En esta ocasión, nuestro equipo de expertos en automatización industrial pone a vuestra disposición su conocimiento. Dedicamos nuestro artículo a repasar algunos de los conceptos básicos acerca del funcionamiento de los variadores de frecuencia.
También veremos en qué campos de aplicación son necesarios los variadores de frecuencia y expondremos algunos ejemplos de utilización.
Nuestro objetivo es arrojar luz, acerca de este tipo de equipos, a quienes están dando sus primeros pasos en el conocimiento de la mecatrónica.
Se trata de un componente electrónico, ubicado entre el motor y la fuente de tensión del equipo.
Su función es la de alimentar, regular y controlar un motor de corriente alterna.
Normalmente un variador de frecuencia es trifásico pero también puede ser monofásico.
Los variadores de frecuencia se basan en el principio que, un motor asíncrono, modifica su velocidad en función de la frecuencia aplicada. Por lo tanto, a mayor frecuencia mayor velocidad y viceversa.
Veamos con detalle la anatomía de un variador de frecuencia y su funcionamiento.
Fase 1: Rectificador
La gestión de la tensión continua es considerablemente más manejable que la tensión alterna, por ello, el convertidor pasa la corriente alterna recibida de la red y la convierte mediante un puente rectificador de diodos a corriente continua.
Fase 2: Suavizador
Después, mediante condensadores, se estabiliza la corriente CC creando una corriente continua más estable, para la entrada del inversor.
Fase 3: Inversor
El inversor pasa de la tensión continua a la tensión alterna necesaria para alimentar el motor, suministrando la frecuencia e intensidad óptima en cada momento, en función de lo programado y controlado por el circuito de control.
Los variadores de frecuencia se suelen clasificar por la potencia eléctrica suministrada en kW. Sin embargo, muchos motores se clasifican mediante la potencia en CV, por lo que es importante conocer la relación entre KV y CV:
1 kW = 1,3596 CV
Siguiendo lo anterior, si tenemos que alimentar un motor de 1 CV, necesitaremos como mínimo un variador de 0,75 kW. Y si tenemos un variador de 10 kW podemos alimentar un motor de como máximo 13,6 CV.
Como hemos visto, los variadores de frecuencia son equipos sencillos de utilizar, y programables, que permiten controlar fácilmente un motor de corriente alterna.
Además, posibilitan la modificación de los parámetros generales de un motor. De esta manera, se adquiere fácilmente un control total sobre el par, la velocidad y la intensidad del motor que controlan.
Su principio de funcionamiento reside en variar la tensión y la frecuencia de alimentación que se suministra al motor para conseguir el objetivo de regular la velocidad del mismo, sin pérdidas de par en ningún rango de velocidad.
Gracias a este equipo electrónico, la optimización del flujo garantiza que el motor conectado va a ser alimentado exactamente con el flujo necesario para el funcionamiento más eficiente.
Por lo anterior, una de las ventajas de los variadores de frecuencia más valoradas, es su capacidad para reducir el consumo de energía y, en consecuencia, minimizar los costes de servicio de la instalación hasta en un 60%.
Otra de las características de los variadores de frecuencia son:
Los campos de aplicación de los variadores de frecuencia son muchísimos. De hecho, se pueden utilizar siempre que sea necesario controlar un motor eléctrico de corriente alterna. Normalmente se utilizan en aplicaciones donde es necesario:
Ejemplo 1: Control de motores de un camino de rodillos reversible.
La principal función del variador de frecuencia en esta aplicación es mover pallets en una línea de enfardado con un reductor Wittenstein.
¿Cómo? Permitiendo la arrancada y parada suave de los rodillos a la vez que posibilitan invertir el sentido de giro de los mismos.
Ejemplo 2: Control de un motor ventilador para la aspiración que debe modificar el caudal en función del proceso.
El variador puede regular la velocidad del ventilador obteniendo el caudal necesario en cada momento y el consumo óptimo.
Ejemplo 3: Control de posición de un utillaje en dos posiciones para soldadura de ultrasonidos robotizada, con traslación por correa dentada y guías lineales THK.
El variador frena y acelera el motor permitiendo una parada precisa para la entrada de un enclavamiento mecánico.
Ejemplo 4: Control de un eje vertical que trabaja en dos posiciones fijas.
Este eje, fabricado en perfilería de aluminio, con un motor reductor Wittenstein y provisto de una salida piñón que transmite el movimiento a una cremallera, es controlado por el variador de frecuencia mediante una configuración diseñada para subir y bajar el manipulador de forma rápida y precisa.
Esperamos que esta entrada de blog os sea de utilidad. Para más información acerca de las diferentes soluciones de mecatrónica para procesos industriales, no dudéis en contactarnos.
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