es un sistema para el control de la velocidad rotacional de un motor de corriente alterna  (AC) por medio del control de la frecuencia  de alimentación suministrada al motor. Un variador de frecuencia es un caso especial de un variador de velocidad.

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Las cantidades de polos más frecuentemente utilizadas en motores síncronos o en motor asíncrono  son 2, 4, 6 y 8 polos que, siguiendo la ecuación citada, resultarían en 3600 RPM, 1800 RPM, 1200 RPM y 900 RPM respectivamente para motores sincrónicos únicamente y a la frecuencia de 60 Hz, y 3000 RPM, 1500 RPM 1000 RPM y 750 RPM para 50Hz. Dependiendo de la ubicación geográfica funciona en 50Hz o 60Hz.

En los motores asíncronos las revoluciones por minuto son ligeramente menores por el propio asincronismo que indica su nombre. En estos se produce un desfase mínimo entre la velocidad de rotación (RPM) del rotor (velocidad «real» o «de salida») comparativamente con la cantidad de RPM’s del campo magnético (las cuales si deberían cumplir la ecuación arriba mencionada tanto en motores sincronos  como en motores asíncronos ) debido a que sólo es atraído por el campo magnético exterior que lo aventaja siempre en velocidad

Esa variación en el ciclo de trabajo hace subir o bajar el valor medio de la señal

La forma de variar la frecuencia básicamente consta de cambiar el ciclo de trabajo (tiempo ON y tiempo OFF en un período) de una onda cuadrada periódica, de tal forma que el valor medio de la tensión (el promedio) a lo largo del tiempo varíe entre V máximo y V mínimo. La velocidad con que variamos el ciclo de trabajo, o sea su valor medio, será la frecuencia de variación del valor medio.

Esto físicamente se logra a través de «llaves electrónicas» de conmutación que son los IGBT (transistores bipolares de compuerta aislada) que actúan como interruptores que al cerrarse y abrirse por medio de un software específico conforman la onda cuadrada, que permite obtener la señal sinusoidal .

¿Qué es un variador de frecuencia?

Los variadores de frecuencia son sistema utilizados para el control de la velocidad rotacional de un motor de corriente alterna. Un variador de frecuencia son vertientes de un variador de velocidad, ya que llevan un control de frecuencia de alimentación, la cual se suministra por un motor.

¿Cómo funciona un variador de frecuencia?

Se alimenta al equipo con un voltaje de corriente alterna (CA), el equipo primero convierte la CA en corriente directa (CD), por medio de un puente rectificador (diodos o SCR´s), este voltaje es filtrado por un banco de capacitores interno, con el fin de suavizar el voltaje rectificado y reducir la emisión de variaciones en la señal; posteriormente en la etapa de inversión, la cual está compuesta por transistores (IGBT), que encienden y apagan en determinada secuencia (enviando pulsos) para generar una forma de onda cuadrada de voltaje de CD a un frecuencia constante y su valor promedio tiene la forma de onda senoidal de la frecuencia que se aplica al motor

El proceso de conmutación de los transistores es llamado PWM «Pulse Width Modulation» Modulación por ancho de pulso.

Al tener control en la frecuencia de la onda de corriente podemos también controlar la velocidad del motor de acuerdo a la siguiente fórmula:

Nm = velocidad mecánica (rpm) f = frecuencia de alimentación (Hz) s = deslizamiento (a dimensional) P = número de polos.

                                    

PARTES DE UN VARIADOR O CONVERTIDOR DE FRECUENCIA

La velocidad de los motores asíncronos no está influenciada por las variaciones de tensión, pero es proporcional a la frecuencia de la corriente de alimentación e inversamente proporcional al número de polos que tiene el estator.

Gracias a estas características, en la actualidad es posible obtener la variación de la velocidad de los motores trifásicos tipo jaula de ardilla, por sistemas electrónicos que varían la frecuencia, mediante los variadores de velocidad.

Básicamente un variador de frecuencia están compuestos por un :

Circuito Rectificador : Recibe la tensión alterna y la convierte en continua por medio de un puente rectificador de diodos o tiristores.

        Circuito intermedio : Consiste en un circuito LC cuya función principal es suavizar el rizado de la tensión rectificada y reducir la emisión de armónicos hacia la red.

   Inversor :  Convierte el voltaje continuo del circuito intermedio en uno de tensión y frecuencia variable mediante la generación de pulsos. Los variadores modernos emplean IGBT (Isolated Gate Bipolar Transistor) para generar los pulsos de voltaje de manera controlada.

      Circuito de control : El circuito de control enciende y apaga los IGBT para generar los pulsos de tensión y frecuencia variables. Además, realiza las funciones de supervisión de funcionamiento monitoreando la corriente, voltaje, temperatura, etc. con teclados e interfaces amigables de fácil empleo.

                 Circuito de un variador de frecuencia 

su entrada del variador muestra a una red alterna de tres fases que alimenta la entrada la cual es rectificada a CC y filtrada por un filtro L-C. Este “Bus de CC” alimenta un puente inversor de tres fases, donde es convertida nuevamente a una forma de onda de CA de tres fases, pero a la tensión y frecuencia necesarias para que el motor funcione a la velocidad deseada.