La principal diferencia entre un variador de velocidad de corriente directa (VCD) y un variador de frecuencia (VFD) radica en el tipo de motor que controlan y en la manera en que regulan la velocidad del motor. Los dos funcionan exactamente igual y con exactamente los mismos resultados desde el punto de vista de producción. A continuación, le detallo las diferencias clave:
1. Tipo de Motor Controlado:
El Variador de Velocidad de Corriente Directa (VCD): Se utiliza para controlar motores de corriente directa (CD). En estos motores el VCD ajusta la tensión o corriente de entrada al motor para regular su velocidad.
Motores de Corriente Directa marca Baldor
Variador de Frecuencia (VFD): Se usa para controlar motores de corriente alterna (CA), típicamente motores de inducción o síncronos. El VFD ajusta la frecuencia de la corriente alterna suministrada al motor, lo que afecta directamente la velocidad del motor.
Motores de Corriente Alterna marca Baldor
2. Método de Control:
VCD: Controla la velocidad del motor de corriente directa variando el voltaje aplicado a los terminales de armadura, ajustando la corriente en el motor. En motores de CD, la relación entre voltaje de Armadura y velocidad es lineal: un mayor voltaje resulta en una mayor velocidad.
Variadores de Velocidad de Corriente Directa marca Parker
VFD: Controla la velocidad de motores de corriente alterna ajustando la frecuencia de la alimentación de corriente alterna que alimenta el motor. En los motores CA, la velocidad es proporcional a la frecuencia de la alimentación del motor, por lo que al aumentar o disminuir la frecuencia, aumenta o disminuye la velocidad del motor.
Variadores de Frecuencia Dynamic Drives
3. Estructura del Sistema de Control:
VCD: Tienen un diseño más simple en cuanto al control, ya que el motor CD tiene una relación más directa entre voltaje y velocidad. Una desventaja menor es que los motores CD tienen escobillas, pero hemos visto que duran muchísimos años. Quizá la única desventaja real es que son más caros para aplicaciones nuevas. Pero más barato remplazar el Variador de CD que comprar un sistema competo de VFD con su motor de CA nuevo.
Porta escobillas en un motor de corriente directa
Escobillas o Carbones de un motor de Corriente Directa
VFD: Utilizan tecnología más avanzada, como inversores y moduladores de ancho de pulso (PWM), para cambiar tanto la frecuencia como el voltaje de salida. Esto permite un control muy preciso del motor CA y aumenta la eficiencia. Además, los motores CA son generalmente más robustos que los de CD.
4. Aplicaciones:
VCD: Son comunes en aplicaciones industriales antiguas o donde se requieren características particulares de los motores CD, como un alto torque a bajas velocidades, por ejemplo, en trenes, grúas, sistemas de impresión, y aplicaciones de tracción. Y en aplicaciones modernas, vale la pena evaluar el variador y motor de CD en las aplicaciones donde se requiere frenado regenerativo. O sea, cargas con mucha inercia dónde es importante corregir la velocidad sin tener que esperar a que la carga se detenga sola por inercia. Algunos tornos, centrífugas y en transportadores en particular si estos van cuesta abajo y existe el riego de que la inercia le gane y no pueda regular la velocidad.
VFD: Son más utilizados en aplicaciones modernas y en motores de corriente alterna que se encuentran en la mayoría de las industrias, como en ventiladores, bombas, compresores, cintas transportadoras, y HVAC. Los VFD son un poco más eficientes energéticamente y tienen una mayor versatilidad derivado de que existen muchos tipos de armazones en una amplia gama de motores de CA, debido a que son mucho más comerciales. Un buen ejemplo es el caso de la armazón de motor a prueba de explosión la cual es mucho más cara en corriente directa que en corriente alterna.
5. Costo y Mantenimiento:
VCD: Los motores de corriente directa requieren un poco más mantenimiento debido a las escobillas. Pero el Variador es más económico que el VFD en potencias altas. Y el motor de CD es más caro que el de Corriente Alterna.
VFD: Los motores de corriente alterna que usan VFD son más económicos y requieren un poco menos mantenimiento porque no tienen escobillas como los motores CD. Los VFD han reducido su costo en los últimos años, lo que ha impulsado su adopción masiva.
La diferencia que puede ser significativa en el costo es en el caso de que el equipo sea Regenerativo, porque un variador de CD Regenerativo es bastante más económico que un VFD Regenerativo, esto se debe a que el VFD Regenerativo requiere un frente activo (AFE) el cual le permite regresar la energía del motor a la línea de CFE eso lo hace más complejo y mucho más caro.
Puede ser que sea más económico comprar un motor de Corriente Alterna con su Variador, o sea el sistema completo que comprar un Motor de corriente Directa solo sin variador, porque se dañó.
Resumen:
El VCD: Controla motores de corriente directa, variando el voltaje y/o la corriente de armadura y en ocasiones también la excitación o campo.
El VFD: Controla motores de corriente alterna, ajustando la frecuencia y el voltaje de la alimentación.
VCD se usa principalmente en motores CD y en aplicaciones específicas que requieren alto torque a baja velocidad, mientras que el VFD es más común en aplicaciones industriales modernas con motores CA, siendo más eficiente y un poco más fácil de mantener.
En general, los VFD se han convertido en la opción preferida para muchas aplicaciones industriales debido a la mayor eficiencia y versatilidad de los motores CA, a pesar de que la electrónica es más cara.
