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¿Qué es un Convertidor de Frecuencia?

Un convertidores de frecuencia es una máquina que convierte una frecuencia recibida en una frecuencia arbitraria.

La frecuencia, también llamada frecuencia de oscilación, es el valor de cuántas veces una corriente eléctrica o una onda de radio repite sus ondas en un segundo. La corriente eléctrica puede ser continua o alterna, pero la fuente de alimentación de hogares y fábricas es básicamente una fuente de corriente alterna, que suministra corriente de una frecuencia fija.

Sin embargo, algunas máquinas pueden necesitar una frecuencia superior o inferior a la de la fuente de alimentación. En estos casos, se utilizan convertidores de frecuencia para convertir la frecuencia a una frecuencia arbitraria.

Usos de los Convertidores de Frecuencia

Los convertidores de frecuencia se utilizan cuando se desea cambiar de frecuencia. Algunos ejemplos son los electrodomésticos y las fábricas en el extranjero.

La frecuencia en las distintas regiones difiere, y la corriente suministrada desde la toma de corriente está fijada. A menudo se instalan convertidores de frecuencia para que puedan utilizarse del mismo modo en distintas regiones.

Además, algunas máquinas herramienta requieren fuentes de alimentación de baja o alta frecuencia, que se convierten de una fuente de alimentación de 50 Hz o 60 Hz a la frecuencia requerida.

Principio de los Convertidores de Frecuencia

Los convertidores de frecuencia pueden convertir a cualquier frecuencia aplicando una corriente. En los convertidores de frecuencia se utilizan inversores y convertidores.

Un inversor es un dispositivo que convierte la corriente continua en corriente alterna, mientras que un convertidor convierte la corriente alterna en corriente continua.

1. Circuito Convertidor

Al pasar la corriente por un circuito convertidor, la corriente alterna original se convierte en corriente continua. La corriente alterna es una onda sinusoidal, por lo que hay valores positivos y negativos, pero ambos pueden extraerse como valores positivos provocando la rectificación de onda completa mediante los diodos del circuito convertidor.

A continuación, la corriente extraída se hace pasar por un condensador. Se suaviza mediante cargas y descargas repetidas para producir una corriente continua suave.

2. Circuito Inversor

Por último, la corriente pasa por un circuito inversor para producir una corriente alterna cambiada a una frecuencia arbitraria. Los circuitos inversores contienen transistores, que pueden producir ondas con frecuencias variables ajustando los intervalos de conexión y desconexión.

La modulación por ancho de pulsos se utiliza habitualmente en los circuitos inversores. Abreviada como PWM (en inglés: Pulse Width Modulation), controla una salida determinada controlando la relación ON/OFF de los interruptores.

Este control permite un bajo consumo de energía y la miniaturización. En un circuito inversor, el sentido de la corriente que circula por la carga se invierte cuando el interruptor se pone en ON/OFF. Esta tecnología, denominada tecnología de conmutación, se utiliza para generar corriente alterna.

3. PWM

El método de control PWM se denomina método de comparación de onda triangular. En el método de comparación de onda triangular, una onda sinusoidal (CA) de la frecuencia a realizar se introduce en un amplificador operacional y se compara con los valores altos y bajos de una onda en forma de triángulo, denominada portadora.

Si la onda sinusoidal es mayor que la portadora, la señal de control de conmutación se pone en ON. Por el contrario, si el valor de la onda sinusoidal es menor que el de la portadora, la señal de control de conmutación se apaga. Repitiendo esta comparación, la señal de control de conmutación, la onda de pulso, puede ser emitida.

La tensión alterna se alimenta conmutando una continua mediante un elemento de conmutación semiconductor, como un tiristor.

Más Información sobre los Convertidores de Frecuencia

1. Tiristor

Los tiristores, que también se utilizan en los convertidores de frecuencia, constan de un diodo con un terminal de puerta. El diodo se utiliza para que el flujo eléctrico sea unidireccional.

La función del terminal de puerta es controlar la apertura y el cierre del circuito eléctrico y, en combinación con el diodo, se puede controlar la dirección y la salida de la corriente.

2. Válvula Tiristor

Se denomina válvula (rectificador) a un dispositivo que puede soportar tensiones suficientemente altas y tiene la capacidad eléctrica necesaria conectando varios elementos tiristores en serie o en paralelo.

Anteriormente, las válvulas de tiristores estaban aisladas por aire y refrigeradas por viento o aisladas por aceite y refrigeradas por aceite, pero en los últimos años se han impuesto las válvulas aisladas por aire y refrigeradas por agua que utilizan elementos tiristores ligeros de arco directo de gran capacidad.