Unidad-5-VARIADOR-FRECUENCIA

Vista previa del material en texto

CICLO GS : AUTOMATIZACIÓN Y ROBOTICA INDUSTRIAL 
 
 
 
INTEGRACION DE SISTEMAS DE 
AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL 
 
UNIDAD 5 
 INTRODUCCION VARIADORES FRECUENCIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 2 
 
1.- INTRODUCCIÓN. 
 
Poder variar la velocidad de un proceso o de un sistema, es una necesidad que se plantea 
obligatoriamente en la mayoría de los sectores de la industria. La aparición del control 
electrónico de los motores eléctricos, para variar y regular su velocidad, ha aportado a los 
procesos industriales grandes ventajas, aumentando sus propias posibilidades y 
prestaciones y reduciendo su mantenimiento de energía y consumo entre otras. 
 
Tradicionalmente, la mayor parte de los problemas de regulación de máquinas eléctricas 
han sido resueltos mediante el motor de corriente continua que, por su naturaleza, posee 
excelentes cualidades para ello. Sin embargo, hoy en día se están utilizando en la industria 
nuevos tipos de motores (de pequeña potencia) tales como los motores de “reluctancia 
magnética” y los motores de “imanes permanentes (Brushless)” en los que la regulación no 
resulta tan compleja como sucede en los motores de inducción. 
 
Comparando el motor de c.c. con el de c.a., el primero presenta las desventajas de mayor 
tamaño y complejidad constructiva del colector que presenta ciertos problemas de 
explotación y de mantenimiento, imponiendo, además, ciertos límites de velocidad y 
potencia. El motor de inducción de c.a. tiene como principal inconveniente la complejidad 
del convertidor electrónico necesario para variar su velocidad. Aunque el motor de c.c. es 
más caro que el de c.a. el conjunto regulador-motor de c.a. supera en precio al de c.c.. 
 
2.- MOTORES ELECTRICOS 
 
Actualmente los receptores más utilizados, tanto en la industria como en las instalaciones 
terciarias, si exceptuamos los sistemas de alumbrado, son los motores eléctricos. Su función, 
convertir energía eléctrica en energía mecánica, les otorga una especial importancia 
económica especial; por lo que ningún diseñador de instalaciones y máquinas, ningún 
instalador ni usuario pueden ignorarlos. 
 
Entre los diversos tipos de motores existentes, los motores asíncronos trifásicos, 
especialmente los de jaula, son los más utilizados en la industria, y también en los edificios 
terciarios en aplicaciones de cierta potencia. Además, aunque su mando y control mediante 
sistemas con contactores está perfectamente adaptado para una gran mayoría de 
aplicaciones, la utilización de componentes electrónicos, en constante evolución, amplía su 
campo de aplicación. Entre estas aplicaciones destacan el arranque y parada con los 
arrancadores-ralentizadores progresivos y una buena regulación de velocidad mediante los 
variadores-reguladores de velocidad. 
 
Sin embargo, en la industria se siguen utilizando los motores asíncronos de anillos rozantes 
para ciertas aplicaciones de gran potencia, quedando los motores asíncronos monofásicos 
para las aplicaciones de pequeña potencia que se utilizan en los edificios. 
 
En aplicaciones que requieren grandes prestaciones, especialmente con par dinámico (o de 
arranque o por variaciones de carga), y con necesidad de un ajuste fino y muy amplio de la 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 3 
 
velocidad, es frecuente la utilización de los motores síncronos denominados sin escobillas o 
de imán permanente, unidos a convertidores. 
 
Atendiendo al tipo de corriente utilizada para su alimentación, se clasifican en: 
· Motores de corriente continua: 
– De excitación independiente. 
– De excitación serie. 
– De excitación (shunt) o derivación. 
– De excitación compuesta (compund). 
· Motores de corriente alterna: 
– Motores síncronos. 
– Motores asíncronos: 
 Monofásicos. 
o De bobinado auxiliar. 
o De espira en cortocircuito. 
o Universal. 
 Trifásicos. 
o De rotor bobinado. 
o De rotor en cortocircuito (jaula de ardilla). 
 
Todos los motores de corriente continua así como los síncronos de corriente alterna 
incluidos en la clasificación anterior tienen una utilización y unas aplicaciones muy 
específicas. 
 
Los motores de corriente alterna asíncronos, tanto monofásicos como trifásicos, son los que 
tienen una aplicación más generalizada gracias a su facilidad de utilización, poco 
mantenimiento y bajo coste de fabricación. Por ello, tanto en esta unidad como en la 
siguiente nos centraremos en la constitución, el funcionamiento y la puesta en marcha de 
los motores asíncronos de inducción. 
 
2.1.- PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LOS MOTORES ASÍNCRONOS. 
 
El principio de funcionamiento del motor asíncrono se basa en la creación de una corriente 
inducida en un conductor cuando éste corta las líneas de fuerza de un campo magnético, de 
ahí el nombre de «motor de inducción». La acción combinada de la corriente en el inducido 
y el campo magnético crea una fuerza motriz en el rotor del motor. 
 
Supongamos una espira ABCD en cortocircuito, situada en un campo magnético B, y que 
puede girar alrededor de un eje xy. 
 
 
 
 
 
 
 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 4 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Si, por ejemplo, hacemos girar el campo magnético en el sentido de las agujas del reloj, la 
espira queda sometida a un flujo variable y se crea en ella una fuerza electromotriz inducida 
que origina una corriente inducida i (ley de Faraday). 
 
Por la ley de Lenz, el sentido de la corriente es tal que se opone, mediante su acción 
electromagnética, a la causa que la ha creado. 
 
Cada uno de los dos conductores queda por tanto sometido a una fuerza F de Laplace (de 
Lorentz, para los Anglosajones), de sentido opuesto a su desplazamiento relativo respecto al 
campo inductor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
La regla de los tres dedos de la mano derecha (acción del campo sobre la corriente), 
permite definir fácilmente el sentido de la fuerza F aplicada a cada conductor. 
 
El pulgar se coloca en el sentido del campo del inductor. El índice indica el sentido de la 
fuerza. El dedo corazón o de en medio se coloca en el sentido de la corriente inducida. Por 
tanto, la espira queda sometida a un par que provoca su rotación en el mismo sentido que el 
campo inductor, llamado campo giratorio. Por tanto también, la espira gira y el par 
electromotor se equilibra con el par resistente. 
 
 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 5 
 
 
2.1.1.- Campo magnético giratorio. 
 
El campo magnético creado por un bobinado trifásico alimentado por corriente alterna es de 
valor constante pero giratorio y a la velocidad de sincronismo. Este fenómeno se puede 
comprobar con el estudio de las posiciones que va ocupando la resultante del flujo 
atendiendo a los sentidos de corriente que van tomando los conductores en el bobinado, 
véase la siguiente figura: 
 
 
 
En el instante 0, la fase U tiene valor cero, la fase V tiene valor negativo, por lo que la 
corriente circula desde V2 hasta V1, y la fase W tiene valor positivo, con lo que la corriente 
circula desde W1 hasta W2. En el bobinado se crea una bobina ficticia a la que aplicando la 
 instante, la resultante del flujo se sitúa entre las 
ranuras 7 y 8. 
 
El signo positivo representa que la corriente entra en el plano y el signo negativo que sale 
del plano. El ciclo de la corriente se divide en seis partes iguales pasando ahora al instante 1, 
donde vemos que la fase U tiene valor positivo, la fase V sigue teniendo valor negativo y la 
fase Wtiene valor positivo. 
 
En este instante la resultante del flujo se sitúa entre las ranuras 9 y 10, con lo que ha 
avanzado un sexto de la circunferencia en el tiempo que ha transcurrido desde el instante 0 
al 1, que se corresponde con un sexto del periodo de la corriente. 
 
Si vamos aplicándolo sucesivamente a los demás instantes, podemos ver que de uno a otro 
siempre avanza un sexto de vuelta igual que el tiempo que transcurre de un instante a otro 
el periodo de la corriente, lo que nos indica que el flujo es giratorio y su velocidad coincide 
con la velocidad del sistema de corriente alterna. 
 
 
 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 6 
 
2.1.2.- Deslizamiento. 
 
No puede existir par motor si no existe corriente inducida circulando por la espira. Este par 
depende de la corriente que circula por la espira, y no puede existir si no existe variación de 
flujo en la espira. Por tanto, es necesario tener una diferencia de velocidad entre la espira y 
el campo giratorio. Por este motivo, el motor eléctrico que funciona según el principio que 
estamos describiendo se denomina «motor asíncrono». La diferencia entre la velocidad de 
sincronismo (Ns) y la de la espira (N) se denomina «deslizamiento» (g) y se expresa en % de 
la velocidad de sincronismo. 
 
g = [(Ns - N) / Ns] x 100 
 
Durante el funcionamiento, la frecuencia de la corriente rotórica se obtiene multiplicando la 
frecuencia de alimentación por el deslizamiento. Por tanto, durante el arranque, la 
frecuencia de corriente rotórica es máxima. El deslizamiento en régimen permanente es 
variable y depende de la carga del motor y del valor de la tensión de alimentación que se le 
aplica: es tanto menor cuanto menor es la carga, y aumenta si el motor está subalimentado. 
 
2.1.3.- Velocidad de sincronismo. 
La velocidad de sincronismo de los motores asíncronos trifásicos es proporcional a la frecuencia de la 
corriente de alimentación e inversamente proporcional al número de pares de polos que forman el 
estator. Por ejemplo: 
Ns = 60· f/p 
Siendo: 
· Ns: velocidad de sincronismo en rpm, 
· f: frecuencia en Hz, 
· p: número de pares de polos. 
 
En la siguiente tabla se indican las velocidades del campo giratorio o velocidades de sincronismo, en 
función del número de pares de polos, para cada una de las frecuencias industriales de 50 Hz y 60 Hz 
y también para la de 100 Hz. 
 
 
 
 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 7 
 
En la práctica no siempre es posible aumentar la velocidad de un motor asíncrono alimentándolo a 
una frecuencia superior a la prevista, aún adaptando la tensión. En efecto, se necesita comprobar si 
su diseño mecánico y eléctrico lo permiten. 
 
Hay que indicar que debido al deslizamiento, las velocidades de rotación en carga de los motores 
asíncronos son ligeramente inferiores a las velocidades de sincronismo indicadas en la tabla. 
 
 
2.2.- CONSTITUCIÓN. 
Un motor asíncrono trifásico de jaula tiene dos partes principales: un inductor o estator y un 
inducido o rotor. 
 
El estator. 
Es la parte fija del motor. Una carcasa de acero o aleación ligera rodea una corona de chapas 
delgadas (del orden de 0,5 mm de grosor) de acero al silicio. Las chapas están aisladas entre 
sí por oxidación o mediante barnices aislantes. 
 
El laminado del circuito magnético reduce las pérdidas por histéresis y por corrientes de 
Foucault. Las chapas tienen unas ranuras en las que se colocan los arrollamientos 
estatóricos destinados a producir el campo giratorio (tres arrollamientos en caso de un 
motor trifásico). 
 
Cada arrollamiento está constituido por varias bobinas. La forma de conexión de estas 
bobinas entre sí determina el número de pares de polos del motor, y por tanto, su velocidad 
de rotación. 
 
El rotor. 
Es el elemento móvil del motor. Igual que el circuito magnético del estator, está constituido 
por un apilamiento de chapas finas aisladas entre sí y forman un cilindro claveteado 
alrededor del árbol o eje motor. Este elemento, por su tecnología, permite distinguir dos 
familias de motores asíncronos: uno, cuyo rotor se denomina «de jaula», y otro, cuyo rotor, 
bobinado, se denomina «de anillos». 
 
 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 8 
 
 
 
2.2.1.- Tipos de rotor. 
2.2.1.1.- El rotor de jaula 
Existen varios tipos de rotor de jaula. Se citan estos motores empezando por los menos 
frecuentes: 
 
·Rotor de jaula resistente. 
El rotor resistente suele ser de jaula simple. La jaula está cerrada por dos anillos resistentes 
(aleación especial, poca sección, anillos de acero inoxidable...). 
 
Estos motores, a par nominal, tienen un gran deslizamiento. 
 
Su par de arranque es elevado, y la corriente de arranque baja (Observar las curvas de par-
velocidad). El rendimiento es bajo debido a las pérdidas en el rotor. 
 
 
 
 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 9 
 
 
 
Estos motores se utilizan principalmente en aplicaciones en las que es conveniente que 
exista deslizamiento para variar la velocidad en función del par, por ejemplo: 
· en el caso de varios motores unidos mecánicamente entre los que debe quedar 
repartida la carga, como por ejemplo, los trenes de rodillos de una laminadora, o el 
arrastre de una grúa puente; 
· la función de enrollar-desenrollar con motores Alquist (Estos motores asíncronos 
moto-ventilados con un gran deslizamiento se utilizan para variación de velocidad; su 
corriente de calado es casi su corriente nominal y su característica de par-velocidad, 
es muy ancha. Con una alimentación variable se puede adaptar esta característica y 
ajustar el par motor en función de la tracción deseada), diseñados para este fin; 
necesidad de un gran par de arranque con una corriente de llamada limitada 
(polipastos o cintas transportadoras). 
 
Puede variarse su velocidad cambiando la tensión, pero los convertidores de frecuencia van 
haciendo desaparecer esta aplicación. 
 
Aunque todos los motores son auto-ventilados, ciertos motores con rotor de caja resistente 
son moto-ventilados (motorización separada de su ventilador). 
 
· Rotor de jaula simple 
En los huecos o muescas dispuestas a lo largo del rotor (en la periferia del cilindro 
constituido por la pila de láminas) se colocan conductores conectados en cada extremo a 
una corona metálica; estos conductores desarrollan el par motor generado por el campo 
giratorio. Para que el par sea homogéneo, los conductores están ligeramente inclinados 
respecto al eje del motor. 
 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 10 
 
El conjunto tiene el aspecto de una jaula de ardilla, de ahí el nombre de este tipo de rotor. 
 
Generalmente, la jaula de ardilla está completamente moldeada (únicamente se fabrican 
estas jaulas insertando los conductores en las ranuras en el caso de motores muy grandes). 
El aluminio se inyecta a presión, y las aletas de refrigeración, colocadas en la misma 
operación, aseguran el cortocircuito de los conductores del rotor. Estos motores tienen un 
par de arranque relativamente bajo y la corriente de arranque es muy superior a la nominal 
(Observar las curvas de par-velocidad). 
 
Por el contrario, tienen un deslizamiento muy pequeño a par nominal. 
 
Se utilizan principalmente para grandes potencias para mejorar el rendimiento de las 
instalaciones con bombas y ventiladores. Se asocian también a los convertidores defrecuencia de velocidad variable, con lo que los problemas de par y de corriente de arranque 
quedan completamente resueltos. 
 
· Rotor de jaula doble. 
Consta de dos jaulas concéntricas, una exterior, de poca sección y gran resistencia y otra 
interior de mayor sección y menor resistencia. 
 
Al empezar el arranque, las corrientes rotóricas son de frecuencia elevada, y, por el efecto 
pelicular que se produce, la totalidad de la corriente rotórica circula por la periferia del rotor 
y por tanto por una sección reducida de conductores. Así, al principio del arranque, siendo 
todavía las corrientes de frecuencia elevada, la corriente no circula más que por la caja 
exterior. El par producido por la jaula exterior resistente es importante y con baja corriente 
de llamada (Observar las curvas de par-velocidad). 
 
 Al final del arranque, la frecuencia en el rotor disminuye y resulta más fácil la circulación del 
flujo por la jaula interior. El motor se comporta entonces aparentemente como si hubiera 
sido construido como una única jaula de baja resistencia. En régimen permanente, la 
velocidad es solamente un poco menor que la de un motor de jaula simple. 
 
 · Rotor de ranuras profundas 
Es la versión estándar. Los conductores rotóricos se moldean en las ranuras del rotor, que 
tienen forma trapezoidal, con el lado menor del trapecio situado hacia el exterior del rotor. 
 
El funcionamiento es similar al de un motor de doble jaula: la intensidad de corriente 
rotórica varía en función inversa de su frecuencia. 
 
Así: 
· al principio del arranque, el par es mayor y la corriente menor, 
· en régimen permanente, la velocidad es sensiblemente igual a la de un motor de jaula 
simple. 
 
 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 11 
 
2.2.1.2.-Motor de rotor bobinado (rotor con anillos). 
En las ranuras practicadas en la periferia del rotor se colocan unos bobinados idénticos a los 
del estator (observar la figura siguiente). Generalmente el rotor es trifásico. 
 
 
 
 
 
Un extremo de cada uno de los arrollamientos se conecta a un punto común (conexión 
estrella). Los extremos libres pueden conectarse o a un conector centrífugo o a tres anillos 
de cobre, aislados y que giran solidarios con el rotor. Sobre estos anillos frotan unas 
escobillas, a base de grafito, conectadas al dispositivo de arranque. 
 
En función del valor de las resistencias insertadas en el circuito 
rotórico, este tipo de motor puede desarrollar un par de arranque 
que llega hasta 2,5 veces el par nominal. La corriente de arranque 
es sensiblemente proporcional al par desarrollado en el eje del 
motor. 
 
Esta solución deja paso progresivamente a los sistemas 
electrónicos asociados a motores de jaula estándar. En efecto, 
estos últimos permiten resolver los problemas de mantenimiento 
(sustitución de las escobillas de alimentación del rotor gastadas, y 
mantenimiento de las resistencias de arranque), reducir la 
energía disipada en las resistencias y mejorar de manera 
importante el rendimiento de la instalación. 
 
 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 12 
 
 
2.3.- TENSIONES E INTENSIDADES EN EL ESTÁTOR DE LOS MOTORES TRIFÁSICOS. 
 
Todo bobinado trifásico se puede conectar en estrella (todos los finales conectados en un 
punto común, alimentando el sistema por los otros extremos libres) o bien en triángulo 
(conectando el final de cada fase al principio de la fase siguiente, alimentando el sistema por 
los puntos de unión), como se puede apreciar en la Figura. 
 
En la conexión estrella, la intensidad que recorre cada fase coincide con la intensidad de 
línea, mientras que la tensión que se aplica a cada fase es 3 menor que la tensión de línea. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
En la conexión triángulo la intensidad que recorre cada fase es 3 menor que la intensidad de 
línea, mientras que la tensión a la que queda sometida cada fase coincide con la tensión de 
línea. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2.4.- MÉTODOS DE ARRANQUE DE MOTORES DE CA 
 
Arranque directo 
 
Se trata de un sistema de arranque en un único tiempo. Es el más usado en motores eléctricos 
que accionan bombas de pequeña potencia. El bobinado del motor se conecta directamente a 
la red. 
 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 13 
 
El motor arranca con sus características normales con una fuerte punta de intensidad. Esta 
punta puede llegar a ser hasta 8 veces la intensidad nominal. El par inicial de arranque puede 
llegar a ser del 1,5 veces el nominal, lo cual ocurre al 80% de la velocidad nominal 
 
El Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (REBT) en su instrucción ITC-BT-47 regula la 
relación que debe existir entre las intensidades de arranque y plena carga de los motores 
alimentados desde una red pública de alimentación en función de su potencia. De dicha 
relación de proporcionalidad (véase la Tabla) se desprende que los motores de potencias 
superiores a 0,75 kW que no cumplan la relación de intensidades expuesta en la tabla, han 
de disponer de un sistema de arranque que disminuya esa relación. 
 
 
 
La intensidad en el momento del arranque de motores que no cumpla esta relación puede 
hacer que salten las protecciones o bien perjudicar las líneas que los alimentan. 
 
Para evitar estos inconvenientes se disminuye la tensión en el periodo de arranque y con 
ello la intensidad, y una vez alcanzada la velocidad de régimen se conecta el motor a su 
tensión nominal, con lo que se logra amortiguar la intensidad de arranque. 
 
 
 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 14 
 
 
Arranque estrella-triangulo 
 
Este arranque sólo puede ser aplicado a los motores donde los dos extremos de los tres 
devanados del estator son accesibles. El procedimiento consiste en arrancar el motor 
conectando sus devanados en estrella y cuando a adquirido el 80% de su velocidad nominal 
(máximo par, corriente cercana a la nominal) se conectan los devanados en triángulo. El paso 
de una a otra configuración es determinado por un temporizador incorporado al circuito de 
maniobra. Mientras el motor está conectado en estrella la tensión de alimentación se reduce a 
1/√3 (al 57,7%). El par se reduce con el cuadrado de la tensión (al 50%) y es igual al tercio 
del par proporcionado por un motor en arranque directo. La intensidad disminuye. Es decir 
reducimos la intensidad en detrimento del par de arranque. 
 
Este arranque es indicado para máquinas que arranque en vacío o tengan un par resistente 
pequeño. Hay que señalar en el paso de estrella a triangulo se produce la apertura de los 
contactos del contactor, produciéndose un transitorio debido a la característica inductiva de 
los devanados. Este transitorio se refleja en una punta de corta duración de intensidad muy 
elevada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 15 
 
 
Arranque por autotransformador 
 
El motor se alimenta por una tensión reducida mediante un autotransformador, el cual se pone 
fuera de servicio cuando el arranque se termina. Esta forma de arranque es utilizada sobre 
todo para los motores de gran potencia, con relación al arranque estatórico permite obtener un 
par más elevado con una punta de intensidad menor. 
 
 
 
Arranque con resistencias en serie con el bobinado del estátorEs un procedimiento poco empleado que consiste en disponer un reóstato variable en serie 
con el bobinado estatórico. 
 
La puesta en marcha se hace con el reóstato al máximo de resistencia y se va disminuyendo 
hasta que el motor queda conectado a la tensión de red. 
 
Su representación de forma esquemática se puede apreciar en la Figura 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 16 
 
 
Arrancador estático 
 
El arrancador estático consiste, básicamente, en un convertidor estático, alterna-alterna, 
generalmente tiristores, que permiten el arranque de C.A. con aplicación progresiva de 
tensión, con la consiguiente limitación de corriente y par de arranque. 
 
El arrancador estático se divide en dos partes: el circuito de potencia y el circuito de 
regulación (y maniobra). Al poner en servicio el equipo, los tiristores dejan pasar la corriente 
que alimentan el motor de acuerdo con la programación realizada sobre el circuito de 
maniobra, que irá aumentando progresivamente hasta alcanzar el valor nominal de la tensión 
de servicio. 
 
La posibilidad del arranque progresivo también se puede dar en sentido contrario, durante la 
parada del motor, de tal manera que se vaya reduciendo la tensión a un 60% del valor 
nominal, y en ese momento hacer el paro. 
 
Variador de frecuencia 
En los motores asíncronos de corriente alterna la velocidad de giro no depende de la tensión 
de alimentación sino de la frecuencia de la red. Los variadores de frecuencia (velocidad), 
tienen como misión variar la frecuencia de la corriente de alimentación. 
 
Se realizan basándose en tiristores que forman contactores estáticos. Se configura con un 
convertidor alterna/continua y un convertidor continua/alterna de velocidad variable entre 0 
Hz y la frecuencia de red. 
 
El variador de frecuencia permite la variación de velocidad total desde 0 rpm a la velocidad 
nominal del motor a par constante. Su rendimiento es alto, y permite un factor de potencia 
aproximadamente de 1. Permite la ausencia de sobreintensidades por transitorios. Hace 
innecesario elementos de protección del motor. 
 
Todos los variadores de frecuencia modernos cuentan con las siguientes partes principales: 
- 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. 
 
 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 17 
 
Los variadores de frecuencia más empleados son los PWM (Modulación de Ancho de Pulsos) 
que emplean en el circuito de entrada puente de diodos rectificadores. En el circuito 
intermedio poseen condensadores y bobinas para disminuir el rizado del voltaje rectificado, 
además las bobinas ayudan a disminuir el contenido armónico de la corriente generada por el 
variador de frecuencia y por ende a mejorar el factor de potencia. Algunos fabricantes 
emplean las bobinas de línea en lugar de las bobinas DC del circuito intermedio, pero tienen 
la desventaja de ocupar más espacio, generar una caída de tensión mayor y disminuir la 
eficiencia del variador. 
 
Los variadores requieren de señales de control para su arranque, parada y variación de 
velocidad; así como enviar señales de referencia a otros dispositivos como PLC u otros 
variadores. Es importante que estas señales estén aisladas galvánicamente para evitar daños 
en los sensores o controles y evitar la introducción de ruido en el sistema de control. 
 
Los variadores de frecuencia ofrecen una excelente alternativa de automatización de sistemas 
y control de energía en todo tipo de aplicaciones. Su empleo se ha incrementado 
enormemente en los últimos 10 años por los grandes beneficios que ofrece en el ahorro de 
energía, costos operativos y de mantenimiento. Además, si tenemos en cuenta que más del 
60% de la energía eléctrica que se produce se consume en motores eléctricos, las aplicaciones 
potenciales de los variadores de frecuencia son enormes. 
 
Lo más importante para determinar si es factible el empleo de un variador de frecuencia, es 
tener un profundo conocimiento del proceso a ser controlado; así como conocer las ventajas y 
limitaciones comparado con otros sistemas alternativos. Es por lo general un proceso 
multidisciplinario que debe involucrar tanto a Ingenieros de Producción, de Proceso, 
Mantenimiento mecánico, eléctrico y electrónico, Instrumentistas, etc. iniciado por un deseo 
de obtener una ventaja de calidad y economía. Colocar un variador de frecuencia es hacer a 
un motor eléctrico "inteligente". 
 
Ventajas de uso del variador (frente al resto de arranques): 
 
Ventajas: 
- Evita picos o puntas de intensidad en los arranques del motor. (Muy pronunciados 
en el arranque directo, en estrella-triángulo y medios con arrancadores progresivos). 
- El par se controla totalmente a cualquier velocidad, lo que evita saltos o bloqueos 
del motor ante la carga. (En un arrancador progresivo la regulación del par es difícil, 
ya que se basa en valores de tensión inicial). 
- No tiene factor de potencia (cos φ = 1), lo que evita el uso de baterías de 
condensadores y el consumo de energía reactiva (ahorro económico). 
- Comunicación mediante bus industrial, lo que permite conocer en tiempo real el 
estado del variador y el motor, así como el historial de fallos (facilita el 
mantenimiento). 
- Los arranques y paradas son controlados, y suaves, sin movimientos bruscos. 
- Protege completamente el motor, el variador y la línea. 
- El consumo energético se adapta a la exigencia del motor (ahorro de energía). 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 18 
 
- Mediante contactores externos de bypass (puente) se puede utilizar un solo 
variador para el control secuencial de varios motores, tanto en arranque como en 
parada. 
 
Desventajas: 
- La instalación, programación y mantenimiento, debe ser realizada por personal 
cualificado. derivar ruidos e interferencias en la red eléctrica, que podrían afectar a 
otros elementos electrónicos cercanos. 
- Para aplicaciones sencillas puede suponer mayor inversión, que un sistema simple 
(contactor-guardamotor), si bien a la larga se amortiza el gasto suplementario, por el 
ahorro energético y de potencia reactiva que aporta el variador. 
- Las averías del variador, no se pueden reparar in situ (hay que enviarlos a la casa o 
servicio técnico). Mientras tanto debe disponerse de otro variador equivalente, o 
dejar la instalación sin funcionamiento. 
 
2.4.- VARIACIÓN DE LA VELOCIDAD EN EL MOTOR ASÍNCRONO. 
 
Como se vio anteriormente, la velocidad del rotor de inducción, en revoluciones por minuto 
(r.p.m.) viene expresado por la ecuación: 
 
1
1
1
1
1
)1(60
60
n
nn
S
S
p
f
n
p
f
n




 
 
de donde se deduce que variando el deslizamiento (S), la frecuencia (f1) o elnúmero de pares 
de polos (p) se consigue variar la velocidad del motor. 
 
Resumiendo los métodos de regulación de velocidad de los motores asíncronos pueden ser 
agrupados en : 
 
· Regulación por variación del número de polos. 
· Regulación por variación de las magnitudes del estator. 
· Regulación por variación de las magnitudes del rotor. 
 
 
2.5.- CURVAS CARACTERÍSTICAS DEL MOTOR DE INDUCCION. 
 
Para comprender mejor el funcionamiento de este tipo de motores necesitamos la relación 
corriente-par frente a velocidad: 
 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 19 
 
 
 
Podemos ver que el par entregado en el arranque, cuando la velocidad es nula, es alrededor 
de 1.5 veces el par nominal. A medida que la velocidad aumenta, este par llega a alcanzar un 
máximo de 2.5 veces el par nominal para luego anularse a la velocidad de sincronismo. 
 
Podemos ver que el par máximo se da al 80% de la velocidad nominal. Si nos interesara 
obtener este par desde el arranque hasta la velocidad máxima podemos hacerlo variando la 
frecuencia de alimentación, como podemos ver en la siguiente figura: 
 
 
Vemos que esta característica podemos mantenerla hasta los 50Hz, momento en que el par 
disponible comienza a disminuir (debido a la reducción de la corriente magnetizante). 
 
2.6.- TIPOS DE CARGA. 
Este es un aspecto importante a la hora de elegir el motor y el variador de frecuencia 
adecuado. En concreto nos interesan las cargas activas (aquellas que producen una fuerza 
resistente a su movimiento). 
 
En relación a la característica par-velocidad, tenemos varios tipos de funcionamiento. 
 
 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 20 
 
2.6.1.- Funcionamiento a par constante. 
En éste caso, las características de la carga en estado estacionario son tales que el par 
requerido es más o menos el mismo, independientemente de la velocidad. 
 
Como ejemplo, las cintas transportadoras funcionan de este modo. A veces es necesario que 
se aplique un gran par de arranque (1.5 veces el nominal) para superar la fricción y acelerar 
la máquina. 
 
La curva típica de este modo de funcionamiento la podemos ver en la siguiente figura: 
 
 
2.6.2.- Funcionamiento a par variable (par se incrementa con la velocidad). 
Las características de la carga implican que el par requerido aumenta con la velocidad. Para 
arrancadores de este tipo no es necesario un par tan grande como en el caso anterior (1.2 
veces el par nominal es suficiente). 
 
 
Podemos distinguir varios casos en función de la forma de incrementar el par: 
 · Par aumenta linealmente con la velocidad. 
 
 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 21 
 
 
 · Par aumenta cuadráticamente con la velocidad. 
 
 
 
Un ejemplo para este caso pueden ser las bombas y ventiladores. 
 
2.6.3.- Funcionamiento a par variable ( par se reduce con la velocidad). 
 
Para algunas máquinas, el par requerido se reduce cuando la velocidad aumenta. Este modo 
se caracteriza por trabajar a potencia constante cuando el motor proporciona un par 
inversamente proporcional a la velocidad angular. 
 
El rango de funcionamiento está limitado, a bajas velocidades, por la corriente que puede 
recibir el motor, y a altas velocidades por el par que puede proporcionar. 
 
 
 
 
 
 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 22 
 
3.- VARIADOR DE FRECUENCIA. 
 
Teniendo en cuenta la expresión de la velocidad síncrona del motor, vemos que tenemos la 
posibilidad de controlar la velocidad del motor variando la frecuencia, la tensión de 
alimentación, cambiando el número de polos y cambiando el deslizamiento. 
 
El método más sencillo y usado hasta ahora es el de variar la frecuencia de alimentación del 
motor. Como ventajas dentro del control por variación de la frecuencia de alimentación 
podemos destacar el amplio rango de velocidades que podemos usar, con su máximo par, 
de este modo se obtiene un buen rendimiento. Además podemos usarlo para arrancar y 
frenar motores, el cual es un momento crítico para el motor debido a las altas corrientes 
que circulan por él. 
 
Además es muy beneficioso el uso de este método de cara al ahorro de energía, dado que 
solo usamos la potencia necesaria en cada momento. 
 
Por estos motivos, está totalmente extendido el uso de variadores de frecuencia en la 
industria y es usada como primera opción a la hora de controlar un motor. 
 
3.1.- DEFINICIONES Y PARTES DEL VARIADOR. 
 
Variadores de frecuencia: se trata de dispositivos electrónicos, que permiten el control 
completo de motores eléctricos de inducción de c.a. (variación de la frecuencia); los motores 
más utilizados son los de motor trifásico de inducción y rotor sin bobinar (jaula de ardilla). 
Su esquema básico corresponde a la siguiente figura: 
 
 
Respecto a los elementos externos al variador podríamos considerar los siguientes 
elementos: 
 
 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 23 
 
 
 
Red de suministro: acometida de c.a., monofásica en aparatos para motores pequeños de 
hasta 1,5 kw (2 C.V. aprox), y trifásica, para motores de más potencia, hasta valores de 630 
kw o más. 
 
Entradas y salidas (E/S ó I/O): diferentes conexiones de entradas y salidas de control; 
pueden ser digitales tipo todo o nada (contactos, pulsadores, conmutadores, contactos de 
relé…) o analógicas mediante valores de tensión (0…10 V o similares) e intensidad (4…20 mA 
o similares). Además puede incluir terminales de alarma, avería, etc. 
 
Comunicaciones: estos dispositivos pueden integrarse en redes industriales, por lo que 
disponen de un puerto de comunicaciones, por ejemplo RS-232, RS-485, red LAN, buses 
industriales (ProfiBus…) o conexiones tipo RJ-45 o USB para terminales externos y 
ordenadores. Cada fabricante facilita el software de control, directo o mediante bus de 
comunicaciones. Que permitirá el control, programación y monitorización del variador (o 
variadores) en el conjunto de aparatos de control empleados. 
 
Salida: conexión al motor, generalmente de tres hilos (U-V-W) para conexión directa en 
triángulo o estrella según la tensión del motor. 
 
Partes que componen un variador: 
 
 
 
1.- Rectificador: partiendo de la red de suministro de C.A., monofásica o trifásica, se obtiene 
c.c. mediante diodos rectificadores. La función del rectificador es convertir la señal de 
voltaje de alimentación de CA a CD y controlar el voltaje que llega al inversor. Los más 
usados son: 
 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 24 
 
 
 
Vemos que cada tipo de rectificador tiene diferentes características y posibilidades a la hora 
de usar el inversor posteriormente. En la actualidad el rectificador más usado es el puente 
de diodos aunque también podemos encontrar los rectificadores controlados en algunos 
equipos más complejos. 
 
Entre el rectificador y el inversor se usa un bus de continua, que no es más que un circuito 
LC, para almacenar y filtrar la señal rectificada y así obtener un valor de tensión continua 
estable. 
 
2.- Bus de continua: condensadores de gran capacidad (y a veces también bobinas), 
almacenan y filtran la c.c. rectificada, para obtener un valor de tensión continua estable, y 
reserva de energía suficiente para proporcionarla intensidad requerida por el motor. 
 
3.- Etapa de salida: desde la tensión del bus de continua, un ondulador convierte esta 
energía en una salida trifásica, con valores de tensión, intensidad y frecuencia de salida 
variables. Como elementos de conmutación, se usan principalmente transistores bipolares 
(BJT), CMOS o similares, IGBT, tiristores (SCR), GTO… etc. Las señales de salida, se obtiene 
por diversos procedimientos como troceado, mediante ciclo convertidores, o señales de 
aproximación senoidal mediante modulación por anchura de impulsos PWM. 
 
Transforma la tensión continua que recibe del bus de continua en otra tensión y frecuencia 
variables usando pulsos. Vamos a describir los dos inversores más usados. 
 
Inversor de seis pasos: 
Para variar la frecuencia de la señal de alimentación al motor se ajusta el tiempo de 
conducción de los SCR´s para cada uno de los seis pasos, modificando el tiempo de ciclo. 
 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 25 
 
 
 
Cuando se usan SCR’s en el inversor, se utilizan circuitos complejos de conmutación que no 
se muestran en la figura y que incluye la lógica de disparo y componentes adicionales de 
potencia para apagarlos. Esta complejidad se reduce cuando se utilizan IGBT’s (Transistor 
Bipolar de Puerta Aislada) como interruptores de potencia, como es el caso del siguiente 
inversor. 
 
Inversor PWM: 
El inversor consiste de seis IGBT’s que se encienden y apagan en una secuencia tal que 
producen un voltaje en forma de pulsos cuadrados que alimentan al motor. 
 
 
 
Para variar la frecuencia del motor, el número de pulsos y su ancho se ajustan resultando en 
un tiempo de ciclo mayor para bajar la velocidad o tiempo de ciclo menor para subir la 
velocidad. Para cada frecuencia específica hay un número óptimo de pulsos y anchos que 
producen la menor distorsión armónica en la corriente que se aproxime a la señal senoidal. 
 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 26 
 
Además existe una etapa de control que es la encargada de activar o desactivar los IGBTs 
para crear la señal de salida deseada. También tiene funciones de vigilancia de un correcto 
funcionamiento y monitorización de tensiones, corriente... La frecuencia portadora de los 
IGBT se encuentra entre 2 a 16 kHz. Una portadora con alta frecuencia reduce el ruido 
acústico del motor pero disminuye el rendimiento. Por otra parte, los IGBT´s generan mayor 
calor. 
 
Las señales de control para arranque, parada y variación de velocidad están aisladas 
galvánicamente para evitar daños en sensores o controles y evitar ruidos en la etapa de 
control. 
 
4.- Control y E/S: circuitos de control de los diferentes bloques del variador, protección, 
regulación… y entradas y salidas, tanto analógicas como digitales. Además se incluye el 
interfaz de comunicaciones con buses u otros dispositivos de control y usuario. 
 
3.2.- CONCEPTOS BÁSICOS DE LOS VARIADORES PARA CONTROL DE VELOCIDAD DE LOS 
MOTORES TRIFÁSICOS. 
 
En la figura siguiente se puede observar la relación entre el par (torque), y la velocidad de un 
motor trifásico asíncrono; 
 
 
 
Para poder modificar la velocidad de un motor es necesario considerar que: 
 
1º.- Si se reduce la frecuencia, es necesario reducir la tensión o de lo contrario el 
flujo magnético será demasiado elevado y el motor se saturará. Por tal motivo 
también es necesario controlar la tensión. 
2º.- Si se eleva la frecuencia por encima del valor nominal del motor, se necesitaría 
más tensión de la normal para mantener el flujo; usualmente esto es imposible por la 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 27 
 
limitación de tensión de la fuente. Por ello, es que existe menos torque disponible 
sobre la velocidad nominal del motor. 
 
 
 
3º.- Por lo tanto, para poder controlar la velocidad de un motor de CA estándar es 
necesario controlar la frecuencia y tensión aplicadas. A pesar de que es difícil 
controlar la tensión y las frecuencias a potencias elevadas, el uso de un motor de 
inducción estándar permite un sistema de control de velocidad a un costo razonable. 
 
3.2.1.- Características de velocidad. 
 
Velocidad (n): la velocidad en el eje de un motor asíncrono en rpm, depende del número de 
polos magnéticos del motor, y la frecuencia f (Hz), de la red de suministro: 
 
 
 
 
 
 
La velocidad real de giro siempre es menor que la expresada, al ser motores asíncronos. 
 
La diferencia entre nSINCRONA y nASÍNCRONA, se denomina deslizamiento, (σ ó s) que se 
expresa en porcentaje de rpm o en valor absoluto: 
 
 
 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 28 
 
Los motores se fabrican para una velocidad nominal o de trabajo determinada, pero 
mediante el variador de frecuencia dicha velocidad puede controlarse de manera 
progresiva. Por ejemplo, un motor de 50 Hz y 1500 rpm (4 polos), podría girar, con variación 
de frecuencia entre 5 y 120 Hz a velocidades comprendidas entre: 
 
 
 
Sobre-velocidad: el variador puede proporcionar frecuencias de salida superiores a la de 
trabajo del motor, lo que le hace girar a mayor velocidad que la nominal. La curva de par, 
para velocidad de trabajo mayor de la nominal, disminuye, de manera que con velocidad 
doble (200%) el par cae a la mitad del nominal. La sobre velocidad es útil en aplicaciones que 
no requieren mucho par, como por ejemplo sierras de disco, pero si altas velocidades. En 
estos casos es importante tener en cuenta las características de par y temperatura de 
trabajo del motor. 
 
 
 
3.2.2.- Características de tensión. 
 
Tensión de arranque inicial: en el arranque de un motor con carga, es necesario aplicar un 
cierto par inicial mínimo, para garantizar que el motor empiece a girar. Esto se consigue, 
iniciando la marcha con un valor de tensión determinado UINI, de acuerdo a las relaciones 
(U/f) y TINI: 
 
 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 29 
 
La variación del par debe ser cuidadosa, para no exceder las características del motor ni 
sobrecargar el propio variador, especialmente en el arranque, ya que podría circular una 
intensidad de corriente elevada, y eso no lo permite el variador. 
 
Cuando el motor gira en las dos direcciones, el control del par puede ser igualmente 
importante, como por ejemplo un montacargas en subida y bajada con carga. En el primer 
caso, el control del par permite el arranque e inicio de la marcha, y en el segundo, hace la 
función de retención de la carga evitando la aceleración excesiva del motor en la caída. (En 
cualquier caso, el variador no puede realizar las funciones de freno-motor; debiéndose 
instalar un freno-motor, de retención mecánica tipo magnético, disco, zapata, etc.) 
 
3.2.3.- Características de par. 
 
Par transmitido por el eje (par motriz): la fuerza de tracción del motor a través del eje, 
depende principalmente de las expresiones siguientes: 
 
 
 
 
 
donde: 
T = par motriz (tam bién suele usarse M o Mm) 
K y 9550 = constantes 
U = tensión aplicada al inductor (estator) 
f = frecuencia en Hz 
P = potencia del motor en kW 
n = velocidad (real) de giro del motor en rpm 
 
Por otro lado, el flujo magnético en los polos del motor (Ф), depende de la tensión: 
 
 
Es decir, el par depende directamente del flujo magnético, por lo que para obtener el 
control del par, hay que operar sobre este parámetro; por ello, si tenemos en cuenta lasrelaciones de par y velocidad: 
 
 
El factor U/f tiene especial importancia en la forma de configurar un variador, ya que de ahí 
dependerá el par motriz desarrollado por el motor, sin importar la velocidad de giro. 
 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 30 
 
Además, de la primera expresión de T, vemos que el par es proporcional a U2, de manera 
que si U/f es constante, el par dependerá de manera directa de la tensión: T - U2 
 
Ejemplo de curvas par-velocidad para par constante: 
 
 
 
 Par de carga constante: T=cte; se da en sistemas que tienen siempre (o aproximadamente) 
el mismo par resistente, como molinos, bombas de pistón, transportadoras en carga (cintas, 
elevadores, sinfines…). Las curvas de par velocidad (teórica y real) pueden ser las siguientes: 
 
 
En el arranque (real) puede ser necesario un sobre par para vencer la fuerza de rozamiento 
del sistema, parado con carga. (El sobre par debe programarse de acuerdo a las necesidades 
y posibilidades del variador, ya que puede incrementar excesivamente el valor de IN). La 
potencia necesaria aumenta proporcionalmente a la velocidad, por lo que se produce una 
aceleración lineal hasta lograr la velocidad nominal o de trabajo. 
 
 
 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 31 
 
Par de carga cuadrático: T - n2 ; el par es proporcional al cuadrado de la velocidad. Es decir, 
inicialmente muy bajo, va creciendo de forma cuadrática al aumentar la velocidad. Esta 
característica se da en ventiladores, motores de bombas centrífugas, etc. 
 
 
Potencia constante: (P = M·ω -> cte); al contrario que antes, el par disminuye al aumentar la 
velocidad, para mantener la potencia constante. 
 
Este tipo de demanda, se da en máquinas herramienta (corte), bobinadoras, laminación, etc. 
A veces se aprovechan las características de sobre-velocidad para mejorar las posibilidades 
del proceso, si el par necesario no es alto. 
 
 
3.2.4.- Otros parámetros y características. 
 
Variación de la frecuencia tipo S y doble S: se combina una variación proporcional-lineal en 
1 ó dos pasos, de modo que primero la frecuencia de salida aumenta de forma progresiva, y 
después de manera más rápida. El punto de inflexión de la “s” se da la máxima aceleración: 
 
 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 32 
 
 
 
Golpe de ariete: se da en sistemas de elevación de agua o fluidos, mediante bombas. Si 
durante la marcha normal, se produce el paro repentino del motor (electrobomba), la 
columna de agua o fluido en ascenso, tiende a “caer”, comprimiendo al resto de fluido del 
tubo y produciendo un efecto de compresión-expansión (tipo yo-yo) que puede deformar o 
agrietar el tubo o los componentes. La manera de evitarlo mediante un variador, es 
aplicando un arranque y parada controlados (aceleración-deceleración lineales) para que la 
presión ejercida sobre la columna de fluido, varié suavemente. En caso de avería, falta de 
tensión o parada inesperada, es conveniente que el sistema disponga de otros tipos de 
protección de seguridad (válvulas de asiento o similares). 
 
Protección del motor y variador: - Los variadores proporcionan un valor de intensidad 
nominal IN en condiciones de trabajo normales, y permiten una cierta sobrecarga de breve 
duración. No se producen picos o puntas de arranque elevadas. (Consultar la 
documentación del variador). 
 
 
Se incluyen las funciones del relé térmico de sobrecarga y propias del variador: falta de fase, 
temperatura interna, frenado, ventilador… etc. (Configurables). 
 
- Dispone de señales de alarma (contactos o salidas analógicas), y detecta los fallos de fase, 
inversión, sobre tensión… etc. 
 
- Externamente, es necesario instalar junto al variador un interruptor automático magnético, 
apropiado a la intensidad nominal a manejar. En los manuales del variador se indica el 
calibre de la protección, incluidos los fusibles, si se usaran. 
 
- El variador dispone de toma de tierra. Esta toma de tierra, no debe estar en contacto con 
bornes comunes de las entradas o salidas, analógicas y/o digitales. 
 
 
 
 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 33 
 
Temperatura de trabajo del motor: - Los motores llevan incorporado un ventilador, que 
refrigera al motor en condiciones normales; al estar instalado en el propio rotor, el 
ventilador gira a su velocidad; cuando mediante el variador, el motor gira velocidades 
reducidas, el ventilador pierde eficacia, y en consecuencia, la temperatura del motor puede 
aumentar excesivamente: 
 
 
Cuando la relación par-velocidad se mantiene dentro de la zona 1, la temperatura del motor 
permanece en valores aceptables; en cambio cuando se le hace trabajar en la zona 2 (par de 
trabajo mayor del 50%) la temperatura aumenta y debe haber refrigeración suplementaria 
desde el exterior. 
- Algunos motores disponen en su interior de sondas de temperatura (resistencias PTC o 
similares), que pueden ser usadas con el variador en combinación de los sistemas de 
detección adecuados, para una protección total del motor. 
 
- Por otro lado, en caso de sobre velocidad, el ventilador interno del motor no es eficaz, ya 
que aumenta la resistencia por rozamiento con el aire, y tiende a provocar un sobreesfuerzo 
del propio motor, de manera que se necesitaría refrigeración externa. 
 
Frenado: el frenado del motor, consiste en el descenso controlado de su velocidad, 
reduciendo la frecuencia aplicada. Se establece en unidades de tiempo, teniendo en cuenta 
que el par aplicado, sea constante o variable. Algunos casos de frenado: 
 
- Rampa lineal de parada: se ajusta el tiempo (en s) que debe durar la parada. 
Generalmente válido a motores con poca carga resistente a la velocidad (detención 
sin carga resistente o poca inercia). 
- Frenado regenerativo: la inercia de la carga, tiende a hacer girar el motor más 
rápido que la frecuencia establecida por el variador (velocidad hipersíncrona), por lo 
que el motor actúa como generador. La energía que retorna al variador, se disipa 
mediante una resistencia o un dispositivo de frenado externo (no incluido con el 
variador). En sistemas de gran potencia (tren, grandes grúas de pórtico…), este 
efecto puede aprovecharse para recuperar parte de la energía, que es devuelta a la 
red, mediante variadores específicos con recuperación. 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 34 
 
- Inyección de c.c.: el variador, puede inyectar durante un breve periodo de tiempo, 
cierto valor de c.c., que provoca el frenado rápido del motor. El bloqueo inesperado 
del motor (por bloqueo del rotor o fuerte sobrecarga), provocará una intensidad muy 
elevada, y la parada por sobrecarga del variador, con la activación de alarmas. El 
restablecimiento podrá ser manual o automático (según programación). El frenado o 
bloqueo del motor una vez parado, debe conseguirse mediante otro procedimiento 
externo al variador: freno magnético, zapata, disco, etc. 
 
 
Sentido de giro: el variador puede hacer girar el motor en ambos sentidos; inicialmente si se 
conecta la secuencia L1-L2-L3 en fase al motor, girará a la derecha; algunos variadores 
disponen de entradas por contacto (todo-nada) para seleccionar el sentido (STF = start 
fordward, STR = start reverse). También puede hacerse mediante programación, o control 
externo, sea por pulsadores, autómata, analógico… etc. El cambio de sentido nuncaserá 
brusco, sino mediante rampas de deceleración, parada y aceleración controladas. 
 
Señales de salida (formas de onda): El variador produce tres fases de salida, mediante 
“troceado” de la continua; para eso se usan transistores o dispositivos de potencia que 
actuando como interruptores, generan las señales de salida, con valores de tensión y 
frecuencia variables, según la regulación: 
 
 
Los diferentes pulsos de la salida, son fragmentos de onda rectangular, (con valores 
positivos y negativos respecto al eje), generan una señal equivalente o tensión eficaz, de 
forma senoidal; análogamente la intensidad eficaz es casi senoidal. Las frecuencias del 
troceado se pueden ajustar, para reducir ruidos e interferencias producidas por motor y 
variador. 
 
Las casas comerciales suministran, como opción, filtros que pueden instalarse entre en 
variador y la red de suministro, para evitar que las señales de ruido puedan salir a la red y 
afecten a otros aparatos. 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 35 
 
3.3.- TIPOS DE CONFIGURACIÓN DEL VARIADOR. PARAMETROS. TIPOS DE CONTROL. 
 
Para el correcto manejo de los variadores es necesario utilizar el esquema de conexión para 
identificar los bornes según el modo de funcionamiento descrito a continuación: (Ejemplo 
conexiones del MICROMASTER). 
 
 
 
 
 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 36 
 
 
Manejo y configuración: 
- Manual en el propio variador: dispone de una pequeña pantalla (display) y teclas de 
operación (PU = programming unit), que permiten acceder a diferentes menús de 
configuración, establecer valores o modos de funcionamiento, etc. Muchos parámetros solo 
pueden configurarse o modificarse, con el motor parado. 
- Consola de configuración: es un dispositivo auxiliar, dotado de pantalla y teclado, que 
permite acceder a todas las funciones del variador. La consola se conecta al variador 
mediante una toma propia o de comunicación (RJ45, RS485, USB…), una vez realizada la 
programación, se desconecta y el variador queda configurado para trabajo autónomo. 
- Operación fija externa (EXT): se configuran determinadas entradas y salidas, y se instalan 
en el armario pulsadores, interruptores, selectores o potenciómetros para activar funciones 
fijas (marcha, paro, velocidades …) configuradas internamente. Así el operador o técnico 
responsable, no accede al variador, sino a los controles externos. 
- Panel de operador: consiste en una pantalla (alfanumérica o gráfica) tipo táctil, que 
enlazada con el variador, permite su control total o parcial, de acuerdo a la programación 
establecida. Por otro lado, en funcionamiento normal, algunos tipos de panel gráfico, 
pueden ofrecer determinada información, velocidad, par, intensidad o mostrar figuras, 
diagramas del sistema, etc. (Depende del sistema y especialmente de las comunicaciones y 
software) 
- Mediante bus industrial: el variador puede estar conectado a un bus industrial (similar a 
una red). De manera remota, un ordenador puede ejercer el control, y monitorear las 
condiciones de trabajo normales y de avería. Se evita la necesidad de un operario que lo 
manipule y se integra en el proceso industrial de manera automática. El software de control 
y programación, suele ser facilitado por el fabricante del variador, y en general será 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 37 
 
compatible, con los buses industriales más utilizados (Profibus…etc.), o sistemas de control 
automatizado, tipo SCADA. 
 
De acuerdo con la marca y modelo de variador, los menús y funciones de configuración que 
presenta, pueden ser: 
 
 Funciones con valores de configuración. 
 Parámetros numerados, en lugar de nombres de función, a los que se asigna 
un valor. 
 
Inicialmente, el variador viene configurado con todos los parámetros de fábrica o por 
defecto, que es necesario revisar antes de la puesta en marcha de una aplicación. Existe la 
posibilidad de volver de nuevo a los valores de fábrica, en caso de error de configuración o 
reinicio del variador. 
 
Funciones o parámetros más importantes: 
- Red de suministro de alimentación. Potencia del variador. 
- Señales de salida: tensión e intensidad adecuada al motor. 
- Frecuencias de salida mínima y máxima. 
- Tiempo de aceleración y de parada. 
- Control del par inicial. 
- Protección térmica. Intensidad nominal, sobrecarga y rearme. 
- Visualización: indicaciones de la pantalla (frecuencia, intensidad, etc.) 
- Señales de alarma y monitoreo 
- Entradas/Salidas de control (todo o nada y analógicas) 
- Elementos de control (pulsadores, terminales, potenciómetro…) 
- Funciones avanzadas 
- Ajuste de características del motor (auto tune) 
- Control de par 
- Calibración 
- Borrado y reinicio de funciones y parámetros 
- Comunicaciones 
- Control mediante bucle PI, PID, etc. 
- Operación sobre varios motores 
 
 
Regulación en lazo abierto o cerrado: El conjunto variador-motor, se conectan 
directamente, y el propio variador, basándose en las señales que recibe (intensidad, fases, 
velocidad, respuesta del motor…) regula todo el proceso según los parámetros fijados. Otra 
forma de control, es tomando una muestra real del motor (mediante captadores tipo 
encoder o similares) y realizar el control mediante lazo o bucle cerrado tipo PI, PID etc., que 
se denomina servosistema: 
 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 38 
 
 
3.4.-SELECCIÓN DE UN VARIADOR DE FRECUENCIA. 
 
Con frecuencia la selección de un accionamiento resulta poco complicada debido a que el 
motor ya se encuentra instalado y el requerimiento del rango de velocidad no es excesivo. 
 
Sin embargo, cuando se selecciona un sistema de accionamiento en base a fundamentos la 
consideración cuidadosa de los mismos puede evitar problemas durante su instalación y 
operación, y también producir ahorros significativos en el costo. 
 
Consideraciones Generales: 
· Verificar el rango de corriente tanto del VFD, como del motor. El rango de potencia 
solamente sirve como una guía aproximada. 
· Verificar que se haya seleccionado la tensión de operación correcta. Con entrada trifásica 
de 230V los variadores operarán con alimentación monofásica o trifásica (excepto para 4 
kW); los variadores de de 400V únicamente operarán con una alimentación trifásica. En 
algunas ocasiones, las unidades con entrada monofásica pueden ser una opción más 
económica, pero se debe tener en cuenta que las unidades de 230V se dañarán si son 
operadas a 400V. 
· Verificar el rango de velocidad requerido. La operación sobre frecuencia nominal (50 ó 60 
Hz) solamente es posible con un descenso en el torque del motor. La operación a baja 
frecuencia y alto torque puede ocasionar el sobrecalentamiento del motor debido a la falta 
de ventilación. 
· Los motores síncronos requieren factor de corrección que usualmente es de 2 a 3 veces. Lo 
anterior se debe al factor de potencia y por consiguiente, la corriente puede ser muy alta a 
baja frecuencia. 
· Verificar el funcionamiento con sobrecarga. El Variador limitará muy rápidamente la 
corriente a 150 ó 200% de la corriente nominal; un motor estándar de velocidad fija 
aceptará estas sobrecargas. 
 
Límites de Tensión: 
Los Variadores están diseñados para operar en un amplio rango de tensiones como sigue: 
208 - 240 V +/- 10%, es decir 187-264V 
380 - 500 V +/- 10%, es decir 342-550V 
525 - 575 V +/- 10%, es decir 472-633V 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
CU
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 39 
 
 
 Armónicos de Baja Frecuencia: 
El VFD transforma el suministro de CA en CC a través de un puente con diodos rectificadores 
sin control. La tensión en el circuito intermedio es cercana a la tensión máxima del 
suministro de CA por lo que los diodos solamente conducen durante un breve período en el 
pico de la forma de onda de CA. Por lo tanto, la forma de onda de la corriente posee un 
valor RMS relativamente elevado mientras que la corriente fluye desde la fuente durante un 
breve lapso. 
 
 
Lo anterior significa que la forma de onda de la corriente está compuesta por una serie de 
armónicos de baja frecuencia y esto a su vez, dependiendo de la impedancia del suministro, 
puede ocasionar una distorsión armónica en la tensión. 
 
En algunas ocasiones, es necesario evaluar estos armónicos para garantizar que no se 
excedan niveles que ocasionen, por ejemplo, grandes pérdidas en transformadores o 
interferencia con otros equipos. En cualquier caso, al momento seleccionar el cableado y 
equipo de protección se deben tomar en cuenta estos elevados niveles RMS. A continuación 
ilustramos algunos niveles medidos de armónicos. 
 
 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 40 
 
 
Limitaciones del Motor: 
La velocidad del motor está determinada principalmente por la frecuencia aplicada. La 
velocidad del motor disminuye un poco conforme la carga y con ello deslizamiento aumenta. 
 
Si la carga es demasiada, el motor excederá el torque máximo y perderá velocidad o se 
detendrá. La mayoría de los motores y variadores operarán al 150% de la carga durante un 
lapso breve, por ejemplo, 60 segundos. 
 
Generalmente, el motor es enfriado mediante un ventilador integrado que opera a la 
velocidad del motor. Dicho ventilador está diseñado para enfriar el motor con carga máxima 
y a velocidad nominal. Si un motor opera a una frecuencia más baja y torque máximo (es 
decir, corriente elevada), el enfriamiento puede ser inadecuado. Los fabricantes de los 
motores proporcionan la información necesaria sobre la aplicación del factor de corrección, 
pero una curva típica de la corrección que imitaría el torque de salida al 75% a una 
frecuencia de cero, alcanzando el torque nominal a 50% de la velocidad de placa (ver 
diagrama). Se debe asegurar que no se excedan dichos límites por períodos prolongados 
durante una operación. 
 
 
 
En el caso del variador SIEMENS MICROMASTER podríamos considerar el uso de la función 
I2t para ayudar a proteger el motor, parámetro (P074), o considerar el uso de un motor con 
una protección integrada como un PTC. 
 
Debido a las limitaciones de los rodamientos, la operación a alta velocidad de los motores 
estándar de dos polos generalmente se limita al doble de la velocidad nominal de operación 
(es decir, hasta 6000 ó 7200 rpm). Sin embargo, dado el debilitamiento de campo sobre 
velocidad nominal del motor (ya que la tensión de salida se limita a aproximadamente la 
tensión de entrada), se reduce la velocidad máxima antes mencionada y el torque máximo 
también caerá en proporción inversa a la velocidad. 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 41 
 
 
No obstante, si la configuración del VARIADOR es la correcta, cuando se conecta un motor, 
en triángulo y se opera con un VFD de mayor tensión, se puede obtener un torque máximo 
de hasta 1.7 veces la frecuencia nominal. Los parámetros del motor para obtener la curva 
correcta de tensión/frecuencia son los siguientes: 
 
P081= 87 
P084= 400 (o de acuerdo con la alimentación). 
 
3.5.- INSTALACION TIPICA. 
 
 
 
Fuente: La alimentación puede ser monofásica o trifásica dependiendo del tipo de variador 
de frecuencia. 
 
Interruptor magnétotermicos o fusibles: La capacidad de protección se basa en la corriente 
de entrada. La corriente de entrada es mayor que la corriente de salida debido a que el 
factor de forma de la corriente es elevado. No se recomienda el uso de magnéticotérmicos 
de acción rápida o fusibles para semiconductor. 
 
Contactor: Posiblemente sea necesario el uso de un contactor con parada de emergencia 
tanto para control auxiliar, como para aislamiento de seguridad. El contactor no debe 
utilizarse como un medio de parada/arranque. Lo anterior producirá desgaste innecesario 
en el contactor y siempre habrá un ligero retardo al momento que se inicialice el variador. 
 
Utilizar las terminales o botones de control para dicho propósito. 
 
No está permitido el uso del control de Operación/Parada del VFD como una función de 
parada de emergencia. No se recomienda intercalar un contactor entre la salida del VFD y 
el motor. 
 
Motor: De acuerdo con lo ilustrado en los diagramas anteriores, la mayoría de los motores, 
en particular a bajas potencias, están diseñados para operar a tensiones de 230 V o 400V. La 
tensión se selecciona generalmente arreglando las terminales del motor adecuadamente. 
 
 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 42 
 
Las instrucciones para la conexión a 230V (triángulo) o 400V (estrella o triángulo, según la 
potencia del motor) por lo general vienen en la tapa de la caja de terminales. Es claro que un 
VARIADOR con una entrada monofásica o trifásica de baja tensión producirá una salida 
trifásica de baja tensión y el motor deberá conectarse en forma correspondiente. 
 
3.6.- PRIMER ENCENDIDO. (VARIADOR MICROMASTER . SIEMENS). 
 
Conectar a la red el variador. La pantalla deberá iluminarse y parpadear 0.0, 5.0. Cuando el 
VARIADOR se detiene, la pantalla parpadeará entre 0.0 y la frecuencia a la que operará 
cuando sea arrancado (el valor de referencia). 
 
En este momento ya se pueden configurar los parámetros correctos para el motor. Los 
parámetros P080 a P085 deben modificarse para adaptarlos al motor de acuerdo con sus 
características. Realizar el siguiente proceso para modificar un parámetro: 
 
a) Oprimir P. En la pantalla o display aparece P000. 
b) Oprimir la tecla de flecha ascendente s o descendente d. 
c) Recorrer los parámetros hasta que aparezca el parámetro deseado. 
d) Oprimir nuevamente P. La pantalla muestra los valores del parámetro. 
e) Oprimir la tecla de flecha ascendente s o descendente d. 
f) Recorrer los valores hasta que aparezca el valor deseado en el parámetro. 
g) Oprimir P para fijar el valor del parámetro. 
h) Oprimir la tecla de flecha ascendente s o descendente d para volver a P000. 
i) Oprimir nuevamente P. Finalmente, la pantalla vuelve a parpadear. 
 
No olvidar que para acceder a un parámetro mayor a P009, es obligatorio configurar el 
parámetro P009 con el valor 3. 
 
Si la pantalla parpadea en lugar de cambiar significa que el parámetro no puede ser 
modificado, ya sea porque es un valor fijo o porque el variador está en operación y dicho 
parámetro no puede ser modificado durante la operación. 
 
Si el display no muestra los valores deseados probablemente se deba a que los parámetros 
fueron modificados por alguna razón. Configurar el parámetro P941 en 1 para regresar los 
parámetros a su configuración original (reset del equipo). 
 
a) Oprimir P. En la pantalla aparece P000. 
b) Oprimir la tecla de flecha descendente. Recorre P971, P944 hasta P941. 
c) Cuando aparezca P941 oprimir P. En la pantalla aparece 0000. 
d) Oprimir la tecla de flecha ascendente para cambiar el valor de 0000 a 0001. 
e) Oprimir P. En la pantalla aparece P000. 
f) Oprimir P nuevamente. En la pantalla aparece 0.0 / 5.0 alternadamente. 
 
Siempre regresar los parámetros a sus valores originales cuando se desconozca cuáles son 
los parámetros que han sido modificadosy configurados. 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 43 
 
 
Oprimir ahora el botón de color verde localizado l en el panel frontal. El motor deberá girar 
con una frecuencia de 5.0 Hz. 
 
Si el motor opera en la dirección incorrecta, desconecte la alimentación, espere cinco 
minutos para que se descarguen los capacitores internos e intercambie las conexiones del 
motor. Por supuesto, también se puede invertir la dirección del motor a través de los 
controles del panel frontal, entradas digitales, etc. 
 
Es posible que no arranque si la carga del motor es muy pesada o si los parámetros no son 
los correctos. Configurar los parámetros del motor de acuerdo con las instrucciones del 
manual. 
 
Si el motor no arranca 
Revisar la siguiente tabla. En general, si el VFD opera sin el motor y carga conectados 
significa que probablemente el VFD no esté dañado y que la falla radica en una mala 
programación o en la carga. No olvidar que en caso de tener dudas es aconsejable regresar 
los parámetros a sus valores originales de fábrica y comenzar nuevamente. 
 
 
 
 
 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 44 
 
3.7.- INTRODUCCIÓN DE DATOS EN EL VARIADOR. CONFIGURACION PARÁMETROS. 
 
La mayoría de los Variadores empleados en la industria se controlan a través de las 
terminales de control y no a través del panel frontal antes mencionado. En esta sección 
describiremos algunas posibilidades sencillas de control utilizando dichas entradas, así como 
algunas de las funciones programables que pueden resultar útiles. En todos los casos es 
necesario conocer el esquema de conexiones del variador, en la figura se muestra el 
esquema de conexiones del variador SIMOVERT de SIEMENS. 
 
 
 
 
 
 
 
 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 45 
 
 
En las siguientes descripciones se incluyen números de terminales y valores de parámetros 
que son válidos para los Variadores MICROMASTER Vector y MIDIMASTER Vector. 
 
Uso de un Potenciómetro con la Entrada Analógica 
 
Configurar el Parámetro P006 = 001 y conectar un potenciómetro (entre 5 k Ω y 10 kΩ) a la 
entrada analógica de acuerdo con la ilustración del manual. El cableado del potenciómetro 
es el siguiente: 
 
 
 
Es posible arrancar el VARIADOR a través de los controles del panel frontal y ajustar la 
frecuencia de salida utilizando el potenciómetro. 
 
Los valores de fábrica mínimo y máximo para la entrada analógica son 50 Hz (P022) y 0 Hz 
(P021), respectivamente, por lo que el VARIADOR operará a una frecuencia entre dichas 
frecuencias dependiendo de la posición del potenciómetro. 
 
El cambio de los parámetros P021 y P022 modificará el rango del potenciómetro en forma 
correspondiente, pero no debemos olvidar que los valores absolutos máximo y mínimo son 
establecidos por los parámetros P012 y P013. Observar que no es posible modificar muchos 
de los parámetros cuando el VARIADOR está en operación. La pantalla parpadeará si se 
intenta realizar lo anterior. 
 
Observar que el control de operación y parada se lleva a cabo a través de los botones del 
panel frontal. 
 
 
 
 
 
 
 
 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 46 
 
Uso de una Entrada Digital 
 
Las entradas digitales del VFD son programables y se pueden seleccionar una gran cantidad 
de distintas funciones. Las entradas digitales tienen valores de fábrica que son los 
empleados en el ejemplo, pero dichos valores pueden ser modificados fácilmente. 
 
Estando todavía conectado el potenciómetro, configurar el parámetro P007 a 0 para 
deshabilitar los controles del panel frontal y conectar un interruptor entre las terminales 5 
(entrada digital 1, programación de fábrica MARCHA horaria) y 9 (fuente de 15 V para este 
propósito). Al cerrar el interruptor deberá arrancar el VARIADOR, el cual operará a la 
frecuencia establecida por el potenciómetro de igual manera. 
 
 
 
Uso de Frecuencias Fijas 
 
Se pueden seleccionar frecuencias fijas a través de las entradas digitales. 
 
Configurar el parámetro P006 a 2 (selecciona la operación a frecuencia fija) y conectar 
interruptores adicionales desde la terminal 5 hasta las terminales 7, 8, 16 (entradas digitales 
3, 4 y 5). Estos interruptores ahora pueden emplearse para seleccionar las frecuencias fijas 
1, 4 y 5 (valores de fábrica 5, 20, 25 Hz). No obstante, aún se requiere una señal de 
operación y parada utilizando el interruptor existente conectado a la terminal 5. El cerrar 
más de un interruptor simplemente sumará las dos frecuencias fijas. 
 
Las funciones de marcha horaria y antihoraria pueden seleccionarse a través de los 
parámetros P045 y P050. El cambiar el parámetro P045 a 7 invertirá la dirección de las 
frecuencias fijas 1 y 4. Una vez más, el cerrar más de un interruptor sumará o restará los 
valores de frecuencia fija. 
 
 
 
 
 
 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 47 
 
En resumen: 
P006 = 2, selecciona frecuencias fijas. 
P053, P054, P055, etc. = 6 selecciona las entradas digitales para el control de las frecuencias 
fijas. 
P045, P050 selecciona las opciones de dirección de marcha. 
 
Usos Más Complejos de Frecuencias Fijas: 
Si las entradas digitales correspondientes se vuelven a programar de 6 a 17, las entradas 
seleccionarán las frecuencias fijas en código binario, permitiendo que las tres entradas 
seleccionen un máximo de 8 entradas digitales. 
 
El configurar las entradas digitales a 18 permitirá el control de Marcha/Parada también a 
través de dichas entradas, por lo que no se requerirá de un control de Marcha/Parada 
independiente, es decir, el VARIADOR arrancará cuando cualquiera de las entradas sea 
habilitada. Se pueden sumar o aumentar gradualmente frecuencias fijas a las frecuencias 
fijas cambiando el parámetro P024. 
 
 
 
Uso de Otras Funciones de las Entradas Digitales 
 
Las entradas digitales son activadas por un voltaje (7.5 - 33V) en la terminal correspondiente 
o a través de un interruptor y la fuente de 15V según lo antes descrito. 
 
Todas las entradas digitales cuentan con una gran cantidad de distintas funciones que 
pueden programarse a través de los parámetros P051-53, (y P054, 55, y P356 en las 
unidades Vector). 
 
Algunos usos sencillos son: 
001 Marcha horaria. 
002 Marcha antihoraria. 
003 Cambio de rotación. 
007 Marcha lenta horaria. 
 
 
U
N
ID
A
D
 5
 –
 I
N
T
R
O
D
U
C
C
IÓ
N
 V
A
R
IA
D
O
R
E
S
 D
E
 F
R
E
C
U
E
N
C
IA
 
 AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL. 
 
 
IES HIMILCE Página 48 
 
Otras configuraciones que pueden ser útiles: 
006 Selecciona una frecuencia fija. 
010 Restablecimiento de fallas. 
019 Disparada externo. 
 
Funciones avanzadas: 
009 Operación local/remota. Permite alternar entre operación remota (según lo 
establecido por P910) y control local. El motor se para entre una y otra. 
014 Deshabilitar el botón “P”. El uso de esta configuración con cable en lugar de un 
interruptor evita que usuarios no inexpertos manipulen indebidamente los 
parámetros. 
015 Habilitar el freno de CC. Se puede habilitar la función de frenado de CC para 
proporcionar un torque de frenado en caso necesario. 
 
Uso de salidas de control 
 
Existen diversas salidas de control que se pueden utilizar como indicadores externos de 
control o advertencia de problemas potenciales. 
 
Salida Analógica (exclusiva de las unidades Vector). Se puede configurar la salida analógica