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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.