¿Qué es un Variador de Frecuencia?

Un variador de frecuencia es un sistema formado por un motor, un controlador y un interfaz.

 

Elementos del Sistema:

Motores: Es el elemento que transforma la energía eléctrica en energía mecánica. Aunque se pueden usar algunos motores de corriente contínua (C.C.), lo normal es usar motores de  corriente alterna (C.A.) y dentro de esta categoría, los motores de inducción son los preferidos  y más económicos.

En los motores de C.A. la variación de la frecuencia es directamente proporcional a la variación del voltaje.

Ejemplo: un motor a 400V y 50Hz, si al reducirle la frecuencia a 25Hz, se reduce el voltaje automáticamente a 250V, estaríamos hablando de una relación constante V/Hz regulada bajo un valor constante de 8 V/Hz, en este caso. Hay que tener en cuenta otros ajustes de voltaje, pero nominalmente, la constante V/Hz es la regla general.

Controlador de dispositivo: Es el elemento al que comúnmente llamamos variador.

Los variadores se usan para regular la velocidad de rotación del motor. ¿Cómo lo hacen? Regulando la frecuencia del mismo, ya  que son directamente proporcionales:

RPM = 120 x Frecuencia (Hz)/Nº polos.

Esta fórmula es cierta para motores de corriente alterna síncronos. En motores de corriente alterna asíncronos se produce un desfase entre la velocidad del rotor “real” y “de salida”. A este desfase se le llama deslizamiento y es de un porcentaje muy bajo, en torno a un 5%.

Un ejemplo de este deslizamiento lo vemos cuando vamos a pedir un motor de 3000 rpm y vemos en la placa que es de 2950 rpm.

Elementos que componen un variador:

  • Un puente rectificador que convierte la C.A. en C.C. Es usualmente un puente trifásico de diodos.
  • Un filtro para suavizar la tensión rectificada y reducir la emisión de armónicos.
  • Un circuito inversor conmutado que convierte la corriente continua intermedia  en una señal quasi-senoidal de C.A.  Actualmente los transistores bipolares de puerta aislada (IGBTs-Isolate Gate Bipolar Transistors) son los usados en la mayoría de los circuitos inversores para generar pulsos controlados de tensión. Los equipos más modernos usan IGBTs inteligentes, que incorporan un microprocesador con todas las protecciones, sobreintensidad, sobrecorriente, sobretemperatura, cortocircuito, etc.

 

Interfaz: Es la conexión física y funcional entre el controlador y el elemento de programación. Generalmente el controlador se debe programar a través de un elemento externo, un operador digital o un PC, equipado con el programa correspondiente a ese variador. A través de este interfaz definimos la velocidad que queremos para nuestro dispositivo, la rampa de arranque y frenada del mismo, etc.

En una instalación más compleja, además podemos programar y conocer las entradas que necesitamos para decidir qué hacer con nuestro equipo en cada momento. Esto es, obtener un feed-back de la instalación.

Ejemplo: si una cinta de transporte de piezas debe transportar 1 ud/seg., dispondremos de una fotocélula o elemento detector que nos indique que están pasando piezas a esa velocidad, si pasan más despacio, el variador recibe la orden de un PLC de acelerar (aumentar frecuencia), si ocurre lo contrario, el PLC dará la orden de decelerar y el variador bajará frecuencia.

 

 Información y fotografías obtenidas de Wikipedia y FRAILE MORA, JESUS (2008). MÁQUINAS ELÉCTRICAS (6ª Edición). MCGRAW-HILL / INTERAMERICANA DE ESPAÑA, S.A

6 thoughts on “¿Qué es un Variador de Frecuencia?

  1. Al reducir la frecuencia y el voltaje, también disminuye el consumo del motor según he podido comprobar, mi preungunta es: ¿hay alguna forma de saber cómo varía la potencia de un motor cuando le variamos la frecuencia con un variador?

    • Hola Claudio,
      El variador tiene una relación directa voltaje-frecuencia, cuando baja la frecuencia, baja el voltaje. Hasta ahí bien, ahora viene la segunda parte. Si el motor es trifásico, que será lo más normal, existe una fórmula que relaciona el voltaje con la potencia:

      Potencia = (raíz de 3) x voltaje x intensidad x coseno del ángulo x rendimiento.

      Uf! Qué difícil se escribe!

      Coge la chapa de características del motor. En esa chapa te dan en voltaje (V), intensidad (I), potencia (P) y el cos a. Pongamos un ejemplo:
      V=380V, I=10A, cos a=0,85, rendimiento=0,8
      Potencia = 1,72.380.10.0,85.0,8= 4,5 kw

      Si en esta fórmula bajamos el voltaje a 200V, nos darán unos 2,4 kw.

      Espero haberte ayudado. Prueba con esto, si tienes más dudas, vuelve a escribirme.

      Un saludo
      Enrique

  2. Estimado Enrique,
    gracias por tu artículo.
    Pero honestamente, no entiendo, cuál es la novedad? que hace este variador de frecuencia diferente a los ofrecidos por OEMs desde hace tiempo atrás.
    Gracias, Cordial Saludo,

    • Hola Marco,
      El post no ofrece un variador especial. Sólo informa de como funciona un sistema de variación de frecuencia. Lo he tratado como sistema y no como unidad, esa es la diferencia. Podía haber hablado exclusivamente del variador de frecuencia.
      Gracias por leer y participar en el post.
      Un saludo

  3. Enrique, la verdad es que no me expliqué bien, yo la potencia la puedo calcular como bien dices una vez que tengo ya el consumo, con la formula que pones que es bastante exacta.
    Mi pregunta es si se pudiera conocer la potencia de un motor trifasico en funcion de la fecuencia de giro sin tener que medir el consumo del equipo funcionando, o sea para realizar una estimación previa al montaje que te permita evaluar el rendimiento de un motor en diferentes puntos de operación.

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