluye sobrecarga, sobrevoltaje, subvoltaje, sobrecorriente y protección contra cortocircuito para mejorar la fiabilidad del sistema.
5. Mejora de la calidad del proceso: Mejora la calidad de los productos en industrias que requieren un control preciso de la velocidad, como los textiles, la fabricación de papel y la impresión.

III. Aplicaciones de los VFD

1. Automatización industrial: Se utiliza para el control de velocidad de transportadores, ventiladores, bombas, compresores y otros equipos.
2. Control del edificio: Aplicado en el control de eficiencia energética de sistemas HVAC, sistemas de suministro de agua y drenaje, ascensores, etc.
3. Gestión de la energía: Se utiliza para la regulación y optimización de la energía en sistemas de energía renovable como la energía eólica y solar.
4. Transporte: Aplicado en el control de la transmisión del motor para vehículos eléctricos y transporte ferroviario.
5. Fabricación de máquinas: Se utiliza en máquinas CNC, máquinas de moldeo por inyección, máquinas de embalaje, etc., para lograr un control preciso de la velocidad y el par.

IV. Ventajas de los VFD

1. Ahorros de energía significativos: Especialmente eficaz para reducir el consumo de energía de las cargas de ventilador y bomba mediante la regulación de la velocidad.
2. Prolongación de la vida útil del equipo: Las funciones de arranque suave y regulación de la velocidad reducen el choque mecánico y el desgaste.
3. Operación fácil: Los VFD modernos cuentan con interfaces fáciles de usar y puertos de comunicación para una configuración conveniente de parámetros y monitorización remota.
4. Una gran capacidad de adaptación: Apto para diversos tipos y potencias de motores, satisfaciendo diversas necesidades de aplicación.

V. Clasificación de los VFD

1. Por potencia de entrada:
   • VFD de entrada de fase única: Adecuado para motores de baja potencia, con entrada de CA monofásica.
   • VFD de entrada de tres fases: Apto para motores de potencia media a alta, con entrada de CA de tres fases.
2. Por tensión de salida:
   • VFD de par constante: La tensión de salida es proporcional a la frecuencia, adecuada para cargas de par constante.
   • VFD de potencia constante: La tensión de salida se mantiene constante a altas frecuencias, adecuada para cargas de potencia constantes.
3. Por método de control:
   • VFD de control V/F: Regula la velocidad del motor ajustando la relación entre voltaje y frecuencia, con una estructura simple y bajo costo.
   • VFD de control de vectores: Basado en el modelo matemático del motor, logra un control desacoplado del par y del flujo, con un buen rendimiento dinámico.
   • VFD de control directo del par: Controla directamente el par y el flujo del motor, con una respuesta rápida y una alta precisión de control.

VI. Consideraciones relativas a la selección y el uso de los VFD

1. Criterios de selección:
   • Compatibilidad de poder: La potencia nominal del VFD debe ser ligeramente superior a la del motor.
   • Nivel de tensión: La tensión de salida del VFD debe coincidir con la tensión nominal del motor.
   • Método de control: Elegir un método de control adecuado basado en las características de la carga.
   • Requisitos medioambientales: Considere el entorno de instalación del VFD, como la temperatura, la humedad y la altitud.
2. Consideraciones de uso:
   • Un fundamento adecuado: Asegurar una puesta a tierra fiable del VFD para evitar fugas e interferencias.
   • Medidas de enfriamiento: El VFD genera calor durante el funcionamiento, lo que requiere una buena ventilación y refrigeración.
   • Compatibilidad electromagnética: El VFD puede generar interferencias electromagnéticas que requieren medidas de blindaje y filtración.
   • Mantenimiento: Inspeccione regularmente el estado de funcionamiento del VFD, limpie el polvo y compruebe si hay conexiones sueltas.

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