Impacto cambiante de la tecnología de inversores VFD en entornos industriales contemporáneos

A medida que los campos de la automatización industrial y la eficiencia energética se desarrollan constantemente, se hace evidente que los inversores de accionamiento de frecuencia variable (VFD) han dejado una huella indeleble en el cambio de la forma en que operan las máquinas y los procesos. La aplicación de la electrónica de la nueva era y los procesos de control enInversores VFDva más allá de la mejora de la productividad, ya que también hay beneficios hacia la eficiencia energética y la sostenibilidad ambiental. En el presente artículo, analizamos los conceptos básicos, las aplicaciones, los beneficios y los desafíos en el camino del desarrollo de la tecnología de inversores VFD.

Introducción

Los variadores de frecuencia, que tiene su abreviatura simplemente como VFD o inversores, son dispositivos eléctricos cuya función es modular la velocidad y el par de un motor eléctrico mediante el control de la frecuencia y el voltaje de la energía eléctrica suministrada. Si bien estas son convenciones en la forma en que han funcionado los sistemas tradicionales de control de motores, es decir, a velocidades constantes, el uso de VFD ha creado nuevas dimensiones en conjunto, ya que los motores se pueden impulsar a velocidades adecuadas para los procesos.

Componentes clave y principio de funcionamiento

El rectificador es uno de los componentes básicos del VFD, donde la fuente de alimentación de CA se convierte en CC como primer paso. El siguiente paso implica el uso de un inversor que convierte la energía de CC nuevamente en CA, sin embargo, con valores de frecuencia y voltaje variables. El inversor se ensambla mediante semiconductores de conmutación (que son principalmente MOSFET o IGBT) cuyo funcionamiento "encendido" o "apagado" es impulsado por un controlador de microprocesador. Este controlador cambia la frecuencia de conmutación con respecto al funcionamiento del motor para que esté por encima o por debajo del nivel deseable a la retroalimentación de los sensores para los parámetros de velocidad-carga del motor, entre otros.

Aplicaciones de la tecnología VFD Inverter

Fabricación: En las líneas de producción automatizadas, los VFD se utilizan para variar las velocidades de rotación de transportadores, bombas, ventiladores y otros mecanismos y, como tal, mejora la eficacia del proceso al tiempo que minimiza el desperdicio de energía.

Sistemas HVAC: Los accionamientos de motor en un sistema de automatización / gestión de edificios permiten el uso de VFD para operar enfriadores, controladores de aire, ventiladores a varias velocidades para mantener el nivel de confort con un consumo mínimo de energía.

Tratamiento de agua y aguas residuales: Las bombas accionadas por VFD y los agitadores impulsados por VFD varían su velocidad de acuerdo con los diferentes caudales para que el rendimiento siga siendo óptimo y el consumo sea menor.

Minería y canteras: Aplicaciones como cintas transportadoras y trituradoras, que son bastante resistentes, pueden operar bajo el control de VFD, lo que proporciona arranques suaves, tensión reducida y menos gasto de energía.

Ventajas de la tecnología VFD Inverter

Eficiencia energética: Se supone que los costos de energía podrían reducirse hasta en un 50 por ciento en algunas aplicaciones cuando los VFD se configuran de manera que permitan que las máquinas herramienta funcionen a la velocidad más eficiente.

Control de precisión: Al modular la velocidad y el par del motor, es posible controlar el proceso con una precisión muy alta, lo que a su vez mejora la calidad y la uniformidad del producto.

Arranque suave: Los VFD hacen innecesario el uso de arrancadores mecánicos para los motores de CA, lo que a su vez minimiza la tensión en el equipo y mejora la vida útil del motor.

Mantenimiento reducido: Debido a que la aceleración y la desaceleración suaves eliminan la carga repentina de las piezas mecánicas, el mantenimiento y las reparaciones, así como el tiempo de inactividad de la máquina debido a las reparaciones, se reducen drásticamente.

Perspectivas de futuro

Debido a los factores de mayor ahorro de energía, mayor énfasis en la sostenibilidad del medio ambiente y aumento de la digitalización entre las industrias, el uso de la tecnología VFD Inverter crecerá aún más. Con los nuevos desarrollos de control de potencia, nuevos tipos de control y nuevos sensores, aún más. Se logrará precisión, estabilidad y efectividad.