Un cambiador de frecuencia o convertidor de frecuencia es un dispositivo electrónico o electromecánico que convierte corriente alterna ( CA ) de una frecuencia en corriente alterna de otra frecuencia. El dispositivo también puede cambiar el voltaje , pero si lo hace, eso es incidental a su propósito principal, ya que la conversión de voltaje de corriente alterna es mucho más fácil de lograr que la conversión de frecuencia.
Tradicionalmente, estos dispositivos eran máquinas electromecánicas denominadas grupo motogenerador . [1] También se utilizaban dispositivos con rectificadores de arco de mercurio o tubos de vacío. Con la llegada de la electrónica de estado sólido , ha sido posible construir cambiadores de frecuencia completamente electrónicos. Estos dispositivos suelen consistir en una etapa rectificadora (que produce corriente continua ) que luego se invierte para producir CA de la frecuencia deseada. El inversor puede utilizar tiristores , IGCT o IGBT . Si se desea una conversión de voltaje, generalmente se incluirá un transformador en el circuito de entrada o salida de CA y este transformador también puede proporcionar aislamiento galvánico entre los circuitos de CA de entrada y salida. También se puede agregar una batería al circuito de CC para mejorar la respuesta del convertidor ante cortes breves en la energía de entrada.
Los cambiadores de frecuencia varían en su capacidad de manejo de energía desde unos pocos vatios hasta megavatios.
Los cambiadores de frecuencia se utilizan para convertir energía CA masiva de una frecuencia a otra, cuando dos redes eléctricas adyacentes operan a una frecuencia de servicio diferente .
Un variador de frecuencia (VFD) es un tipo de cambiador de frecuencia que se utiliza para el control de velocidad de motores de CA, como los que se utilizan para bombas y ventiladores. La velocidad de un motor de CA síncrono o de inducción depende de la frecuencia de la fuente de alimentación de CA, por lo que cambiar la frecuencia permite cambiar la velocidad del motor. Esto permite variar la salida del ventilador o de la bomba para adaptarla a las condiciones del proceso, lo que puede proporcionar ahorros de energía.
Un cicloconvertidor también es un tipo de cambiador de frecuencia. A diferencia de un VFD, que es un cambiador de frecuencia indirecto ya que utiliza una etapa AC-DC y luego una etapa DC-AC, un cicloconvertidor es un cambiador de frecuencia directo porque no utiliza etapas intermedias.
Otra aplicación es en las industrias aeroespacial y aérea. A menudo, los aviones utilizan energía de 400 Hz, por lo que se necesita un convertidor de frecuencia de 50 Hz o de 60 Hz a 400 Hz para usar en la unidad de energía en tierra utilizada para alimentar el avión mientras está en tierra. Las aerolíneas también podrían utilizar los convertidores para proporcionar corriente de pared en el aire a los pasajeros para que los utilicen con computadoras portátiles y similares. Los equipos de sistemas de radio y combate de los buques de guerra de la Armada a menudo también funcionan con 400 Hz para reducir el ruido en la señal de CC después de la rectificación.
En los sistemas de energía renovable , los convertidores de frecuencia son un componente esencial de los generadores de inducción de doble alimentación ( DFIG ), tal como se utilizan en las modernas turbinas eólicas de varios megavatios. [2]
Un sistema HVDC puede servir como convertidor de frecuencia para grandes cargas.
Convertidor de frecuencia también puede referirse a un circuito de mucha menor potencia que convierte señales de radiofrecuencia de una frecuencia a otra frecuencia , especialmente en un receptor superheterodino . Ver mezclador de frecuencias . El circuito generalmente consta de un oscilador local y un mezclador de frecuencia (multiplicador analógico) que genera frecuencias suma y diferencia a partir de la entrada y el oscilador local, de las cuales una (la frecuencia intermedia ) será necesaria para una mayor amplificación, mientras que las demás se filtran . El mismo resultado se lograba históricamente con el convertidor pentagrid o un triodo y hexodo en un solo tubo , pero se puede implementar económicamente en radios de transistores mediante un solo transistor que funciona como un mezclador autooscilante .