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VARIADORES DE FRECUENCIA





Funcionamiento del variador

En la figura Nº 81 se muestra un variador de frecuencia y en figura Nº 82 las partes de un variador de frecuencia.



                                    Figura Nº 81: variador de frecuencia

   Figura Nº 82: partes de un variador de frecuencia.

        La figura Nº 82 permite ver en forma más clara los pasos de operación de un variador de frecuencia.

Los variadores de frecuencia más empleados son los PWM (Modulación de Ancho de Pulsos) que emplean en el circuito de entrada un puente de diodos rectificadores.

En el circuito intermedio existen condensadores y bobinas para disminuir el rizado del voltaje rectificado, además las bobinas ayudan a disminuir el contenido armónico de la corriente generada por el variador de frecuencia y por ende a mejorar el factor de potencia. Algunos fabricante emplean las bobinas de línea en lugar de las bobinas DC del circuito intermedio, pero tienen la desventaja de ocupar más espacio, generar una caída de tensión mayor y disminuir la eficiencia del variador.

La sección del inversor utiliza los IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) para convertir la tensión continua del circuito intermedio en una tensión de salida con frecuencia variable. Los IGBT envían pulsos de duración variable hacia el motor y como respuesta se obtiene una corriente casi senoidal. Los IGBT conmutan a una frecuencia entre 2 a 16kHz, llamada frecuencia portadora. Una frecuencia portadora alta reduce el ruido acústico del motor pero disminuye la eficiencia y la longitud permisible del cable hacia el motor. Además, los IGBT generan mayor calor a una frecuencia portadora más alta.

Los IGBT pueden generar altos picos de voltaje que son potencialmente perjudiciales para el motor. Estos picos se producen por el fenómeno de reflexión que duplica el voltaje del circuito DC. Cuando mayor es la longitud de los cables, mayor el efecto de reflexión. Estos picos originan perforaciones en el aislamiento del motor y gradualmente lo van destruyendo. Algunos fabricantes sólo permiten una longitud de 7m de cable hacia el motor. Para contrarrestar este efecto, se emplean las bobinas de motor, permitiendo en algunos casos una distancia de hasta 300m de cable al motor. Los nuevos IGBT de 3ra generación controlan mejor la generación de los pulsos de voltaje y por lo tanto el efecto de reflexión es menor.

Los variadores requieren de señales de control para su arranque, parada y variación de velocidad; así como enviar señales de referencia a otros dispositivos como PLC u otros variadores. Es importante que estas señales estén aisladas galvánicamente para evitar daños en los sensores o controles y así evitar la introducción de ruido en el sistema de control.

En resumen observando la figura Nº3 un variador de frecuencia consta de una red alterna de tres fases que alimenta la entrada la cual es rectificada a CC y filtrada por un filtro L-C. Este “Bus de CC” alimenta un puente inversor de tres fases, donde es convertida nuevamente a una forma de onda de CA de tres fases, pero a la tensión y frecuencia necesarias para que el motor funcione a la velocidad deseada.

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