01. ¿Qué es un convertidor de frecuencia?
Un convertidor de frecuencia es un dispositivo eléctrico que ajusta la frecuencia de una fuente de alimentación utilizando dispositivos semiconductores de potencia para encenderla y apagarla. Puede realizar varias funciones, incluido el arranque suave, regular la velocidad de conversión de frecuencia, aumentar la precisión de operación, ajustar el factor de potencia y brindar protección contra sobrecorriente, sobretensión y sobrecarga.
02. ¿Cuáles son las diferencias entre PWM y PAM?
PWM significa Modulación de ancho de pulso y es una técnica para ajustar la salida y la forma de onda cambiando el ancho de los pulsos en un tren de pulsos.
PAM significa Modulación de Amplitud de Pulso y es un método para ajustar el valor de salida y la forma de onda cambiando la amplitud de los pulsos en un tren de pulsos de acuerdo con una ley específica.
03. ¿Cuál es la diferencia entre el modo voltaje y el modo corriente?
El circuito principal de un convertidor de frecuencia se puede clasificar en dos tipos:
El convertidor de frecuencia de tipo voltaje convierte una fuente de voltaje CC a CA. El filtro del circuito de CC en este tipo de convertidor de frecuencia es un condensador.
El convertidor de frecuencia en modo corriente, por otro lado, convierte la fuente de corriente CC en CA. El filtro de bucle de CC en este tipo de convertidor de frecuencia es un inductor.
04. ¿Por qué el voltaje del convertidor de frecuencia cambia proporcionalmente a la frecuencia?
El par electromagnético de un motor se genera por la interacción entre la corriente y el flujo magnético. Es fundamental mantener la corriente dentro del valor nominal para evitar que el motor se sobrecaliente.
Si el flujo magnético disminuye, el par electromagnético también disminuirá, lo que provocará una reducción en la capacidad de carga del motor.
Como puede verse en la fórmula E = 4,44 K F N Φ, durante la regulación de velocidad de frecuencia variable, el circuito magnético del motor cambia significativamente con la frecuencia de funcionamiento fX, lo que puede provocar fácilmente la saturación del circuito magnético, provocando graves distorsiones de la forma de onda de la corriente de excitación y la corriente máxima alta.
Para evitar un campo magnético débil y la saturación magnética, es importante cambiar la frecuencia y el voltaje proporcionalmente, es decir, controlar el voltaje de salida del convertidor de frecuencia mientras se cambia la frecuencia para mantener un cierto nivel de flujo magnético en el motor.
Este modo de control se utiliza comúnmente en convertidores de frecuencia de ahorro de energía para ventiladores y bombas.
Cuando un motor es accionado por una fuente de energía de frecuencia eléctrica, la corriente aumenta a medida que el voltaje disminuye. Sin embargo, en el caso del variador de frecuencia, si el voltaje también disminuye cuando la frecuencia disminuye, ¿aumentará también la corriente?
Cuando la frecuencia disminuye (a baja velocidad), si se mantiene la misma potencia (potencia constante), la corriente aumentará. Sin embargo, si se mantiene la condición de un determinado par (par constante), la corriente permanece casi sin cambios.
06. ¿Cuál es la corriente de arranque y el par de arranque del motor cuando se utiliza un convertidor de frecuencia?
El convertidor de frecuencia se utiliza durante el funcionamiento aumentando gradualmente la frecuencia y el voltaje del motor. La corriente de arranque está limitada a menos del 150% de la corriente nominal (varía del 125% al 200% según los diferentes modelos).
Por otro lado, al arrancar directamente con una fuente de alimentación de frecuencia industrial, la corriente de arranque puede alcanzar de 6 a 7 veces la corriente nominal, provocando impactos mecánicos y eléctricos.
Cuando se utiliza un convertidor de frecuencia, el proceso de arranque se vuelve más suave, 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 convertidores de frecuencia con función de aumento automático de par, el par de arranque supera el 100% y permite el arranque a plena carga.
07. ¿Qué significa modo V/f?
A medida que la frecuencia disminuye, el voltaje (V) también disminuye proporcionalmente. Esta relación entre V y f se explicó anteriormente en la respuesta 4.
La relación proporcional entre V y f está predeterminada en función de las características del motor. Normalmente, varias opciones de funciones se almacenan en el dispositivo de memoria (ROM) del controlador y se pueden seleccionar mediante un interruptor o dial.
08. ¿Cómo cambia el par motor al cambiar V yf proporcionalmente?
Cuando el voltaje se reduce en proporción a la disminución de la frecuencia, el par a tierra generado a baja velocidad tiende a disminuir a medida que la impedancia de CA se vuelve más pequeña y la resistencia de CC permanece sin cambios.
Para obtener un cierto par de arranque a baja frecuencia, se debe aumentar el voltaje de salida. Esta compensación se conoce como salida mejorada.
Esto se puede lograr mediante varios métodos, incluido un método automático, seleccionando un modo V/f o ajustando un potenciómetro.
09. El manual dice que el rango de velocidad es 60~6Hz, es decir, 10:1, entonces ¿no hay salida de potencia por debajo de 6Hz?
Aunque todavía se puede generar potencia por debajo de 6 Hz, la frecuencia mínima utilizable es de alrededor de 6 Hz, considerando factores como el aumento de la temperatura del motor, el par de arranque y otras condiciones. A esta frecuencia, el motor puede producir el par nominal sin causar problemas significativos de calentamiento.
La frecuencia de salida real (frecuencia de arranque) del convertidor de frecuencia varía de 0,5 a 3 Hz según el modelo.
10. Para combinaciones de General Motors por encima de 60 Hz, también se requiere un par determinado. ¿Esta todo bien?
Normalmente, no. Cuando el voltaje es superior a 60 Hz (también hay modos superiores a 50 Hz), tiene una característica de potencia constante y requiere el mismo par a alta velocidad.
11. ¿Qué significa circuito abierto?
El dispositivo motorizado utilizado está equipado con un detector de velocidad (PG) que devuelve la velocidad real al dispositivo de control para su control, llamado "bucle cerrado". Por otro lado, un dispositivo motorizado sin operación PG se denomina “lazo abierto”.
La mayoría de los convertidores de frecuencia funcionan en modo de bucle abierto, aunque algunas máquinas ofrecen la opción de retroalimentación PG.
El modo de control de circuito cerrado sin sensor de velocidad calcula la velocidad real del motor utilizando un modelo matemático predeterminado y un flujo magnético, formando efectivamente un control de circuito cerrado con un sensor de velocidad virtual.
12. ¿Qué pasa si la velocidad real se desvía de la velocidad indicada?
En un sistema de bucle abierto, aunque el convertidor de frecuencia genera una frecuencia específica, la velocidad del motor puede cambiar dentro del rango de la tasa de deslizamiento nominal (1 % a 5 %) cuando funciona bajo carga.
Para aplicaciones que requieren una precisión de regulación de alta velocidad y requieren que el motor funcione cerca de la velocidad especificada incluso si la carga cambia, se puede utilizar un convertidor de frecuencia con función de retroalimentación PG (como característica opcional).
13. Si se utiliza un motor PG, ¿se puede mejorar la precisión de la velocidad después de la retroalimentación?
El convertidor de frecuencia con función de retroalimentación PG mejora la precisión. Sin embargo, la precisión de la velocidad depende tanto de la precisión del PG como de la resolución de frecuencia de salida del convertidor de frecuencia.
14. ¿Qué significa prevención de pérdida?
Si el tiempo de aceleración especificado es demasiado corto y la frecuencia de salida del convertidor de frecuencia cambia mucho más rápido que el cambio de velocidad (frecuencia angular eléctrica), el convertidor de frecuencia puede desconectarse y dejar de funcionar debido a una sobrecorriente, lo que se conoce como bloqueo.
Para evitar que se cale y garantizar que el motor continúe funcionando, es necesario monitorear la corriente y controlar la frecuencia.
Si la corriente de aceleración es demasiado alta, la tasa de aceleración debe reducirse en consecuencia. Lo mismo se aplica durante la desaceleración.
La combinación de estas acciones se conoce como función de pérdida.
15. ¿Cuál es el significado de tener modelos con tiempos de aceleración y desaceleración dados por separado y con tiempos de aceleración y desaceleración dados juntos?
La aceleración y desaceleración se pueden especificar por separado. Esto es adecuado para aceleraciones de corta duración y desaceleraciones lentas, o para máquinas herramienta pequeñas donde el tiempo de producción debe definirse estrictamente.
Sin embargo, para unidades de ventilador y otras aplicaciones con tiempos de aceleración y desaceleración prolongados, los tiempos de aceleración y desaceleración se pueden especificar juntos.
16. ¿Qué es el frenado regenerativo?
Si la frecuencia de comando del motor disminuye durante el funcionamiento, el motor se convierte en un generador asíncrono y actúa como freno, lo que se conoce como frenado regenerativo (eléctrico).
17. ¿Puedes conseguir más fuerza de frenado?
La energía generada por el motor durante el frenado regenerativo se almacena en el condensador del filtro del convertidor de frecuencia.
Sin embargo, la fuerza de frenado regenerativo de un convertidor de frecuencia general está limitada a aproximadamente entre el 10 % y el 20 % del par nominal debido a la relación entre la capacidad del condensador y la tensión soportada.
Al utilizar una unidad de freno opcional, la fuerza de frenado regenerativo se puede aumentar entre un 50% y un 100%.
18. Describa la función de protección del convertidor de frecuencia.
Las funciones de protección se pueden dividir en dos categorías:
(1) Realiza automáticamente acciones correctivas después de detectar un estado anormal, como la prevención de bloqueo por sobrecorriente y la prevención de bloqueo por sobretensión de regeneración.
(2) Bloquea la señal de control PWM del dispositivo semiconductor de potencia después de detectar una anomalía, lo que provoca que el motor se detenga automáticamente. Los ejemplos incluyen corte por sobrecorriente, corte por sobretensión de regeneración, sobrecalentamiento del ventilador de enfriamiento de semiconductores y protección instantánea contra fallas de energía.
19. ¿Por qué funciona la función de protección del convertidor de frecuencia cuando se utiliza el embrague para conectar la carga?
Cuando se utiliza un embrague para conectar la carga, el motor pasa repentinamente de un estado sin carga a un área con una alta tasa de deslizamiento en el momento de la conexión. El gran flujo de corriente resultante hace que el convertidor de frecuencia se desconecte debido a una sobrecorriente, lo que impide su funcionamiento.
20. En la misma fábrica, cuando motores grandes se mueven juntos, el convertidor de frecuencia se detiene durante el funcionamiento. ¿Por qué?
Cuando el motor arranca, fluirá una corriente de arranque proporcional a su capacidad, provocando una caída de voltaje en el transformador del lado del estator del motor. Si el motor tiene una gran capacidad, esta caída de voltaje puede tener un impacto significativo.
Un convertidor de frecuencia conectado al mismo transformador puede detectar una subtensión o provocar una parada instantánea. Como resultado, la función de protección (IPE) puede activarse y provocar que se detenga el funcionamiento.
21. ¿Qué es la resolución de conversión de frecuencia? ¿Cuál es el punto de?
Para los convertidores de frecuencia controlados digitalmente, incluso si el comando de frecuencia es una señal analógica, la frecuencia de salida se establece en incrementos. La unidad más pequeña de este incremento se llama resolución de conversión de frecuencia, que normalmente es de 0,015 a 0,5 Hz.
Por ejemplo, si la resolución es 0,5 Hz, la frecuencia se puede cambiar en incrementos de 0,5 Hz, como de 23 Hz a 23,5 Hz y 24,0 Hz, lo que hace que el motor también funcione en incrementos.
Esto puede crear problemas para aplicaciones que requieren un control continuo del devanado. En estos casos, se recomienda una resolución de aproximadamente 0,015 Hz. Con esta resolución, la diferencia de una etapa en un motor de 4 etapas es inferior a 1R/min, lo que proporciona una precisión suficiente. Tenga en cuenta que la resolución especificada para algunos modelos puede no coincidir con la resolución de salida real.
22. ¿Existe alguna restricción en la dirección de instalación al instalar el convertidor de frecuencia?
El efecto de enfriamiento del convertidor de frecuencia se considera en el diseño de su estructura interna y trasera. La ventilación adecuada también depende de la orientación de la unidad.
Por ello, se recomienda instalar unidades tipo panel y unidades de pared en vertical siempre que sea posible.
23. ¿Es posible poner el motor directamente en un convertidor de frecuencia fijo sin arranque suave?
Es posible arrancar un motor con una frecuencia muy baja, pero si la frecuencia especificada es alta, es similar a arrancar directamente con una fuente de alimentación de frecuencia industrial. Esto dará como resultado una corriente de arranque elevada (de 6 a 7 veces la corriente nominal), lo que provocará que el convertidor de frecuencia se desconecte debido a una sobrecorriente e impedirá que el motor arranque.
24. ¿A qué se debe prestar atención cuando el motor funciona por encima de 60 Hz?
Se deben tener en cuenta los siguientes elementos cuando se opera por encima de 60 Hz:
(1) Garantizar que las máquinas y dispositivos sean capaces de funcionar a esta velocidad, teniendo en cuenta factores como la resistencia mecánica, el ruido y las vibraciones.
(2) Cuando el motor alcanza el rango de potencia constante, su par de salida debe ser suficiente para mantener el funcionamiento. Tenga en cuenta que la potencia de salida del ventilador, la bomba y otros ejes aumenta proporcionalmente al cubo de la velocidad, así que tenga cuidado cuando la velocidad aumenta.
(3) Considere el impacto en la vida útil del rodamiento.
(4) Para motores de capacidad media o mayor, especialmente motores de 2 polos, es importante consultar al fabricante antes de operar por encima de 60 Hz.
A la hora de utilizar un reductor se deben tener en cuenta varios aspectos, dependiendo de su estructura y método de lubricación.
En estructuras de engranajes se debe considerar un límite máximo de 70 a 80Hz.
Cuando se utiliza lubricación con aceite, el funcionamiento continuo a baja velocidad puede provocar daños en los engranajes.
25. ¿Se puede utilizar el convertidor de frecuencia para accionar un motor monofásico? ¿Puedo utilizar fuente de alimentación monofásica?
Básicamente, no. Para motores monofásicos con arrancadores tipo interruptor de gobernador, el devanado auxiliar puede quemarse en el rango de regulación de velocidad por debajo del punto de operación.
Para el modo de arranque o operación del capacitor, pueden ocurrir explosiones del capacitor.
La alimentación de los convertidores de frecuencia suele ser trifásica, pero para capacidades pequeñas también se puede utilizar una alimentación monofásica.
26. ¿Cuánta energía consume el propio convertidor de frecuencia?
La eficiencia de un convertidor de frecuencia depende de varios factores, incluido el modelo, el estado operativo y la frecuencia de uso. Es difícil dar una respuesta definitiva.
Sin embargo, se estima que la eficiencia de los convertidores de frecuencia que funcionan por debajo de 60 Hz es aproximadamente del 94 % al 96 %. Esto puede utilizarse como base para calcular las pérdidas.
Es importante tener en cuenta que el consumo de energía puede ser mayor si se considera la pérdida durante el frenado.
El diseño de un panel de operador eficaz también es crucial y debe recibir mucha atención.
27. ¿Por qué no puede funcionar continuamente en toda el área de 6~60 Hz?
Generalmente el motor se enfría mediante un ventilador externo instalado en el eje o mediante palas en el anillo terminal del rotor.
Si se reduce la velocidad, el efecto de enfriamiento también disminuirá, por lo que no podrá soportar el mismo nivel de calor que lo haría durante el funcionamiento a alta velocidad.
Para evitar esto, es necesario reducir el par de carga a baja velocidad, utilizar un convertidor de frecuencia de alta capacidad en combinación con el motor o elegir un motor especial diseñado para funcionamiento a baja velocidad.
28. ¿Qué se debe observar al utilizar el motor con freno?
La fuente de alimentación para el circuito de excitación del freno debe tomarse del lado de entrada del convertidor de frecuencia.
Si se aplica el freno mientras el convertidor de frecuencia todavía está emitiendo potencia, esto puede provocar un corte por sobrecorriente.
Para evitar esto, es importante asegurarse de que el freno sólo se aplique después de que el convertidor de frecuencia deje de suministrar energía.
29. Si desea utilizar un convertidor de frecuencia para accionar un motor capacitor para mejorar el factor de potencia, pero el motor no se mueve, explique por qué.
En cuanto al impacto del condensador del convertidor de frecuencia en el factor de potencia efectivo después de retirar el convertidor de frecuencia, se deben tomar medidas para mejorar el factor de potencia causado por la corriente que fluye hacia el condensador del convertidor de frecuencia.
30. ¿Cuál es la vida útil del convertidor de frecuencia?
Aunque el convertidor de frecuencia es un dispositivo estático, también incluye componentes consumibles como condensadores de filtro y ventiladores de refrigeración.
Con un mantenimiento adecuado, se espera que estos componentes tengan una vida útil superior a los 10 años.
31. Hay un ventilador de refrigeración oculto en el convertidor de frecuencia. ¿Cuál es la dirección del viento? ¿Qué pasa si el ventilador se rompe?
Para modelos de pequeña capacidad con o sin ventiladores:
Para los modelos con ventiladores, el aire fluye de abajo hacia arriba, por lo que es importante no colocar ningún equipo mecánico que pueda obstruir la succión y escape en las partes superior e inferior del lugar donde está instalado el convertidor de frecuencia.
Además, también es importante evitar colocar componentes sensibles al calor encima del convertidor de frecuencia.
En caso de fallo del ventilador, el convertidor de frecuencia está protegido mediante la detección de parada del ventilador eléctrico o la detección de sobrecalentamiento del ventilador de refrigeración.
32. El condensador del filtro es un consumible, entonces ¿cómo evaluar su vida útil?
Para el condensador utilizado como condensador de filtro, su capacidad electrostática disminuye gradualmente con el tiempo.
Se recomienda medir periódicamente la capacidad electrostática y evaluar su vida útil en función de si ha alcanzado el 85% de la capacidad nominal del producto.
33. ¿Existe alguna restricción en la dirección de instalación al instalar el convertidor de frecuencia?
Normalmente, el condensador debe almacenarse en un recipiente con forma de disco.
Sin embargo, los contenedores en forma de disco completamente cerrados pueden ser bastante grandes, ocupar una cantidad significativa de espacio y son relativamente caros.
Para resolver estos problemas, se pueden tomar las siguientes medidas:
(1) El diseño del disco debe tener en cuenta los requisitos de disipación de calor del dispositivo;
(2) Se pueden usar aletas de aluminio y un refrigerante con aletas para aumentar el área de enfriamiento.
34. ¿Cuál es la función del reactor de CC del convertidor de frecuencia?
Reducir la interferencia armónica de alto orden en la corriente de entrada y mejorar el factor de potencia de la fuente de alimentación de entrada.
35. ¿Cuál es la función del filtro sinusoidal conectado al convertidor de frecuencia?
El filtro sinusoidal permite que el convertidor de frecuencia funcione con un cable de motor largo y también es adecuado para circuitos que incluyen un transformador intermedio entre el convertidor de frecuencia y el motor.
36. ¿Cuál es el valor de resistencia del potenciómetro dado del convertidor de frecuencia?
El valor de resistencia del potenciómetro suministrado con el convertidor de frecuencia normalmente está en el rango de 1 K Ω a 10 K Ω.
37. ¿Qué son los modos de interferencia del convertidor de frecuencia y cómo abordarlos?
- Modos de comunicación:
(1) Interferencia de radiación;
(2) Interferencia conducida.
- Medidas antiinterferencias:
En el caso de las señales de interferencia transmitidas a través de radiación, se pueden reducir eficazmente encaminando y protegiendo adecuadamente la fuente de radiación y la línea perturbada.
Las señales de interferencia transmitidas a través de la línea se pueden resolver agregando filtros, balastos o anillos magnéticos en el lado de entrada y salida del convertidor de frecuencia.
Los métodos y precauciones específicos para reducir la interferencia son los siguientes:
(1) Las líneas de señal y de energía deben cruzarse o agruparse verticalmente.
(2) Evite conectar cables hechos de diferentes metales entre sí.
(3) La capa de blindaje debe estar conectada a tierra adecuadamente y la conexión a tierra debe ser continua y confiable en toda su longitud.
(4) En los circuitos de señal se debe utilizar un cable de par trenzado blindado.
(5) El punto de conexión a tierra de la capa de blindaje debe estar lo más lejos posible del convertidor de frecuencia y separado del punto de conexión a tierra del convertidor de frecuencia.
(6) Se puede utilizar un anillo magnético en la línea de alimentación de entrada y en la línea de salida del convertidor de frecuencia.
El método específico para usar un anillo magnético es el siguiente: la línea de entrada se puede enrollar cuatro veces en la misma dirección, mientras que la línea de salida se puede enrollar tres veces en la misma dirección.
Es importante mantener el anillo magnético lo más cerca posible del convertidor de frecuencia durante el bobinado.
(7) Además, para evitar interferencias, se pueden implementar blindajes y otras medidas antiinterferencias para los equipos e instrumentos perturbados.
38. Si desea aumentar la velocidad de la cinta transportadora original y operar a 80 Hz, ¿cómo elegir la capacidad del convertidor de frecuencia?
La potencia consumida por la cinta transportadora es directamente proporcional a su velocidad.
Por lo tanto, si desea operar a 80 Hz, la potencia del convertidor de frecuencia y del motor debe aumentarse proporcionalmente, lo que significa un aumento del 60 % sobre la capacidad de 50 Hz. Esto significa que la capacidad del convertidor de frecuencia y del motor debe aumentarse en un 60%.
39. ¿Cuál es la diferencia entre PWM y VVC+?
En el control VVC (voltaje y frecuencia variables), el circuito de control utiliza un modelo matemático para calcular la excitación ideal del motor en respuesta a los cambios en la carga del motor y compensa la carga en consecuencia.
Además, el circuito de control incorpora un método PWM síncrono de 60° implementado en un ASIC (Circuito Integrado de Aplicación Específica) que determina el tiempo de conmutación óptimo para los dispositivos semiconductores inversores (IGBT).
40. ¿Por qué no se puede utilizar el convertidor de frecuencia como fuente de alimentación de conversión de frecuencia?
El circuito general de una fuente de alimentación de frecuencia variable se compone de componentes como corriente constante de CA y filtros de CA, lo que da como resultado un voltaje de salida de onda sinusoidal pura y formas de onda de corriente que se asemejan mucho a la fuente de alimentación de CA ideal.
Es capaz de generar tensión y frecuencia de red para cualquier país del mundo.
Por otro lado, el convertidor de frecuencia consta de componentes como corriente constante CA (onda de modulación) y otros circuitos. El nombre estándar de este dispositivo es regulador de frecuencia variable.
Sin embargo, la forma de onda de la tensión de salida del convertidor de frecuencia es una onda de pulso cuadrada con numerosos componentes armónicos. El voltaje y la frecuencia cambian proporcionalmente al mismo tiempo y no se pueden ajustar de forma independiente, lo que los hace inadecuados para su uso como fuente de alimentación.
Normalmente sólo se utiliza para regular la velocidad de un motor asíncrono trifásico.
