¿Cómo controla el VFD la velocidad del motor?

Cuando su sistema de bombas o ventiladores funciona a velocidad fija, el derroche de energía, el desgaste de los componentes y la pérdida de eficacia son inevitables. Esto se traduce en costes más elevados y en una menor vida útil de los equipos. A Unidad de frecuencia variable (VFD) ofrece un control preciso de la velocidad del motor, resolviendo todos estos problemas en un único dispositivo inteligente.

A Unidad de frecuencia variable (VFD)El variador de frecuencia, también conocido como convertidor de frecuencia o variador de velocidad (VSD), controla la velocidad del motor variando la frecuencia y la tensión de entrada. Esto permite un rendimiento eficiente y flexible de los motores de CA.

No se vaya todavía: conocer los variadores de frecuencia puede mejorar drásticamente la eficiencia, la longevidad y la rentabilidad de su sistema.

¿Cómo modifican la velocidad del motor los variadores de frecuencia?

Los variadores de frecuencia (VFD) controlan la velocidad del motor ajustando el frecuencia y tensión de la potencia eléctrica suministrada al motor. En un motor de CA de velocidad fija típica, la velocidad del motor está bloqueada a la frecuencia de alimentación, normalmente 50 Hz o 60 Hz. Esta velocidad fija hace que se desperdicie energía durante las operaciones de carga parcial.

A VFD o convertidor de frecuencia cambia la frecuencia de entrada del motor mediante un proceso denominado Modulación por ancho de pulsos (PWM). Conecta y desconecta rápidamente la alimentación mediante IGBT (transistores bipolares de puerta aislada)simulando una onda sinusoidal de frecuencia variable. El sitio mayor frecuencia de salidaEl mayor velocidad del motor; el bajar la frecuenciaEl más lento el motor. Al gestionar con precisión estas variables, los variadores de frecuencia ofrecen un control de la velocidad en tiempo real que se ajusta a la demanda de la carga, lo que aumenta drásticamente la eficiencia energética y la flexibilidad operativa.

¿Cuál es el principio básico de funcionamiento de los VFD?

El VFD funciona en tres etapas principales: Rectificador, Bus CCy Inversor.

• Etapa rectificadora: Convierte la corriente alterna de entrada en corriente continua. Para ello se suele utilizar un puente de diodos que permite que la corriente fluya en una sola dirección.
• Bus de CC (circuito intermedio): Almacena temporalmente la corriente continua convertida mediante condensadores. Esta etapa estabiliza las fluctuaciones de tensión y prepara la potencia para la inversión.
• Etapa inversora: Convierte la corriente continua en alterna mediante elementos de conmutación de alta velocidad (IGBT). La clave aquí es que esta salida de CA ya no es fija, sino que es una forma de onda sintetizada que varía en función de las condiciones. frecuencia y tensióncontrolado por PWM (modulación por ancho de pulsos) algoritmos.

En esencia, el inversor VFD imita una señal de CA variable, lo que permite al motor funcionar prácticamente a cualquier velocidad dentro de sus límites de diseño. Este método es más eficiente que el control mecánico y reduce significativamente el desgaste del motor.

¿Cómo aumentar la velocidad del motor con VFD?

Aumentar la velocidad del motor con un variador de frecuencia es, en principio, sencillo, pero requiere conocer los límites de diseño del motor.

• Aumentar la frecuencia de salida: Al elevar la frecuencia de salida por encima de la norma (por ejemplo, de 50 Hz a 60 Hz o más), un VFD (accionamiento de velocidad variable) puede aumentar la velocidad del motor. Sin embargo, esto sólo es aconsejable si el motor está preparado para ello.
• Garantizar el escalado de tensión: Para mantener el par cuando aumenta la frecuencia, la tensión también debe aumentar proporcionalmente. Esto se hace automáticamente en la mayoría de los variadores de frecuencia mediante voltios por hercio (V/f) modo de control.
• Consideraciones sobre el diseño del motor: No todos los motores están diseñados para funcionar por encima de su velocidad nominal. El funcionamiento de un motor estándar a frecuencias más altas puede provocar sobrecalentamiento, tensión mecánica y reducción de la vida útil. Utilice motores inverter para obtener mejores resultados.
• Evitar la sobrevelocidad en cargas sin reductor: En algunas aplicaciones, como las bombas centrífugas, el exceso de velocidad puede provocar cavitación o vibraciones mecánicas. Consulte siempre al fabricante de su motor antes de hacerlo funcionar por encima de la velocidad nominal con un variador de frecuencia.

Si se utiliza correctamente, aumentar la velocidad con un variador de frecuencia permite una mayor flexibilidad del proceso y tiempos de ciclo más cortos sin cambios mecánicos.

Ventajas adicionales del uso de variadores de frecuencia

Además del control de velocidad, los VFD aportan múltiples ventajas de rendimiento:

• Ahorro de energía: Especialmente en cargas de par variable como bombas y ventiladores, reducir la velocidad en 20% puede ahorrar hasta 50% de energía.
• Arranque/parada suave: Los variadores de frecuencia evitan la elevada corriente de irrupción que se observa en el arranque directo en línea, lo que prolonga la vida útil del motor y de los componentes mecánicos.
• Control remoto y automatizado: Avanzado variadores de frecuencia admiten la integración de PLC, E/S remotas y retroalimentación de sensores para un control inteligente.
• Funciones de protección: Los variadores de frecuencia ofrecen protección integrada, como alarmas de sobrecarga, subtensión, pérdida de fase y temperatura.

Estas son las razones por las que los variadores de frecuencia son esenciales en los sistemas industriales modernos de todo el mundo, desde la agricultura y la climatización hasta la fabricación y la minería.

Cuándo elegir VFD frente a control de tensión

Aunque los VFD predominan en los sistemas trifásicos, el control de tensión con realimentación se utiliza ocasionalmente en motores de CA monofásicos de bajo coste. Este método ajusta la tensión para influir en la velocidad y utiliza la realimentación (por ejemplo, un tacogenerador) para mantener la estabilidad.

Sin embargo, este método presenta claros inconvenientes:

Velocidad limitada

Riesgo de calado del motor a baja tensión

Control impreciso de la velocidad sin retroalimentación sofisticada

Menos adecuado para aplicaciones de alto par

Por lo tanto, para la mayoría de las aplicaciones industriales, agrícolas o de bombeo solar...un variador de frecuencia (VFD) o variador de velocidad (VSD) es la opción más robusta y escalable.

Comprender cómo un Variador de frecuencia controla la velocidad del motor permite a profesionales como usted tomar decisiones estratégicas con conocimiento de causa. Ya sea para optimizar el uso de la energía, proteger el motor o aumentar la flexibilidad del proceso, un variador de frecuencia ofrece un rendimiento y un retorno de la inversión inigualables.

En USFULLOfrecemos variadores de frecuencia e inversores de bombeo solar personalizables y de alta calidad adaptados a las necesidades específicas de su sistema. Tanto si se trata de un sistema de agua solar remoto como de un transportador industrial, nuestros variador de frecuencia están respaldadas por la asistencia de expertos y certificaciones mundiales.