Introducción
En un convertidor de frecuencia sistema de control, se conectan varios dispositivos al convertidor de frecuencia (también conocido como variador de frecuencia, inversor de frecuencia variable o variador VFD) para garantizar un rendimiento, una protección y un control óptimos del motor. Estos dispositivos trabajan conjuntamente para regular la velocidad, el par y la dirección del motor, proporcionando un funcionamiento eficaz y fiable en diversas aplicaciones industriales. Este artículo explora los componentes clave que suelen conectarse a un variador de velocidad en este tipo de sistemas.
Equipos de protección y conmutación
Interruptor automático
El disyuntor es un dispositivo de seguridad crítico que protege la convertidor de frecuencia y el sistema de control general de fallos eléctricos como cortocircuitos o sobrecargas. Situado aguas arriba del variador de frecuencia, el disyuntor garantiza la rápida interrupción de cualquier corriente anómala, evitando daños en el variador VFD y otros componentes conectados.
Electromagnético Contactor
Un contactor electromagnético es un interruptor accionado eléctricamente que se utiliza para controlar dispositivos eléctricos de alta potencia como motores, luces y calefactores. Funciona mediante un electroimán (bobina) que, cuando recibe corriente, tira de una armadura móvil para cerrar o abrir el circuito. Las piezas principales son la bobina, los contactos y la armadura. Cuando se aplica corriente a la bobina, se crea un campo magnético que mueve los contactos, permitiendo el paso de la corriente. Cuando la bobina se desenergiza, un muelle devuelve los contactos a su posición original, deteniendo el flujo de corriente. Se utiliza mucho en aplicaciones industriales para el control remoto de equipos eléctricos.
Equipos de protección y filtrado del lado de entrada
Entrada Reactor CA
Una reactancia de entrada de CA, también conocida como reactancia de línea, se conecta al lado de entrada del variador de frecuencia. Ayuda a reducir los armónicos generados por el variador de frecuencia, mejora el factor de potencia y limita las corrientes de irrupción. Esta reactancia es especialmente útil para mitigar los efectos negativos de las perturbaciones de alta frecuencia en la red eléctrica.
Filtro de armónicos de entrada
El filtro de armónicos de entrada está diseñado para minimizar la distorsión armónica causada por el variador de frecuencia en la fuente de alimentación. Al filtrar estos armónicos, el filtro garantiza el cumplimiento de las normas de red y reduce el riesgo de interferencias con otros equipos conectados a la misma fuente de alimentación.
Filtro EMC de entrada
Un filtro EMC (Compatibilidad Electromagnética) de entrada se utiliza para suprimir las interferencias electromagnéticas (EMI) generadas por el variador de frecuencia. Este filtro es crucial para garantizar que el variador VFD no interfiera con otros dispositivos electrónicos cercanos, manteniendo así un entorno estable y libre de interferencias.
Salida Equipos de protección lateral y filtrado
Filtro sinusoidal
El filtro de onda sinusoidal se instala en el lado de salida del convertidor de frecuencia para convertir la señal PWM (modulación por ancho de pulsos) en una onda sinusoidal casi perfecta. Este filtrado es esencial para aplicaciones que requieren largas tiradas de cable o cargas de motor sensibles, ya que reduce el calentamiento del motor, el ruido y las vibraciones.
Filtro Dv/Dt
Un filtro Dv/Dt es otro tipo de filtro de salida conectado al convertidor de frecuencia. Está diseñado específicamente para reducir la tasa de aumento de tensión (Dv/Dt) y limitar el pico de tensión que ven los devanados del motor. Esta protección es vital para los motores con largos tramos de cable o para los que funcionan en entornos con una elevada tensión Dv/Dt.
Salida Reactor CA
La reactancia de salida de CA está conectada entre el convertidor de frecuencia y el motor. Su función principal es reducir la tensión de pico del motor y la tasa de aumento de tensión (Dv/Dt), lo que protege el aislamiento del motor y prolonga su vida útil. También reduce el ruido del motor y contribuye a un funcionamiento más suave del mismo.
Equipos de frenado y retroalimentación de energía
Unidad de frenado
La unidad de frenado es un componente esencial para las aplicaciones que requieren una deceleración rápida del motor. Se conecta al bus de CC del variador de frecuencia y disipa la energía regenerativa producida durante el frenado a través de una resistencia de frenado externa, evitando la sobretensión en el bus de CC.
Resistencia de frenado
La resistencia de frenado trabaja conjuntamente con la unidad de frenado para disipar de forma segura la energía generada durante el proceso de frenado. Al convertir el exceso de energía eléctrica en calor, la resistencia de frenado garantiza que el variador de frecuencia pueda hacer frente a situaciones de frenado dinámico sin dañar el sistema.
DC Equipamiento lateral
Inductancia CC
Una reactancia de CC es un componente inductivo conectado en serie con el bus de CC del convertidor de frecuencia. Suaviza la tensión de CC filtrando las corrientes de ondulación y reduciendo los armónicos. Esto mejora el rendimiento y la eficiencia generales del variador de frecuencia y protege al variador de posibles tensiones eléctricas.
Dispositivo de ejecución
Motor
El motor es la carga primaria accionada por el variador de frecuencia. El variador de velocidad controla la velocidad, el par y la dirección del motor, lo que permite adaptar su funcionamiento a los distintos requisitos del proceso. La elección del motor y su correcta integración con el convertidor de frecuencia son fundamentales para lograr el rendimiento deseado del sistema.
Conclusión
En un sistema de control de convertidores de frecuencia, la integración de diversos dispositivos como disyuntores, reactancias, filtros, unidades de frenado y el propio motor garantiza que el sistema funcione de forma eficaz, segura y fiable. Cada componente desempeña un papel único en la protección y optimización del rendimiento del variador de frecuencia, lo que los hace indispensables en las aplicaciones industriales modernas.
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