¿Qué es un variador de frecuencia?

Es un dispositivo electrónico utilizado para controlar la velocidad y el par de un motor eléctrico de corriente alterna (AC). Funciona modificando la frecuencia de alimentación suministrada al motor, lo que a su vez afecta su velocidad de rotación.
El variador de frecuencia toma una alimentación de corriente alterna de una fuente de energía y la convierte en una señal de corriente alterna de frecuencia variable mediante la modulación de ancho de pulso.
Además de controlar la velocidad, los variadores de frecuencia también pueden proporcionar otras funciones importantes, como el arranque suave, el frenado regenerativo y la protección del motor. Al ajustar la frecuencia y el voltaje de salida, se puede lograr un control preciso de la velocidad del motor, lo que los hace muy útiles en una amplia variedad de aplicaciones industriales.
Los variadores de frecuencia se utilizan comúnmente en industrias donde se requiere un control preciso de la velocidad de los motores eléctricos.

La tensión del bus de CC

Conectamos el  osciloscopio para medir la tensión del búfer en CC negativa y positiva. Se mide la tensión absoluta con acoplamiento de entrada de CA o CC .

Como interpretar las medidas del bus de CC:

La tensión del bus de CC está relacionada con la tensión de pico de la entrada principal.

• El controlador del motor se dispara con un valor de tensión de CC demasiado bajo . Entonces,  la tensión de entrada principal probablemente sea demasiado baja o la onda senoidal de entrada quizás presente distorsión por achatamiento de los máximos de amplitud.
• Si los máximos de ondulación se repeten de manera diferente, puede indicar que uno de los diodos del rectificador está dañado.
• Las tensiones de ondulación que superan los 40 V pueden ser por un funcionamiento incorrecto de los condensadores.

La tensión y el desequilibrio

Usando un osciloscopio con una función V PWM conectado entre los tres terminales del motor

• Se comparan las lecturas del osciloscopio con los valores de pantalla del controlador del motor.
• La caída de tensión entre la unidad y los terminales del motor no debe exceder el 3 %.
• Un desequilibrio mayor al 2 % es fuente de problemas.
• Se utiliza un osciloscopio multicanal para comprobar el desequilibrio de la tensión del motor en las tres fases de salida.
• Se mide la tensión en cada terminal y registre cada tensión medida para utilizarla en el siguiente paso.
• Mida el desequilibrio de la tensión a plena carga.

Reflejos de salida

Los reflejos se producen como resultado de una discrepancia en la impedancia o un cambio en la ruta de transmisión de corriente. En un circuito de variador de velocidad, el pico de reflexión podría ser tan alto como el nivel de tensión del bus de CC.

El reflejo por sí mismo se manifiesta como picos en una pantalla de osciloscopio en una amplio rango de formas de onda, amplitudes y duraciones. Como regla general, los reflejos o transitorios de >50 % de la tensión nominal son una fuente de problemas.

Una posible solución incluye reducir los conductores entre el motor y el inversor. Otra solución es aumentar la categoría de cableado, lo que reduce la impedancia o el cambio a motores con especificaciones para inversor con un valor de aislamiento superior a 1.600 V o más, de modo que sea capaz de soportar los transitorios.

La mayoría de los reflejos los genera un cambio rápido de tensión de CC por los IGBT (dV/dt). El IGBT es un elemento del controlador que funciona como un interruptor muy rápido de encendido/apagado. El IGBT genera una tensión de CC como una señal de PVM en una carga inductiva. Esto provoca tensiones inductivas muy elevadas durante un breve periodo (conmutación), que también se conoce como dV/dt.

El IGBT posee un diodo con rueda libre integrada para compensar esto. Sin embargo, los transitorios están visibles cuando está encendida la configuración de “detección de fallos” del osciloscopio.

Desequilibrio de la corriente

Para medir el consumo de corriente en cada terminal se utiliza osciloscopio con una pinza amperimétrica en los tres terminales de salida del controlador del motor de forma independiente.

El desequilibrio de la corriente de los motores trifásicos no debe superar el 10 %.  Por cada 1 % de desequilibrio de la tensión, el desequilibrio de la corriente del motor será de entre un 3 y un 4 %.

El desequilibrio de la corriente excesivo podría indicar un cortocircuito en las bobinas del motor o un cortocircuito en las fases a tierra.

El desequilibrio de la tensión tendrá como resultado un desequilibrio de la corriente.

Voltios/hercios

La relación tensión-frecuencia se mantiene constante da como resultado una torsión constante.

La torsión descenderá por encima de la frecuencia nominal de 60 Hz, la tensión dejará de aumentar y

La tensión y la frecuencia en aplicaciones de torsión constante con potencia de motor variable se pueden medir de manera sencilla para verificar la programación del controlador y el funcionamiento del motor adecuados.

Configuración de la conexión de la entrada del osciloscopio para medir la tensión de salida y conexión de una pinza amperimétrica para medir la frecuencia de salida.

Tenga en cuenta los picos de tensión en el borde de fuga de esta señal de modulación por anchura de pulso (PWM), captada por un osciloscopio.

Para medir la relación voltios/hercios, utilice un multímetro digital con una opción de V PWM, donde V PWM refleja la amplitud de la frecuencia fundamental, o un osciloscopio.

El osciloscopio debe mostrar de manera simultánea la frecuencia de la salida de PWM y una tensión similar a las especificaciones de la placa del fabricante

Utilice una pinza amperimétrica para medir la frecuencia.

Esta debe ser ~7,6 para motores de 460 V o ~3,8 para motores de 230 V.

  Medida e interpretación de los reflejos de salida

La mayoría de los multímetros digitales no cuentan con la tasa de muestreo y el ancho de banda de la frecuencia para detectar transitorios de salida cortos y rápidos. Por este motivo, utilice un osciloscopio conectado a los terminales del motor.

Diferencie entre la entrada y la salida de energía y aplicar las técnicas de medida y el criterio de evaluación en cada una. Estas medidas pueden guiar el proceso de resolución de problemas y permitirá poner en funcionamiento el sistema lo más rápido posible.

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