Comparación entre tecnologías de variadores de frecuencia (2ª PARTE)

Ver 1ª PARTE

Diseño VSI

El variador VSI es muy similar al variador CSI en el sentido que usa una sección del convertidor SCR para regular el voltaje del bus DC. Su sección del inversor produce una salida en seis pasos, pero no es un regulador corriente como el variador CSI. Este variador se considera un regulador de voltaje y usa transistores, SCRs o gate turn off thyristors (GTOs) para generar una salida de frecuencia ajustable al motor.

VSIs tiene las siguientes ventajas.

·         Simplicidad básica en el diseño.

·         Aplicable a operaciones multimotor.

·         Operación no dependiente de la carga.

Términos a conocer:

• Cogging: Síntoma pulsante de un motor mientras opera a muy baja frecuencia, usualmente 2 a 6 Hz. El eje del motor jerks de forma rotacional.
• No regenerativo: Incapacidad de un variador para generar, o invertir, el flujo de potencia hacia atrás desde el motor.

Como con los otros tipos de variadores, hay desventajas.

• Gran generación armónica de potencia hacia la fuente de potencia.
• Pobre factor de potencia de entrada debido a la sección del convertidor del SCR.
• Pobre factor de potencia debido a la sección de un convertidor SCR.
• Cogging por debajo de 6 Hz debido a la salida de onda cuadrada

Variadores PWM de vector de flujo

La tecnología de variador PWM todavía se considera una tecnología nueva con nuevos dispositivos de conmutación y microprocesadores de 32 bit inteligentes. Los variadores AC han estado siempre limitados a aplicaciones de par normal mientras que las aplicaciones de bajas rpm y alto par han sido el dominio de los variadores DC. Esto ha cambiado recientemente con la introducción de un nuevo variador PWM, el variador de vector de flujo.

El variador de vector de flujo usa un método para controlar el par similar al de los sistemas de variadores DC, incluyendo un amplio rango de control de velocidad con respuesta rápida. El variador de vector de flujo tiene la misma sección de potencia que los variadores PWM, pero usan un sofisticado control de bucle cerrado desde el motor al microprocesador del variador. La posición del rotor del motor y la velocidad se controlan en tiempo real vía un resolver o codificador digital para determinar y controlar la velocidad actual del motor, par, y potencia producida.

Controlando la sección del inversor en respuesta a las condiciones de carga actuales en el motor en modo de tiempo real, puede obtenerse un control del par superior. La personalidad del motor debe ser programada o aprendida por el variador en orden de hacer funcionar los algoritmos de control del vector. En la mayoría de los casos, se requieren motores especiales debido a las demandas del par esperadas del motor.

Las ventajas de esta nueva tecnología de variador son las siguientes:

• Excelente control de velocidad del motor, par, y potencia.
• Rápida respuesta a cambios en carga, velocidad y comandos del par.
• Habilidad para proporcionar un par nominal 100 % a velocidad cero.
• Costes de mantenimiento más bajos comparados con los motores y variadores DC.

Como suele ser usual hay desventajas.

• Costes iniciales más altos en comparación con los variadores PWM estándar.
• Requiere motores especiales en la mayoría de los casos.
• Los parámetros de configuración del variador son complejos.

Mientras que la tecnología del vector de flujo ofrece un rendimiento superior para ciertas aplicaciones especiales bien servidas por variadores PWM estándar.

Entendiendo el VFD

Una minuciosa comprensión de cómo acoplar el VFD a la carga es la clave para una aplicación exitosa.

Cuando se aplica apropiadamente, el variador de frecuencia variable (VFD) es el controlador de motor más efectivo en la industria de hoy. Los VFDs son fiables, tienen flexibilidad de control, y ofrecen ahorro energético significativo.

Se usan en una gran variedad de aplicaciones por varios motivos. Por ejemplo, son los métodos más efectivos para ahorrar energía en aplicaciones de bombas y ventiladores; realzando las operaciones de proceso, particularmente donde se implica el control de flujo. El hundimiento del voltaje proporcionan capacidades de arranque suave, que decrecen las tensiones eléctricas en las caídas de voltajes de línea asociados con el arranque de los motores, especialmente cuando trabajan con cargas de inercia altas.

Para obtener una comprensión clara de la aplicación más apropiada y efectiva de los VFDs, primero debemos conocer la teoría básica de VFD.