Usuari:Mcapdevila/Variador de freqüència

Diagrama d'un sistema VFD

Un variador de freqüència (sigles VFD, del anglès: Variable Frequency Drive o bé AFD adjustable Frequency Drive ) és un sistema per al control de la velocitat rotacional d'un motor de corrent altern (AC) per mitjà del control de la freqüència d'alimentació subministrada al motor. Un variador de freqüència és un cas especial d'un variador de velocitat. Els variadors de freq. són també coneguts com a "drivers" de freqüència ajustable (AFD), "drivers" de CA, "microdrivers" o inversors. Atès que el voltatge és variat al mateix temps que la freqüència, de vegades són anomenats "drivers "VVVF (variador de voltatge variador de freqüència).

Principi de funcionament

Els dispositius variadors de freqüència operen sota el principi que la velocitat síncrona d'un motor de corrent altern (CA) està determinada per la freqüència de CA subministrada i el nombre de pols en el estàtor, d'acord amb la relació:

$RPM={{120\times f} \over {p}}$

On

RPM = Revolucions per minut

f = freqüència de subministrament CA (hertz)

p = Nombre de pols (adimensional)

Les quantitats de pols més freqüentment utilitzades en motors síncrons o en Motor asíncron són 2, 4, 6 i 8 pols que, seguint l'equació esmentada, resultarien en 3000 RPM, 1500 RPM, 1000 RPM i 750 RPM respectivament per a motors sincrònics únicament ia la freqüència de 50 Hz Depenent de la ubicació geogràfica funciona a 50Hz o 60Hz.

En els motors asíncrons les revolucions per minut són lleugerament menors, pel fet de ser asíncrones com indica el seu nom. En aquests es produeix un desfasament mínim entre la velocitat de rotació (RPM) del rotor (velocitat "real" o "de sortida") comparativament amb la quantitat de RPM's del camp magnètic (les quals si haguessin de complir l'equació abans esmentada tant en motors síncrons com en motors asíncrons) pel fet que només és atret pel camp magnètic exterior que l'avantatja sempre en velocitat (en cas contrari el motor deixaria de girar en els moments en què el pol arribés al camp magnètic)

Descripció del VFD

Petita unitat de variació de freqüència

Diagrama de Variador de freqüència amb Modulació per amplària d'impuls (PWM).

Un sistema de variador de freqüència (VFD) consisteix generalment en un motor de CA, un controlador i una interfície d'operador.

Motor del VFD

El motor usat en un sistema VFD és normalment un motor d'inducció trifàsic. Alguns tipus de motors monofàsics també es podrien usar, però normalment són preferit els motors de tres fases. Diversos tipus de motors síncrons ofereixen avantatges en algunes situacions, però els motors d'inducció són més apropiats per a la majoria de propòsits i són generalment l'elecció més econòmica. són usats habitualment motors dissenyats per treballar a velocitat fixa, però la millora dels dissenys de motors estàndard augmenta la fiabilitat i aconsegueix millor rendiment del VFD. (Variador de freqüència)

Controlador del VFD

El controlador de variació de freqüència està format per dispositius de conversió electrònics d'estat sòlid. El disseny habitual primer converteix l'energia d'entrada CA en CC usant un pont rectificador. L'energia intermèdia CC és convertida en un senyal quasi-sinusoïdal de CA usant un circuit inversor commutat. El rectificador és normalment un pont trifàsic de díodes, però també s'usen rectificadors controlatsde silici. Com que l'energia és convertida en contínua, moltes unitats accepten entrades tant monofàsiques com trifàsiques (actuant com un convertidor de fase , un variador de velocitat).

Tan aviat com van aparèixer els interruptors semiconductors es van introduir en els VFD, han estat aplicats per als inversors de totes les tensions que hi ha disponibles. Actualment, els transistors bipolars de porta aïllada (IGBT) s'utilitzen en la majoria de circuits inversors.

Les característiques d'un motor CA requereixen la variació proporcional del voltatge cada vegada que la freqüència és variada. Per exemple, si un motor està dissenyat per treballar a 460 volts a 60 Hz, el voltatge aplicat s'ha de reduir a 230 volts quan la freqüència és reduïda a 30 Hz Així la relació volts/hertzs ha de ser regulada en un valor constant (460/60 = 7.67 V/Hz en aquest cas). Per a un funcionament òptim, altres ajustos de voltatge són necessaris, però nominalment la constant és V/Hz per regla general. El mètode més nou i estès en noves aplicacions és el control de voltatge per PWM.

Vegeu també

• Motor elèctric

Bibliografia

• Que és un variador de freqüència (Anglès)
• FRAILE MORA, JESUS. Máquinas eléctricas. 6a edició. McGraw-Hill/Interamericana de España, SA, 2008. ISBN 978-84-481-6112-5.