Un variador de frecuencia o convertidor de frecuencia es un dispositivo electrónico o electromecánico que convierte la 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 la corriente alterna es mucho más fácil de lograr que la conversión de frecuencia.
Tradicionalmente, estos dispositivos eran máquinas electromecánicas llamadas grupos electrógenos . [1] También se utilizaban dispositivos con rectificadores de arco de mercurio o tubos de vacío. Con la llegada de la electrónica de estado sólido , se ha hecho posible construir variadores de frecuencia completamente electrónicos. Estos dispositivos suelen constar de una etapa rectificadora (que produce corriente continua ) que luego se invierte para producir corriente alterna de la frecuencia deseada. El inversor puede utilizar tiristores , IGCT o IGBT . Si se desea la conversión de voltaje, normalmente se incluirá un transformador en el circuito de entrada o salida de corriente alterna y este transformador también puede proporcionar aislamiento galvánico entre los circuitos de entrada y salida de corriente alterna. También se puede añadir una batería al circuito de corriente continua para mejorar la resistencia del convertidor a breves cortes en la potencia de entrada.
Los variadores de frecuencia varían en capacidad de manejo de potencia desde unos pocos vatios hasta megavatios.
Los cambiadores de frecuencia se utilizan para convertir energía de CA en masa de una frecuencia a otra, cuando dos redes eléctricas adyacentes funcionan a diferentes frecuencias de servicio .
Un variador de frecuencia (VFD) es un tipo de variador de frecuencia que se utiliza para controlar la 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 la bomba para que coincida con las condiciones del proceso, lo que puede generar ahorros de energía.
Un cicloconvertidor es también un tipo de variador de frecuencia. A diferencia de un variador de frecuencia, que es un variador de frecuencia indirecto, ya que utiliza una etapa de CA-CC y luego una etapa de CC-CA, un cicloconvertidor es un variador de frecuencia directo, ya que no utiliza etapas intermedias.
Otra aplicación se encuentra en la industria aeroespacial y de las aerolíneas. A menudo, los aviones utilizan una potencia de 400 Hz, por lo que se necesita un convertidor de frecuencia de 50 Hz o 60 Hz a 400 Hz para utilizar en la unidad de potencia terrestre que se utiliza para alimentar el avión mientras está en tierra. Las aerolíneas también pueden utilizar los convertidores para proporcionar corriente de pared en el aire a los pasajeros para su uso con computadoras portátiles y similares. Los equipos de radio y sistemas de combate en los buques de guerra de la Armada también suelen funcionar 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 doblemente alimentados ( DFIG ), como los que se utilizan en las turbinas eólicas modernas de varios megavatios. [2]
Un sistema HVDC puede servir como convertidor de frecuencia para cargas grandes.
El 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 . Véase mezclador de frecuencia . El circuito generalmente consta de un oscilador local y un mezclador de frecuencia (multiplicador analógico) que genera frecuencias de 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 otras se filtran . El mismo resultado se logró históricamente con el convertidor pentacristalino o un triodo y hexodo en un solo tubo , pero se puede implementar en radios de transistores de manera económica con un solo transistor que funciona como un mezclador autooscilante .