La regulación de velocidad por conversión de frecuencia generalmente se refiere a un sistema electromecánico que incluye un motor de inducción, un convertidor de frecuencia, un controlador programable y otros dispositivos inteligentes, actuadores terminales y software de control, entre otros, conformando un sistema de regulación de velocidad de CA de lazo abierto o cerrado. Este tipo de sistema de control de velocidad está reemplazando a los sistemas tradicionales de control de velocidad mecánico y de CC, lo que mejora significativamente el grado de automatización mecánica y la eficiencia de producción, además de miniaturizar e insensibilizar cada vez más los equipos.
Si consideramos el consumo energético de todos los motores en aplicaciones industriales, aproximadamente el 70 % se utiliza en ventiladores y bombas. Los beneficios del ahorro energético y la reducción de emisiones en estas aplicaciones son evidentes: enormes ventajas económicas y efectos sociales sostenibles. Precisamente por este motivo, la regulación de velocidad mediante convertidor de frecuencia de motores de CA se utiliza ampliamente. Por ejemplo, en un aire acondicionado inverter, al bajar la temperatura programada, basta con controlar la velocidad del motor para disminuir la potencia de salida.
Además de ahorrar energía y ser fáciles de popularizar y aplicar, los motores asíncronos de velocidad variable ofrecen la ventaja de un arranque suave, sin necesidad de comprobar su rendimiento. El único problema clave que debe resolverse es mejorar la adaptabilidad del motor a señales de potencia no sinusoidales.
Principio de funcionamiento del convertidor de frecuencia
El convertidor de frecuencia que utilizamos adopta principalmente el modo CA-CC-CA (conversión de frecuencia VVVF o conversión de frecuencia con control vectorial). En primer lugar, la corriente alterna de frecuencia industrial se convierte en corriente continua mediante un rectificador, y luego la corriente continua se convierte en corriente alterna con frecuencia y voltaje controlables para alimentar el motor. El circuito del convertidor de frecuencia generalmente se compone de cuatro partes: rectificación, enlace de CC intermedio, inversor y control. La parte de rectificación es un rectificador trifásico no controlado, la parte del inversor es un inversor trifásico con IGBT, y la salida es una forma de onda PWM, y el enlace de CC intermedio realiza filtrado, almacenamiento de energía de CC y amortiguación de potencia reactiva.
El control de frecuencia se ha convertido en el método de control de velocidad predominante, ampliamente utilizado en la transmisión continua en diversas industrias. En particular, con la creciente aplicación de convertidores de frecuencia en el control industrial, el uso de motores de frecuencia variable se ha generalizado. Se puede afirmar que, debido a la superioridad de los motores de frecuencia variable sobre los motores convencionales en el control de frecuencia, es común encontrar motores de frecuencia variable en cualquier entorno donde se utilicen convertidores de frecuencia.
La prueba de motores de frecuencia variable generalmente requiere alimentación mediante un convertidor de frecuencia. Dado que la frecuencia de salida del convertidor de frecuencia tiene un amplio rango de variación y la onda PWM de salida contiene armónicos abundantes, el transformador y el medidor de potencia tradicionales ya no satisfacen las necesidades de medición de la prueba. Se utilizan analizadores de potencia de conversión de frecuencia y transmisores de potencia de conversión de frecuencia, entre otros.
El banco de pruebas estandarizado para motores es un nuevo sistema de ensayo implementado en el marco del plan de mejora de la eficiencia energética de los motores, en respuesta al ahorro energético y la reducción de emisiones. Este banco estandariza e instrumenta el complejo sistema, mejora su fiabilidad, simplifica la instalación y la puesta a punto, y reduce su coste.
Características especiales del motor de conversión de frecuencia
Diseño de aumento de temperatura de clase B, fabricación de aislamiento de clase F. El uso de materiales aislantes de polímero y el proceso de fabricación de barniz impregnado a presión al vacío, junto con el uso de una estructura de aislamiento especial, hacen que el aislamiento del bobinado eléctrico soporte voltaje y resistencia mecánica, lo cual es suficiente para el funcionamiento a alta velocidad del motor y resistencia al impacto de corriente de alta frecuencia y voltaje del inversor. Daños al aislamiento.
El motor de frecuencia variable presenta un alto grado de equilibrio y un nivel de vibración de nivel R. La precisión de mecanizado de las piezas mecánicas es elevada y se utilizan rodamientos especiales de alta precisión, lo que permite su funcionamiento a alta velocidad.
El motor de frecuencia variable incorpora un sistema de ventilación forzada y disipación de calor. Todos los ventiladores axiales importados son ultrasilenciosos, de larga duración y generan un potente flujo de aire. Esto garantiza una disipación de calor eficaz del motor a cualquier velocidad y permite un funcionamiento prolongado, tanto a alta como a baja velocidad.
En comparación con los motores de frecuencia variable tradicionales, ofrece un rango de velocidad más amplio y una mayor calidad de diseño. Su diseño especial de campo magnético suprime aún más los armónicos magnéticos de alto orden, cumpliendo así con los indicadores de diseño de amplio rango, ahorro de energía y bajo nivel de ruido. Presenta un amplio rango de regulación de par y potencia constante, una regulación de velocidad estable y ausencia de fluctuaciones de par.
Presenta una buena compatibilidad de parámetros con diversos convertidores de frecuencia. En combinación con el control vectorial, permite el control de par máximo a velocidad cero, el control de par alto a baja frecuencia y el control de velocidad de alta precisión, el control de posición y el control de respuesta dinámica rápida.
Fecha de publicación: 5 de diciembre de 2023