Fecha: 20/03/2023.
En la actualidad, se estima que entre el 60% y el 70% de la energía eléctrica que se produce es consumida por los motores eléctricos, siendo el motor de inducción el más empleado por su simplicidad, fiabilidad, bajo coste y buen rendimiento.
Antiguamente, el motor de inducción era considerado como una máquina de velocidad constante y no era posible conseguir rangos de variaciones de velocidad de forma continua de una forma simple y barata. Con la llegada de los elementos de electrónica de potencia, fue posible lograr fuentes de alimentación polifásicas de frecuencia variable y comenzó entonces un gran desarrollo en el campo del control de velocidad por cambio de frecuencia.
Hoy en día, los variadores de frecuencia se han convertido en una pieza clave en los procesos industriales, puesto que su evolución ha hecho que se adapten muy bien a las necesidades de la carga, mejorando el desempeño de los motores eléctricos y ofreciendo funciones avanzadas que ayudan a conocer mejor la información de los parámetros del motor y transmitirla al resto del sistema. También empiezan a cobrar mucha importancia en las instalaciones del sector terciario, jugando un papel fundamental en la eficiencia energética de los edificios y, por lo tanto, en el ahorro económico de la instalación.
En este artículo técnico, Chint Electrics muestra una visión general de las posibilidades que nos ofrece un variador de frecuencia de uso general, así como los beneficios que nos aportan estos equipos y las prestaciones que nos ofrecen para adaptarse a las condiciones de trabajo de cada aplicación.
LA FUNCIÓN DEL VARIADOR DE FRECUENCIA
La función principal de un variador de frecuencia es controlar la velocidad, el par motor y la potencia en los motores eléctricos de corriente alterna.
Un motor de inducción conectado directamente a la red eléctrica no puede regular ninguno de estos parámetros por sí solo, ya que la velocidad de giro depende directamente de la frecuencia de red y tanto el par como la potencia dependen de la tensión de la línea eléctrica.
En Europa la frecuencia de la red suele ser un valor fijo de 50 Hz y las tensiones de línea pueden variar según la tipología de la red, pero en cualquier caso también son valores fijos. En España, el valor más habitual de tensión es 230/400 V en redes trifásicas con neutro.
El variador de frecuencia es el elemento encargado de convertir tanto la frecuencia como la tensión en la entrada del motor, para conseguir regular todos estos parámetros.
El circuito equivalente de un variador de frecuencia se divide en tres etapas principales:
1ª etapa: rectificador en la entrada del variador, compuesta por puentes de diodos, para convertir la señal de CA a CC.
2ª etapa: filtrado mediante condensadores, para suavizar la forma de onda y conseguir una señal CC limpia.
3ª etapa: inversión en la salida del variador, compuesta por transistores IGBT, para convertir la señal de CC a CA.
BENEFICIOS TÉCNICOS Y ECONÓMICOS
Controlar un motor de inducción con un variador de frecuencia nos aporta una serie de beneficios, tanto en la optimización de la instalación del sistema, como en térmicos económicos.
Normalmente, es el ahorro energético y económico el atributo que más se destaca cuando se piensa en la solución con variadores de frecuencia, pero hoy en día estos equipos nos aportan una serie de funciones y prestaciones que hacen que esté lejos de ser el único.
Estas son las prestaciones que, en general, podemos destacar de un variador de frecuencia:
- Control de la velocidad y del par: la capacidad de actuar en un dominio de frecuencias y del par motor de forma precisa resulta en una optimización de los procesos industriales.
- Arranques y paradas suaves: se consigue eliminar las sacudidas mecánicas que pueden producirse en los arranques y paradas, prolongando así la vida útil del motor y del sistema mecánico.
- Inversiones de giro: los variadores consiguen realizar esta función, sin necesidad de incorporar otros elementos adicionales como contactores, reduciendo el espacio en los cuadros eléctricos y los tiempos de montaje.
- Funciones de protección: actualmente los variadores incluyen varias funciones de protección que evitan la necesidad de incluir elementos adicionales en la línea, como relés térmicos o relés de protección de fases.
