¡Dominar estos 35 conceptos de inversores puede elevar su experiencia a niveles impresionantes!
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El término VFD (variador de frecuencia) para un inversor refleja su función de controlar motores de CA ajustando la frecuencia y amplitud del suministro de energía. En Asia, especialmente en China y Corea del Sur, se utilizó el término VVVF (Inversor de frecuencia variable de voltaje variable) debido a la influencia japonesa. VVVF significa voltaje variable y frecuencia variable, refiriéndose al ajuste de voltaje y frecuencia, mientras que CVCF (voltaje constante y frecuencia constante) indica voltaje y frecuencia fijos.
Las fuentes de energía se clasifican en CA y CC. La mayor parte de la energía CC se deriva de la CA mediante transformación, rectificación y filtrado. La energía CA constituye aproximadamente el 95% de todo el uso de energía, y la energía CA monofásica y trifásica sigue estándares específicos de voltaje y frecuencia en diferentes países. Por ejemplo, en China continental, la CA monofásica es de 220 V y la trifásica es de 380 V, ambas a 50 Hz. Un inversor convierte energía CA de frecuencia y voltaje fijo en energía CA de frecuencia o voltaje variable. Este proceso implica rectificar CA a CC y luego invertir CC nuevamente a CA; este último proceso se denomina específicamente "inversión". Los dispositivos que convierten CC en CA de frecuencia y voltaje fijos se denominan inversores, mientras que los que permiten frecuencia y voltaje ajustables se denominan variadores de frecuencia.
Los inversores generan ondas sinusoidales simuladas, utilizadas principalmente para el control de velocidad de motores asíncronos trifásicos, y también se conocen como controladores de velocidad de frecuencia variable. Para aplicaciones que requieren formas de onda de alta calidad, como equipos de prueba en instrumentación, la forma de onda se refina para producir una onda sinusoidal estándar, y dichos dispositivos se denominan fuentes de alimentación de frecuencia variable. Las fuentes de alimentación de frecuencia variable suelen ser entre 15 y 20 veces más caras que los variadores de frecuencia. El componente principal responsable de generar voltaje o frecuencia variable en los equipos inversores es el "inversor", de ahí que el producto se denomine "inversor". Los inversores también se utilizan en electrodomésticos, como aparatos de aire acondicionado y luces fluorescentes. En aplicaciones de control de motores, los inversores pueden ajustar tanto el voltaje como la frecuencia, mientras que los utilizados para luces fluorescentes regulan principalmente la frecuencia del suministro de energía. Los dispositivos de los automóviles que convierten la energía de la batería (CC) en CA también se venden con el nombre de "inversor". El principio de funcionamiento de los inversores se aplica ampliamente en diversos campos, como las fuentes de alimentación de computadoras, donde los inversores suprimen el voltaje inverso, las fluctuaciones de frecuencia y los cortes de energía instantáneos.
¿Qué es un inversor?
Un inversor es un dispositivo que convierte la energía de la frecuencia de la red pública a otra frecuencia utilizando la acción de conmutación de dispositivos semiconductores de potencia. Consta de dos circuitos principales: el circuito principal (módulo rectificador, condensador electrolítico y módulo inversor) y el circuito de control (placa de fuente de alimentación conmutada y placa de circuito de control). La CPU está instalada en la placa de circuito de control, con el software de operación del inversor programado en la CPU. El software para el mismo modelo de inversor generalmente es fijo, excepto para el inversor Sanjing, cuyo software se puede ajustar según los requisitos de uso.
¿Cuáles son las diferencias entre PWM y PAM?
PWM (modulación de ancho de pulso) ajusta el ancho de los pulsos en un tren de pulsos de acuerdo con un patrón específico para regular la salida y la forma de onda. PAM (modulación de amplitud de pulso) ajusta la amplitud de los pulsos en un tren de pulsos para regular la salida y la forma de onda.
¿Cuáles son las diferencias entre los inversores de tipo voltaje y de corriente?
El circuito principal de un inversor se puede dividir en dos tipos: los inversores de voltaje convierten la fuente de voltaje de CC en CA usando capacitores para el filtrado del circuito de CC, mientras que los inversores de tipo corriente convierten la fuente de corriente de CC en CA usando inductores para el filtrado del circuito de CC.
¿Por qué el voltaje y la frecuencia de un inversor cambian proporcionalmente?
El par de un motor de inducción se produce por la interacción entre el flujo magnético y la corriente del rotor. A la frecuencia nominal, si el voltaje es constante y la frecuencia se reduce, el flujo magnético puede volverse excesivo, provocando la saturación del circuito magnético y posibles daños al motor. Por lo tanto, el voltaje y la frecuencia deben cambiar proporcionalmente. Este método de control se utiliza comúnmente en inversores de ahorro de energía para ventiladores y bombas.
Cuando un motor de inducción es impulsado por energía de frecuencia de la red pública y el voltaje cae, la corriente aumenta. Para motores accionados por inversor, si el voltaje disminuye cuando la frecuencia disminuye, ¿aumenta la corriente?
Cuando la frecuencia disminuye (baja velocidad), la corriente aumenta para mantener la misma potencia de salida. Sin embargo, en condiciones de par constante, la corriente permanece relativamente estable.
¿Cuáles son la corriente de arranque y el par cuando se opera un motor con un inversor?
Con un inversor, a medida que el motor acelera, la frecuencia y el voltaje aumentan correspondientemente, limitando la corriente de arranque por debajo del 150% de la corriente nominal (125% a 200% según el modelo). El arranque directo en línea con energía de frecuencia de la red pública da como resultado corrientes de arranque de seis a siete veces la corriente nominal, lo que provoca tensión mecánica y eléctrica. Los motores accionados por inversor arrancan suavemente (con tiempo de arranque extendido), con una corriente de arranque de 1,2 a 1,5 veces la corriente nominal y un par de arranque del 70 % al 120 % del par nominal. Para los inversores con aumento de par automático, el par de arranque supera el 100%, lo que permite arranques a plena carga.
¿Qué es el modo V/f?
Cuando la frecuencia disminuye, el voltaje V también disminuye proporcionalmente. La relación proporcional entre V y f se determina en función de las características del motor y normalmente se almacena en la memoria del controlador (ROM). Se pueden seleccionar varias características mediante interruptores o potenciómetros.
¿Cómo cambia el par del motor cuando V y f se ajustan proporcionalmente?
Si el voltaje se reduce proporcionalmente con la frecuencia, surge la tendencia del par a disminuir a bajas velocidades debido a la reducción de la impedancia de CA y la resistencia de CC sin cambios. Para compensar y lograr un par de arranque suficiente a bajas frecuencias, se debe aumentar ligeramente el voltaje de salida. Esta compensación, conocida como aumento de par, se puede lograr mediante varios métodos, incluido el ajuste automático, la selección del modo V/f o la configuración del potenciómetro.
Si el manual especifica un rango de velocidad de 60~6 Hz (10:1), ¿significa esto que no hay salida de potencia por debajo de 6 Hz?
La potencia aún se puede emitir por debajo de 6 Hz. Sin embargo, considerando el aumento de temperatura del motor y el par de arranque, la frecuencia mínima de funcionamiento se establece alrededor de 6 Hz para evitar un calentamiento excesivo y al mismo tiempo mantener la salida de par nominal. La frecuencia de salida real (frecuencia de arranque) del inversor varía según el modelo y suele oscilar entre 0,5 Hz y 3 Hz.
¿Es posible mantener un par constante con una combinación de motor estándar por encima de 60 Hz?
Generalmente no es posible. Por encima de 60 Hz (o 50 Hz en algunos modos), el voltaje permanece constante, lo que da como resultado características de potencia aproximadamente constantes. Cuando se requiere un par constante a altas velocidades, es esencial una selección cuidadosa de las capacidades del motor y del inversor.
¿Qué es el control de bucle abierto?
Cuando se instala un detector de velocidad (PG) en el motor y la velocidad real se devuelve al dispositivo de control para su regulación, se denomina control de "bucle cerrado". La operación sin retroalimentación PG se denomina control de "bucle abierto". Los inversores de uso general suelen utilizar control de bucle abierto, aunque algunos modelos ofrecen retroalimentación PG como opción. El control de circuito cerrado sin sensores de velocidad estima la velocidad real del motor basándose en un modelo matemático de flujo, formando efectivamente un sistema de control de circuito cerrado con un sensor de velocidad virtual.
¿Qué sucede cuando hay una discrepancia entre las velocidades reales y establecidas?
En el control de bucle abierto, incluso si el inversor genera la frecuencia establecida, la velocidad del motor puede variar dentro del rango de deslizamiento nominal (1% a 5%) bajo carga. Para aplicaciones que requieren una precisión de regulación de alta velocidad y un funcionamiento cercano a la velocidad establecida a pesar de los cambios de carga, se pueden emplear inversores con retroalimentación PG (disponibles como opción).
¿Se puede mejorar la precisión de la velocidad utilizando un motor con retroalimentación PG?
Los inversores con retroalimentación PG ofrecen una precisión de velocidad mejorada. Sin embargo, la precisión de la velocidad real depende de la precisión del PG y de la resolución de frecuencia de salida del inversor.
¿Qué es la función antibloqueo?
Si el tiempo de aceleración establecido es demasiado corto, la frecuencia de salida del inversor puede cambiar mucho más rápido que la velocidad del motor (frecuencia angular eléctrica), provocando una sobrecorriente y disparando el inversor, lo que detiene el funcionamiento. Esto se conoce como estancamiento. Para evitar que se cale y mantener el funcionamiento del motor, el inversor monitorea la corriente y ajusta la frecuencia. Durante la aceleración, si la corriente se vuelve excesiva, la tasa de aceleración se reduce. Lo mismo se aplica a la desaceleración. Juntos, estos mecanismos constituyen la función anti-bloqueo.
¿Cuál es la importancia de los inversores que permiten ajustes separados para los tiempos de aceleración y desaceleración versus¿Los que usan una configuración común?
Los inversores que permiten ajustes de tiempo de aceleración y desaceleración separados son adecuados para aplicaciones que requieren una aceleración breve y una desaceleración gradual, o para máquinas herramienta pequeñas con requisitos estrictos de ritmo de producción. Por el contrario, para aplicaciones como unidades de ventilador donde los tiempos de aceleración y desaceleración son prolongados, es apropiada una configuración común para los tiempos de aceleración y desaceleración.
¿Qué es el frenado regenerativo?
Cuando la frecuencia de comando se reduce durante el funcionamiento del motor, el motor pasa al modo de generador asíncrono y funciona como freno. Este proceso se conoce como frenado regenerativo (eléctrico).
¿Se puede conseguir una mayor fuerza de frenado?
La energía regenerada por el motor se almacena en el condensador de filtro del inversor. Debido a las limitaciones de capacidad y tensión nominal del condensador, la fuerza de frenado regenerativo en los inversores de uso general es aproximadamente del 10% al 20% del par nominal. Con unidades de frenado opcionales, esto se puede aumentar del 50% al 100%.
¿Cuáles son las funciones de protección de un inversor?
Las funciones de protección se pueden clasificar de la siguiente manera:
(1) Corrección automática de condiciones anormales, como prevención de pérdida de corriente y prevención de pérdida de sobretensión regenerativa.
(2) Bloquear las señales de control PWM para alimentar semiconductores al detectar anomalías, lo que provoca que el motor se detenga automáticamente. Los ejemplos incluyen apagado por sobrecorriente, apagado por sobretensión regenerativa, protección contra sobrecalentamiento del ventilador de enfriamiento de semiconductores y protección contra fallas de energía instantáneas.
¿Por qué se activa la función protectora del inversor cuando se utiliza un embrague para carga continua?
Cuando un embrague conecta la carga, el motor pasa rápidamente de sin carga a una región de alto deslizamiento. La alta corriente resultante hace que el inversor se dispare debido a una sobrecorriente, deteniendo el funcionamiento.
¿Por qué el inversor se detiene durante el funcionamiento cuando arrancan motores grandes en la misma instalación?
Durante el arranque del motor, la corriente de entrada corresponde a la capacidad del motor, lo que provoca una caída de tensión en el lado del estator del transformador. Para motores grandes, esta caída de voltaje puede afectar significativamente a otros equipos conectados al mismo transformador. El inversor puede malinterpretar esto como subtensión o pérdida instantánea de energía, activando su función de protección (IPE) y provocando su detención.
¿Qué es la resolución del inversor y por qué es importante?
Para inversores controlados digitalmente, incluso si el comando de frecuencia es una señal analógica, la frecuencia de salida se proporciona en pasos discretos. La unidad más pequeña de estos pasos se llama resolución del inversor. Normalmente, la resolución del inversor oscila entre 0,015 Hz y 0,5 Hz. Por ejemplo, con una resolución de 0,5 Hz, las frecuencias superiores a 23 Hz se pueden ajustar a 23,5 Hz o 24,0 Hz, lo que da como resultado un funcionamiento de motor paso a paso. Esto puede resultar problemático para aplicaciones como el control de bobinado continuo. En tales casos, una resolución de alrededor de 0,015 Hz garantiza que, para un motor de cuatro polos, cada paso corresponda a menos de 1 r/min, lo que proporciona suficiente adaptabilidad. Algunos modelos de inversores diferencian entre resolución de comando y resolución de salida.
¿Existe alguna restricción en la dirección de instalación de un inversor?
El diseño del inversor considera la eficacia de refrigeración de los componentes internos y la parte trasera. La orientación de la unidad es crucial para la ventilación. Para inversores tipo unidad de montaje en panel o en pared, se recomienda la instalación vertical en posición longitudinal.
¿Es factible conectar directamente un motor a un inversor de frecuencia fija sin utilizar un arrancador suave?
Esto es posible a frecuencias muy bajas. Sin embargo, si la frecuencia establecida es alta, las condiciones se asemejan a la conexión directa comenzando con la potencia de frecuencia de la red pública. Esto puede resultar en corrientes de arranque excesivas (de seis a siete veces la corriente nominal) y, dado que el inversor se disparará para protegerse contra la sobrecorriente, el motor no arrancará.
¿Qué precauciones se deben tomar al operar un motor por encima de 60 Hz?
Cuando opere por encima de 60 Hz, considere lo siguiente:
(1) Garantizar que los equipos mecánicos y relacionados puedan soportar el funcionamiento a dichas velocidades (resistencia mecánica, ruido, vibración, etc.).
(2) El motor ingresa al rango de salida de potencia constante y su par de salida debe sostener la carga de trabajo (para ventiladores y bombas, la potencia de salida del eje aumenta con el cubo de la velocidad, por lo que incluso los aumentos de velocidad leves requieren atención).
(3) La vida útil del rodamiento puede verse afectada y debe considerarse cuidadosamente.
(4) Para motores de capacidad media a grande, especialmente motores de dos polos, consulte con el fabricante antes de operar por encima de 60 Hz.
¿Pueden los inversores accionar motores de engranajes?
Dependiendo de la estructura del reductor y del método de lubricación, se aplican varias consideraciones. Normalmente, las estructuras de engranajes pueden tolerar un máximo de 70~80 Hz. Con la lubricación con aceite, el funcionamiento continuo a baja velocidad puede dañar los engranajes.
¿Pueden los inversores accionar motores monofásicos? ¿Pueden funcionar con energía monofásica?
Generalmente no es factible. Para motores monofásicos con controladores de velocidad o mecanismos de arranque por interruptor, reducir la velocidad por debajo del punto de operación puede sobrecalentar el devanado auxiliar. Para los tipos de arranque o funcionamiento de capacitor, se puede producir una explosión del capacitor. Los inversores normalmente requieren una fuente de alimentación trifásica, aunque algunos modelos de pequeña capacidad pueden funcionar con energía monofásica.
¿Cuánta energía consume un inversor por sí solo?
El consumo de energía depende del modelo del inversor, el estado operativo y la frecuencia de uso. Es difícil especificar valores exactos. Sin embargo, la eficiencia del inversor por debajo de 60 Hz es aproximadamente del 94% al 96%, lo que puede usarse para estimar las pérdidas. Para inversores con frenado regenerativo incorporado (por ejemplo, la serie FR-K), considerar las pérdidas de frenado aumenta el consumo de energía, un factor a tener en cuenta en el diseño del panel de control.
¿Por qué no se puede realizar un funcionamiento continuo en todo el rango de 6~60 Hz?
La mayoría de los motores utilizan ventiladores externos en el eje o palas en el anillo del extremo del rotor para enfriar. La velocidad reducida disminuye la efectividad del enfriamiento, evitando que el motor soporte la misma generación de calor que a altas velocidades. Para solucionar este problema, reduzca el par de carga de baja velocidad, utilice una combinación de inversor y motor de mayor capacidad, o emplee un motor especializado.
¿Qué precauciones se deben tomar al utilizar un motor con freno?
El circuito de excitación del freno debe recibir alimentación desde el lado de entrada del inversor. Si el freno se activa mientras el inversor está generando energía, la sobrecorriente puede provocar un apagado. Por lo tanto, asegúrese de que el freno se active solo después de que el inversor haya dejado de emitir energía.
¿Por qué el motor no arranca cuando se utiliza un inversor para accionar un motor con condensadores de mejora del factor de potencia?
La corriente del inversor fluye hacia los condensadores de mejora del factor de potencia. La corriente de carga puede provocar una sobrecorriente (OCT) en el inversor, impidiendo el arranque. Para resolver esto, retire los condensadores y opere el motor. Para mejorar el factor de potencia, es eficaz instalar un reactor de CA en el lado de entrada del inversor.
¿Cuál es la vida útil de un inversor?
Aunque los inversores son dispositivos estáticos, contienen componentes consumibles como condensadores de filtro y ventiladores de refrigeración. Con un mantenimiento regular de estas piezas, un inversor puede durar más de diez años.
¿Cómo está orientado el ventilador de refrigeración en un inversor y qué sucede si falla?
Algunos inversores de pequeña capacidad carecen de ventiladores de refrigeración. Para los modelos con ventiladores, el flujo de aire suele ser de abajo hacia arriba. Al instalar un inversor, evite colocar equipos que obstruyan la entrada y salida de aire encima y debajo de la unidad. No coloque componentes sensibles al calor encima del inversor. La falla del ventilador se protege contra la detección de la parada del ventilador o el sobrecalentamiento del ventilador de enfriamiento.
¿Cómo se puede determinar la vida útil de los condensadores de filtro?
Los condensadores de filtro, utilizados como condensadores, pierden gradualmente su capacidad electrostática con el tiempo. Mida periódicamente la capacidad electrostática y considere que la vida útil del condensador ha expirado cuando alcance el 85% de la capacidad nominal.
¿Existe alguna restricción en la dirección de instalación de un inversor?
Los inversores suelen estar alojados dentro de paneles. Sin embargo, los paneles completamente cerrados son voluminosos, consumen mucho espacio y son costosos. Las medidas de mitigación incluyen:
(1) Diseño de paneles para la refrigeración requerida del equipo real.
(2) Aumento del área de enfriamiento utilizando disipadores de calor, aletas y agentes refrigerantes de aluminio.
(3) Utilizar tubos de calor.
Además, se han desarrollado modelos de inversores con la parte trasera expuesta.
¿Cómo se debe seleccionar la capacidad del inversor para aumentar la velocidad de la cinta transportadora a 80 Hz?
El consumo de energía de las cintas transportadoras es proporcional a la velocidad. Para operar a 80 Hz, tanto la potencia del inversor como del motor deben aumentarse proporcionalmente a 80 Hz/50 Hz, es decir, un aumento de capacidad del 60 %.
Precauciones durante el mantenimiento e inspección:
(1) Después de desconectar la alimentación de entrada, espere al menos 5 minutos antes de comenzar la inspección (asegúrese de que el LED indicador de carga se haya apagado) para evitar descargas eléctricas.
(2) El mantenimiento, la inspección y el reemplazo de componentes deben ser realizados por personal calificado. Retire todos los elementos metálicos (relojes, pulseras, etc.) antes de comenzar a trabajar y utilice herramientas aisladas.
(3) No modifique el inversor arbitrariamente para evitar descargas eléctricas y daños al producto.
(4) Antes de reparar el inversor, confirme el voltaje de entrada. Conectar una fuente de alimentación de 380 V a un inversor de clase 220 V puede causar daños (condensador, varistor, explosión del módulo, etc.).
Los inversores, compuestos principalmente de elementos semiconductores, requieren una inspección diaria para protegerlos de entornos de trabajo adversos, como temperatura, humedad, polvo y vibración, y para evitar fallas derivadas de las limitaciones de la vida útil de los componentes.
Artículos de inspección:
(1) Inspección diaria: Verifique que el inversor funcione según lo requerido. Utilice un voltímetro para verificar los voltajes de entrada y salida mientras el inversor está funcionando.
(2) Inspección periódica: Examine todas las áreas accesibles solo cuando el inversor esté apagado.
(3) Reemplazo de componentes: la vida útil de los componentes está muy influenciada por las condiciones de instalación.