VARIADORES DE FRECUENCIA
Hasta ahora, los componentes electrónicos de potencia en juego son pocos
los diodos, que nos permiten rectificar la CA, para obtener corrientes de frenado, o los tiristores, que son diodos controlados: una tensión define el punto en el cual conducen, o no. la regulación de tensión se hace solo "recortando" una fase parcialmente, no dejándola llegar a su valor sinusoidal máximo.
El desarrollo de los IGBT, transistores de carateristicas especiales, donde como en los Fet es una tensión y no una corriente lo que controla
la conducción emisor colector, pero a frecuencias de hasta 20Khz, nos hace posible ingresar en una nueva etapa en los sistemas de tracción: el control de frecuencia. Asi surgen los Inverter, Inversores, Convertidores o Varidores de frecuencia o VVVF (variable voltage, variable frequency).
Un motor asincronico de CA, gira resbalando de su frecuencia nominal, dentro del campo del estator, con un elevado torque de respuesta, ya que a mayor carga, aumenta el resbalamiento y por consiguiente el motor tratara de volver a equilibrarse en su velocidad de rotación asincronica, elevando su consumo de corriente.
Pero, y si pudiéramos hacer que la frecuencia variara? el motor tendría un comportamiento igualmente noble a las exigencias con un torque constante a diferentes velocidades, si somos capaces de mantener la relacion V/f constante, tensión y frecuencia...
Un variador de frecuencia (VF) esta compuesto de tres etapas, la primera solo es un rectificador trifasico, donde un contactor interno suele habilitar las fases a un banco de diodos de onda completa, que la rectificaran de 3x380VCA a un nivel de unos 600VCC, con un filtrado de un banco de capacitores, del cual se alimentaran los IGBT, para conforman 3 fases variables en tensión y frecuencia, no referidas a tierra. estos , trabajando a una frecuencia predeterminada llamada portadora (CARRIER) de 8 ,10 o 20 KHZ, "dibujaran" una sinusoide conmutando por pares la tension del DC LINK, siendo el resultado de la envolvente una fase controlada en tensión y frecuencia. coordinado esto por cada modulo de fase, obtendremos tres fases VVVF (variable voltage, variable frequency) necesarias para hacer girar nuestro motor de tracción.
este campo giratorio de nuestra red de FEM propia, llevara al motor suavemente de velocidad 0 a nominal.
al llegar el momento de desacelerar, comienza a funcionar una 3er etapa: el modulo de frenado, conformado por un transistor de potencia y un banco de resistencias, conectadas al DC LINK.
Que ocurre durante estos cambios de velocidad?
un motor al arrastrar una carga en una aceleración, resbalara mas aun del campo, consumiendo energía del DC-link, el cual bajara su tensión en función de la exigencia. por el contrario, al desacelerar, el rotor girara mas rápido que el campo del motor, el cual se comportara como un generador, convirtiendo la energia cinética del frenado en electricidad que volverá al VF. el DC LINK elevara entonces su tensión, que no debe superar los 700 VCC, para ello comenzara a conducir el transistor de frenado llevado a esa energia a quemarse en el banco de resistencias, sopladas por ventiladores.
en un ascensor las condiciones de carga varían, y con cabina vacía, subiendo, tendremos poco consumo y elevación de la tensión en DC_LINK, y al revés con cabina bajando vacía, arrastrando el contrapeso, resbalamiento nominal y baja en el link debido a las exigencias de energía de los IGBT para traccionar el contrapeso
todo estos sistemas se integran en un conjunto VF que incluye un sistema de control microporcesado, una interfase de programacion , y diferentes métodos de control externo, que pueden ser por señales de tipo contacto o tensiones, definiendo velocidades prefijadas, referencias de velocidad a través de niveles de tension o frecuencia, o controles mas sofisticados y bidireccionales via Bus tipo CAN por ejemplo.
si agregamos un encoder que informe de la velocidad real del motor, tendremos en VF operando en CLOSED LOOP, realimentado y mucho mas eficaz y preciso en nuestra curva de viaje y respuesta a las variaciones de velocidad y cargas. sino, un simple OPEN LOOP, pero siempre superior a cualquiera de los otros métodos anteriores de tracción
Recordemos que con un dos velocidades de CA obteníamos una relacion 4 a 1 entre nominal y nivelación, cuando con esto podemos contar con relaciones mas optimas de 10 a 1 o incluso 20 a 1, es decir 60 hz y 3 hz, por ejemplo, con torque constante y elevada precisión de parada, acompañados de mejor aprovechamiento de la energía y escasas perdidas por calor, equipos mas silenciosos y pequeños,argumentos validos para convencer a un cliente de mandar su elevador al museo
ATENCION, LA TENSION INTERNA DENTRO DE UN VARIADOR ES EXTREMADAMENTE PELIGROSA, IGUAL INCLUSO DENTRO DEL DE UN OPERADOR DE PUERTAS, POR ELLO EL FABRICANTE NOS SUELE PONER UN TESTIGO LUMINOSO. UNA VEZ CORTADA LA CORRIENTE HAY QUE ESPERAR UN TIEMPO INDICADO POR MANUAL, AL MENOS 5 MINUTOS, ANTES DE MANIPULAR LAS PARTES INTERNAS, IGUALMENTE ES NECESARIO COMPROBAR VIA TESTER LA TENSION Y DEBIDA DESCARGA DEL EQUIPO. LA MANIPULACION DE VARIADORES SOLO DEBE HACERSE POR PERSONAL IDONEO CON EXPERIENCIA Y CAPACITACION DEBIDA. Y CON UNA CAUSA JUSTIFICADA DE DIAGNOSTICO O MANTENIMIENTO
Saludos a todos los CFA
