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Guia de Aplicação de

Inversores de FreqüênciaGuia de Aplicação de Inversores de Freqüência

Transformando energia em soluções

WEG AUTOMAÇÃO w.weg.com.br

“Este ‘Guia de Inversores de

Freqüência’ foi escrito pelos M. Engo. José M. Mascheroni (coordenação do trabalho e criação dos capítulos 2, 4, 6 e 8), M. Engo. Marcos Lichtblau e Enga.

Denise Gerardi (capítulo 7 e o Anexo 1), todos integrantes da ISA Engenharia

Ltda. – Florianópolis / SC.

Os capítulos 1, 3 e 5 foram escritos utilizando-se materiais fornecidos pela Weg e revisados pelo coordenador. Coube à Weg a criação dos capítulos 9, 10, Anexos 2, 3 e 4, como também a revisão técnica do mesmo.”

• Variador com discos de fricção14
2.1Princípios básicos de funcionamento19
2.3Curvas características do motor de indução25
2.6Tempo de rotor bloqueado28
• Partida eletrônica (soft-starter)36
3.3.2Frenagem por injeção de CC40
acionados com inversores de freqüência57

4.2Características dos motores de indução

1 INTRODUÇÃO

5.5Parâmetros das funções especiais72
6.1Sensores de posição e velocidade78
6.2.1Algoritmo de estimação de freqüência81
6.2.2Algoritmo de estimação do período81

7.1Introdução, definições, fundamentos e princípios _ 87

7.2O que a carga requer?92
7.2.2O pico de carga94
7.3Seleção de acionamentos (motor/inversor)96
7.3.1Operação abaixo da rotação nominal96
• Motor com ventilação independente98
7.3.2Operação acima da rotação nominal99
• Efeito da temperatura ambiente100
• Efeito da altitude101
• Bombas centrífugas e ventiladores102

• B obinado res/desbobinadores _ 106

8.1Rede de alimentação elétrica112
8.3Condicionamento da rede de alimentação112
9.2Inversor de freqüência CFW-08127
· Recursos / Funções especiais130
9.3Inversor de freqüência CFW-09131
• Interface homem x máquina134
• Acessórios e periféricos142
• Circuito de potência148
• Circuito de controle149
• Rampa de tensão na aceleração149
• Kick start151
• Limitação de corrente152
• Pump control153
• Economia de energia154
10.4Principais aplicações para soft-starter164

10.5 Critério s para dimensionamento _ 170

1Momento de inércia de formas simples201
2Teorema dos eixos paralelos203
3Momento de inércia de formas compostas204

4Momento de inércia de corpos que se movem

6.2 Cálculo do momento de inércia total207

6.1 Cálculo do momento de inércia de massa_206

10 SOFT-STARTER

ANEXO 1

ANEXO 2

4.2Reatância de rede e bobina CC218
4.6Retificadores de 12 e 18 pulsos224
4.8Filtros de corrente do neutro226
Folha de dados para dimensionamento231

Inversores de freqüência - CFW-09

Folha de dados para dimensionamento235

Soft- starter Referências Biblio gráficas _ 237

ANEXO 3

- CFW-09

ANEXO 4

1.1Sistemas de velocidade variável

1.2Sistemas de variação de velocidade tradicionais l Variador de polias cônicas e correia l Variador com polias e corrente

l Motor hidráulico

Um acionamento elétrico é um sistema capaz de converter energia elétrica em energia mecânica (movimento), mantendo sob controle tal processo de conversão. Estes são normalmente utilizados para acionar máquinas ou equipamentos que requerem algum tipo de movimento controlado, como por exemplo a velocidade de rotação de uma bomba.

Um acionamento elétrico moderno é formado normalmente pela combinação dos seguintes elementos:

l Motorconverte energia elétrica
lDispositivo eletrônicocomanda e/ou controla a

em energia mecânica potência elétrica entregue ao motor lTransmissão mecânica...adapta a velocidade e inércia entre motor e máquina (carga)

Os motores mais amplamente utilizados nos acionamentos elétricos são os motores de indução monofásicos e trifásicos.

Estes motores, quando alimentados com tensão e freqüência constantes, sempre que não estejam operando a plena carga (potência da carga igual a potência nominal do motor) estarão desperdiçando energia.

É importante ressaltar também o fato de que um motor de indução transforma em energia mecânica aproximadamente 85% de toda a energia elétrica que recebe e que os 15% restantes são desperdiçados, sendo assim o acionamento elétrico de máquinas um assunto de extraordinária importância no que se refere a economia de energia.

Durante muitos anos, as aplicações industriais de velocidade variável foram ditadas pelos requisitos dos processos e limitadas pela tecnologia, pelo custo, pela eficiência e pelos requisitos de manutenção dos componentes empregados.

Os sistemas mais utilizados para variação de velocidade foram por muito tempo implementados com motores de indução de velocidade fixa, como

1.1SISTEMAS DE primeiro dispositivo de conversão de energia elétrica para energia mecânica. Para a obtenção de velocidade variável o sistema necessitava de um segundo dispositivo de conversão de energia que utilizava componentes mecânicos, hidráulicos ou elétricos.

Com a disponibilidade no mercado dos semicondutores a partir dos anos 60 este quadro mudou completamente. Mas foi mesmo na década do 80 que, com o desenvolvimento de semicondutores de potência com excelentes características de desempenho e confiabilidade, foi possível a implementação de sistemas de variação de velocidade eletrônicos. O dispositivo de conversão de energia elétrica para mecânica continuou sendo o motor de indução mas agora sem a utilização de dispositivos secundários mecânicos, hidráulicos ou elétricos. Em muitos casos a eficiência das instalações equipadas com estes novos dispositivos chegou a ser duplicada quando comparada com os sistemas antigos.

Estes sistemas de variação continua de velocidade eletrônicos proporcionam, entre outras, as seguintes vantagens:

lEconomia de energia lMelhoramento do desempenho de máquinas e equipamentos, devido a adaptação da velocidade a os requisitos do processo lElimina o pico de corrente na partida do motor lReduz a freqüência de manutenção dos equipamentos l Etc.

Estes novos dispositivos eletrônicos para variação de velocidade de motores de indução são conhecidos como Inversores de Freqüência. Trataremos neste guia de descrever o funcionamento e aplicações dos inversores de freqüência. Com este Guia, a WEG não tem a pretensão de esgotar o assunto, pois ele se renova a cada dia que passa. Temos como objetivo maior fornecermos maiores conhecimentos em comando e proteção de motores elétricos de indução utilizando-se inversores de freqüência.

A aplicação de motores de indução tem se regido historicamente pelas características descritas na placa de identificação do motor.

INTRODUÇÃO1

Placa de Identificação(mercado brasileiro)

Placa de Identificação(mercado americano)Placa de Identificação (mercado latino)

Exemplo:

Figura 1.1

INTRODUÇÃO1

Na aplicação dos inversores de freqüência o motor de indução, ao contrário do que acontece quando ligado diretamente à rede de distribuição de energia elétrica, é alimentado com freqüência e tensão variável. Isto possibilita, como veremos neste guia, obter velocidade variável no eixo do próprio motor.

É muito importante, assim, conhecer e entender o funcionamento destes sistemas (motor + inversor) para prevenir erros de aplicação que poderiam acabar com os benefícios que estes dispositivos proporcionam.

Os técnicos ou engenheiros envolvidos com aplicações de velocidade variável não precisam de conhecimentos sobre o projeto de motores e projeto de sistemas eletrônicos de comando/controle, mas sim sobre o funcionamento e utilização dos mesmos. As dúvidas mais freqüentes podem resumir-se nas seguintes perguntas:

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