8/16/2019 1.- Variadores de Frecuencia

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Variadores deFrecuencia

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¿Para que se utiliza el Variador de

Frecuencia ? 

El motor de corriente alterna, a pesar de ser unmotor robusto, de poco mantenimiento, liviano e idealpara la mayoría de las aplicaciones industriales, tiene

el inconveniente de ser un motor rígido en cuanto asu velocidad. a velocidad del motor asincrónicodepende de la forma constructiva del motor y de lafrecuencia de alimentación.

!omo la frecuencia de alimentación que entregan las!ompa"ías de electricidad es constante, la velocidadde los motores asincrónicos es constante, salvo quese varíe el n#mero de polos, el resbalamiento o lafrecuencia.

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¿Para que se utiliza el Variador de

Frecuencia ?

El método más eficiente de controlar la velocidad deun motor eléctrico es por medio de un variadorelectrónico de frecuencia. $o se requieren motores

especiales, son mucho más eficientes y tienenprecios cada ve% más competitivos.

El variador de frecuencia regula la frecuencia delvolta&e aplicado al motor, logrando modificar su

velocidad. 'in embargo, simultáneamente con elcambio de frecuencia, debe variarse el volta&eaplicado al motor para evitar la saturación del flu&omagnético con una elevación de la corriente queda"aría el motor.

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¿Como está compuesto un Variador

de Frecuencia ?

os variadores de frecuencia están compuestos por(

Etapa Rectificadora

Etapa Intermedia

Etapa Inversora o “Inverter”

Etapa de Control

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Etapa Rectificadora

!onvierte la tensión alterna en continua mediante

rectificadores de diodos, tiristores, etc. 'e usa en

esta etapa rectificadora un puente de diodos

rectificadores.

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Etapa Intermedia

)iltro para suavi%ar la tensión

rectificada y reducir la emisión de

armónicos. En la etapa intermedia

se usan condensadores y bobinas

para disminuir las armónicas yme&orar el factor de potencia. *ay

fabricantes que utili%an bobinas en

la línea en lugar del circuito

intermedio, pero tienen ladesventa&a de ocupar más espacio

y disminuir la eficiencia del

variador.

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Etapa Inversora o Inverter!

a frecuencia portadora

de los -/ se encuentra

entre 3 a 456*%. Una

portadora con alta

frecuencia reduce el ruido

ac#stico del motor pero

disminuye el rendimiento

del motor y la longitud

permisible del cable haciael motor. 7or otra parte,

los -/0s generan mayor

calor.

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Etapa de Control

 

Esta etapa controla los -/ para generar los pulsos

variables de tensión y frecuencia. 8 además controla

los parámetros e9ternos en general, etc. as se"ales

de control para arranque, parada y variación de

velocidad 1potenciómetro o se"ales e9ternas de

referencia2 estén aisladas galvánicamente para evitar

da"os en sensores o controles y evitar ruidos en laetapa de control.

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¿Qué utilizan los Variadores de

Frecuencia?

os variadores mas utili%ados utili%an modulación

7:; 1;odulación de +ncho de 7ulsos2.

Este tipo es capa% de controlar la magnitud y

frecuencia de la se"al de salida mediante la

modulación del ancho del pulso de los interruptores

del inversor. 7ara ello e9isten varios esquemas que

se encargan de producir volta&es de !+ con forma deonda seno y ba&o contenido de armónicos.

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Funcionamiento "ásico de un P#$

!on el propósito de obtener una se"al de volta&e a lasalida del inversor con la frecuencia deseada, se comparauna se"al de control senoidal a la frecuencia deseada conuna se"al de onda triangular. a frecuencia de la onda

triangular corresponde a la frecuencia de interrupción delinversor y por lo general se mantiene constante. afrecuencia de la se"al de control es conocida como lafrecuencia modulante, mientras que la frecuencia deinterrupción es conocida como frecuencia de acarreo. ase"al de control se utili%a para modular la ra%ón deservicio del interruptor. De lo anterior, se desprende queen la se"al de salida es inevitable la presencia dearmónicos y por tanto e9isten ciertas desviaciones de lase"al de onda seno seg#n nuestro interés.

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Estrate%ias de $odulaci&n

)undamentalmente, e9isten dos esquemas de controlpara el inversor(

PWM Controlado por Corriente

1!urrent !ontrolled 7:;2

PWM Controlado por Voltaje

1

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P#$ Controlado por Corriente

a idea de obtener un sistema trifásico con solo cuatro

interruptores procede del hecho de que si dos

corrientes de la carga, por e&emplo las corrientes i b e i c  

se controlan de manera senoidal y desfasadas 43=> la

tercera corriente i a  sería la suma de las dos corrientesanteriores cambiada de signo.

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P#$ Controlado por Volta'e

En este método, para que circule un sistema trifásico decorriente alterna en la carga utili%ando un inversor esnecesario que las tensiones de línea del inversor esténdesfasadas 5=?, y para ello, las funciones de modulación

que van a cumplir esta condición están tambiéndesfasadas 5=?.

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(plicaciones de los Variadores de

Frecuencia 

os variadores de frecuencia tienen sus principalesaplicaciones en los siguientes tipos de máquinas(

Transportadoras. !ontrolan y sincroni%an la velocidadde producción de acuerdo al tipo de producto que setransporta, para dosificar, para evitar ruidos y golpes entransporte de botellas y envases, para arrancarsuavemente y evitar la caída del producto que setransporta, etc.

Bombas ventiladores centr!f"#os.  !ontrolan el

caudal, uso en sistemas de presión constante yvolumen variable. En este caso se obtiene un granahorro de energía porque el consumo varía con el cubode la velocidad, o sea que para la mitad de la velocidad,el consumo es la octava parte de la nominal.

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(plicaciones de los Variadores de

Frecuencia

Bombas de despla$amiento positivo.  !ontrol de

caudal y dosificación con precisión, controlando la

velocidad. 7or e&emplo en bombas de tornillo,

bombas de engrana&es. 7ara transporte de pulpa de

fruta, pasta, concentrados mineros, aditivosquímicos, chocolates, miel, barro, etc.

%scensores elevadores. 7ara arranque y parada

suaves manteniendo la cupla del motor constante, y

diferentes velocidades para aplicaciones distintas. E&tr"soras.  'e obtiene una gran variación de

velocidades y control total de la cupla del motor.

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(plicaciones de los Variadores de

Frecuencia

Compresores de aire.  'e obtienen arranques

suaves con má9ima cupla y menor consumo de

energía en el arranque.

Po$os petroleros. 'e usan para bombas de

e9tracción con velocidades de acuerdo a las

necesidades del po%o.

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Industrias donde se utilizan

%"tomovil!sticas ( ;ontadoras de autos, montadorasde camiones, ómnibus, auto partes, tapi%ados,plásticos, radiadores, neumáticos, rectificadora demotores, etc.

Pl'sticos ( 7erfiles, poliestireno, telgopor, impresoras,batches, envases, &uguetes, muebles, bolsas, etc.

Papeleras ( 7apel, cartón, corrugados, ca&as, papelhigiénico, bobinas, bolsas, envases, etc.

C"eros ( !urtiembres, tintorerías, cuerinas, cal%ados,

ropas, etc. +"!micas ( aboratorios medicinales, pinturerías,

adhesivos, detergentes, &abones, e9plosivos, acrílicos,anilinas, insecticidas, fertili%antes, petroquímicas, etc.

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Industrias donde se utilizan

Petroleras ( 7etróleos, refinerías, lubricantes,

destilerías, etc.

Te&tiles ( /e&idos, tintorerías, lavaderos, hilanderías,

etc.

Madereras ( +serraderos, muebles, impregnadores,

laminados, tableros, terciados, etc.

Ca"c,o ( $eumáticos, gomas, láte9, etc.

-tras ( +eronáuticas, tabacaleras, vidrio, aguassanitarias, cerealeras, universidades, empresas de

ingeniería, minería, acerías, agropecuarias,

preparadores de vehículos de competición, etc.