Los variadores de frecuencia (VFD) trifásicos son componentes indispensables en entornos industriales y comerciales modernos, ya que ofrecen un control preciso sobre la velocidad del motor, el par y el rendimiento general. Como proveedor confiable de VFD trifásico, conozco bien las complejidades técnicas y las aplicaciones prácticas de estos extraordinarios dispositivos. Este blog tiene como objetivo desmitificar el funcionamiento de los VFD trifásicos y explicar cómo controlan eficazmente la velocidad del motor.
Comprensión de los conceptos básicos de los motores trifásicos y VFD
Antes de profundizar en cómo un VFD trifásico controla la velocidad del motor, es esencial comprender los principios rudimentarios de los motores trifásicos. Los motores trifásicos son un elemento básico en aplicaciones industriales debido a su alta eficiencia, confiabilidad y buen funcionamiento. Se basan en un campo magnético giratorio generado por tres corrientes alternas que están desfasadas 120 grados entre sí. La velocidad de un motor trifásico se rige por la frecuencia de la fuente de alimentación y el número de polos del motor, como lo describe la fórmula:
[n=\frac{120f}{p}]
Donde (n) es la velocidad síncrona del motor en revoluciones por minuto (RPM), (f) es la frecuencia de la fuente de alimentación en Hertz (Hz) y (p) es el número de polos del motor.
Un VFD trifásico, por otro lado, es un dispositivo electrónico que puede variar la frecuencia y el voltaje suministrado a un motor trifásico. Al ajustar estos parámetros, el VFD puede controlar la velocidad del motor en un amplio rango, proporcionando un alto nivel de flexibilidad y eficiencia.
Componentes de un VFD trifásico
Un VFD trifásico típico consta de tres secciones principales: el rectificador, el bus de CC y el inversor.
1. Rectificador
El rectificador es la sección frontal del VFD. Su función principal es convertir la energía CA trifásica entrante en energía CC. Esto se consigue mediante un conjunto de diodos o tiristores. En la mayoría de los VFD modernos, se suele utilizar un puente rectificador de diodos. El rectificador toma la corriente alterna, que tiene un voltaje y una dirección en constante cambio, y la convierte en una tensión continua pulsante.
2. Autobús de CC
El bus DC es una sección de filtrado y almacenamiento de energía. Suaviza el voltaje de CC pulsante producido por el rectificador en un voltaje de CC relativamente estable. Los condensadores se utilizan normalmente en el bus de CC para almacenar energía eléctrica y reducir la ondulación del voltaje. Este voltaje CC estable sirve como entrada para la siguiente etapa, el inversor.
3. Inversor
El inversor es el corazón del VFD cuando se trata de control de velocidad. Toma el voltaje de CC del bus de CC y lo convierte nuevamente en voltaje de CA trifásico. La clave aquí es que la frecuencia y el voltaje de la CA de salida se pueden ajustar con precisión. El inversor utiliza transistores bipolares de puerta aislada (IGBT) u otros dispositivos de conmutación de alta potencia para encender y apagar rápidamente el voltaje de CC, creando una forma de onda de CA equivalente con la frecuencia y el voltaje deseados.
Cómo un VFD trifásico controla la velocidad del motor
El control de velocidad de un motor trifásico mediante un VFD se basa principalmente en el principio de variar la frecuencia de la fuente de alimentación. Como se mencionó anteriormente, la velocidad síncrona de un motor trifásico es directamente proporcional a la frecuencia de la fuente de alimentación. Entonces, al alterar la frecuencia de salida del VFD, podemos cambiar la velocidad del motor.
Además de la frecuencia, el VFD también ajusta el voltaje de salida de acuerdo con la frecuencia para mantener una relación constante de voltios por hercio (V/Hz). Esto es crucial porque el campo magnético en el motor está determinado por la relación V/Hz. Si el voltaje es demasiado alto en relación con la frecuencia, el motor puede sobrecalentarse debido a un flujo magnético excesivo. Por el contrario, si el voltaje es demasiado bajo, es posible que el motor no tenga suficiente torque para funcionar correctamente.
Por ejemplo, cuando queremos reducir la velocidad del motor, el VFD disminuye la frecuencia de salida. Al mismo tiempo, reduce proporcionalmente el voltaje de salida para mantener constante la relación V/Hz. De esta manera, el motor puede funcionar eficientemente a una velocidad más baja con el par adecuado. De manera similar, al aumentar la velocidad del motor, el VFD aumenta la frecuencia y el voltaje de manera coordinada.
Funciones avanzadas de control de velocidad
Más allá del control de velocidad básico basado en frecuencia, los VFD trifásicos modernos ofrecen una gran cantidad de funciones avanzadas para mejorar el rendimiento y la eficiencia del motor.
Sensor - menos control vectorial
El control vectorial sin sensor es un algoritmo de control sofisticado utilizado en muchos VFD. Permite que el VFD controle el par y la velocidad del motor de forma independiente, incluso sin el uso de sensores de velocidad externos. Al analizar la corriente y el voltaje del motor, el VFD puede estimar la posición del rotor del motor y ajustar la salida en consecuencia. Esto da como resultado un control de velocidad más preciso, una mejor respuesta dinámica y una mayor eficiencia energética.
Cerrado - Control de bucle
En algunas aplicaciones donde se requiere una precisión extremadamente alta, se puede emplear un control de bucle cerrado. Esto implica el uso de un sensor de velocidad, como un codificador, para proporcionar retroalimentación al VFD. El VFD compara la velocidad real del motor con la velocidad establecida y realiza ajustes en tiempo real a la frecuencia y voltaje de salida para minimizar el error de velocidad. El control de circuito cerrado se utiliza comúnmente en aplicaciones como máquinas herramienta, robótica y sistemas transportadores.
Aplicaciones de los VFD trifásicos
Los VFD trifásicos encuentran aplicaciones en una amplia gama de industrias, desde la fabricación hasta los sistemas HVAC.
Manufactura Industrial
En las plantas de fabricación, los VFD se utilizan para controlar la velocidad de cintas transportadoras, bombas, ventiladores y máquinas herramienta. Al ajustar la velocidad del motor de acuerdo con los requisitos de producción, estos sistemas pueden operar de manera más eficiente, reducir el consumo de energía y mejorar la calidad del producto. Por ejemplo, una cinta transportadora puede ralentizarse durante el proceso de carga y descarga y luego acelerarse durante la fase de transporte.
Sistemas HVAC
Los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) suelen utilizar VFD trifásicos para controlar la velocidad de los ventiladores y las bombas. Esto permite que el sistema ajuste el flujo de aire y el flujo de agua de acuerdo con la demanda real, lo que resulta en importantes ahorros de energía. Por ejemplo, en un gran edificio de oficinas, el VFD puede ralentizar los ventiladores durante las horas de menor actividad, cuando el edificio está menos ocupado.
Recomendaciones de productos
Como proveedor de VFD trifásico, recomiendo diferentes productos según los diversos requisitos de la aplicación. Para aplicaciones con una demanda de energía de alrededor de 15 KW, nuestroVariador de frecuencia de 15 KWes una excelente elección. Ofrece un rendimiento confiable y funciones de control avanzadas a un precio competitivo.
Si busca controlar un motor monofásico, nuestroVariador de velocidad para motor monofásicoproporciona una solución rentable con una regulación de velocidad suave.
Además, disponemos de una gama deVFD de servicio normal y servicio pesadoDispositivos diseñados para satisfacer diferentes requisitos de carga. Ya sea que necesite un VFD para aplicaciones livianas o para uso industrial pesado, tenemos el producto adecuado para usted.
Conclusión
Los VFD trifásicos son herramientas potentes para controlar la velocidad del motor y ofrecen numerosos beneficios, como ahorro de energía, mayor eficiencia y control preciso. Al comprender cómo funcionan y sus funciones avanzadas, podrá tomar decisiones informadas al seleccionar un VFD para su aplicación específica. Ya sea que se dedique a la fabricación industrial, HVAC o cualquier otra industria que requiera control de velocidad del motor, nuestra empresa puede proporcionar VFD trifásicos de alta calidad para satisfacer sus necesidades.
Si está interesado en nuestros productos o tiene alguna pregunta sobre los VFD trifásicos, no dude en contactarnos para adquisición y negociación. Estamos comprometidos a brindarle las mejores soluciones y un excelente servicio al cliente.
Referencias
- Chapman, SJ (2012). Fundamentos de maquinaria eléctrica. McGraw-Hill.
- Bolton, W. (2016). Electrónica Industrial. Rutledge.