Vfd
Aunque un variador de velocidad es una necesidad para muchos aspectos de la fabricación mundial, su uso es omnipresente en una amplia variedad de aplicaciones industriales. Veamos, pues, por qué puede ser necesario un variador de velocidad para realizar el control del motor y cómo su uso afecta a nuestro mundo.
Siempre que se requiere movimiento en la industria, desde la elevación de una carga pesada en un buque de carga hasta el giro de un ventilador, suele ser necesario un motor eléctrico. El movimiento de rotación se crea en el eje del motor, que suele convertirse en el movimiento lineal necesario para la mayoría de la maquinaria industrial mediante el acoplamiento con un mecanismo como un husillo de bolas.
Este es esencialmente el mismo principio que el funcionamiento de un sistema de piñón y cremallera. Un motor eléctrico puede encenderse y apagarse, pero sin el uso de equipos periféricos siempre funcionará al máximo de su capacidad, por lo que sólo proporcionará una única velocidad o par (la fuerza necesaria para hacer girar un objeto). Esto no es un problema para algunos propósitos, pero para que una cinta transportadora se detenga y arranque repetidamente o funcione a una velocidad deseada, o para que un ascensor disminuya gradualmente la velocidad y se detenga en un punto exacto, es necesario controlar el motor. Aquí es donde entra en juego un variador de velocidad.
Accionamientos de motor
En este libro blanco se analizan los fundamentos de las mediciones de CA, CC y potencia, así como un proceso de tres pasos para realizar mediciones de precisión de la potencia eléctrica y mecánica en diversos motores y sistemas de accionamiento de frecuencia variable (VFD). También se muestra cómo se utilizan estas mediciones para calcular la eficiencia energética de los sistemas de motores y accionamientos.
La energía es una de las partidas de mayor coste en una planta o instalación, y los motores suelen consumir la mayor parte de la energía de la planta, por lo que es vital asegurarse de que los motores funcionan de forma óptima. Las mediciones precisas de la potencia pueden ayudar a reducir el consumo de energía, ya que la medición es siempre el primer paso hacia un mejor rendimiento y también puede ayudar a prolongar la vida de un motor. Las pequeñas desalineaciones u otros problemas suelen ser invisibles a simple vista, y el más mínimo bamboleo en un eje puede afectar negativamente a la productividad y la calidad, e incluso acortar la vida útil del motor.
En este documento, hablaremos de los fundamentos de las mediciones de CA, CC y potencia, y de un proceso de cuatro pasos para realizar mediciones eléctricas y mecánicas de precisión en motores de accionamiento de velocidad variable y sistemas de accionamiento de frecuencia variable (VFD). También mostraremos cómo se utilizan estas mediciones para calcular la eficiencia energética de los motores de velocidad variable y los sistemas mecánicos de accionamiento de velocidad variable.
Controlador de velocidad del motor de corriente alterna
Un accionamiento de frecuencia variable (VFD) es un tipo de accionamiento de motor utilizado en sistemas de accionamiento electromecánico para controlar la velocidad y el par del motor de CA mediante la variación de la frecuencia de entrada del motor y, dependiendo de la topología, para controlar la variación de tensión o corriente asociada. [1] [2] [3] [4] [5] Los VFD también pueden denominarse “AFD” (accionamientos de frecuencia ajustable), “ASD” (accionamientos de velocidad ajustable), “VSD” (accionamientos de velocidad variable), “accionamientos de CA”, “microaccionamientos”, “accionamientos de inversor” o, simplemente, “accionamientos”.
Los VFD se utilizan en aplicaciones que van desde pequeños electrodomésticos hasta grandes compresores. Cada vez son más los usuarios finales que muestran un mayor interés por los sistemas de accionamiento eléctrico debido a las normas de emisión más estrictas y a la demanda de mayor fiabilidad y disponibilidad[6] Los sistemas que utilizan VFD pueden ser más eficientes que los que utilizan el control de estrangulamiento del flujo de fluido, como en los sistemas con bombas y el control de compuertas para los ventiladores[7]. Sin embargo, la penetración en el mercado mundial de todas las aplicaciones de los VFD es relativamente pequeña.
En las últimas cuatro décadas, la tecnología de la electrónica de potencia ha reducido el coste y el tamaño de los VFD y ha mejorado su rendimiento gracias a los avances en los dispositivos de conmutación de semiconductores, las topologías de accionamiento, las técnicas de simulación y control, y el hardware y software de control.
Accionamiento de frecuencia variable
Para las aplicaciones en las que se necesitan velocidades variables, se suele utilizar un motor de CA con inversor o motores de escobillas. Los motores de CC sin escobillas son una opción avanzada por su amplio rango de velocidades, su bajo calor y su funcionamiento sin mantenimiento. Los motores paso a paso ofrecen un alto par y un funcionamiento suave a baja velocidad.
La velocidad suele controlarse mediante una operación manual en el controlador o mediante un interruptor externo, o con un 0~10 VDC externo. Los sistemas de control de velocidad suelen utilizar reductores para aumentar el par de salida. Los tipos de engranajes van desde los rectos, los helicoidales o los hipoides, dependiendo de las demandas de par y de los presupuestos.
Los motores de CC sin escobillas utilizan imanes permanentes en el rotor y producen poco calor debido a su alta eficiencia, son más limpios y no necesitan mantenimiento porque no hay escobillas que reemplazar. Los motores de corriente continua sin escobillas ofrecen entre 80 y 4000 r/min con una curva de par plana que permite una velocidad constante con cargas variables.
Nuestro nuevo motor de CC sin escobillas permite la máxima eficiencia de diseño con una selección de controlador de entrada de CA. Diseñado para cumplir con una clasificación IP66, en pulgadas o métricas, ejes de engranajes de acero inoxidable, una conexión de cable de motor y una amplia variedad de potencias y tipos de engranajes se ofrecen para satisfacer las necesidades industriales.