Inversores de Frequência

Inversores de Frequência

(Parte 1 de 6)

WEG AUTOMAÇÃOWEG AUTOMAÇÃOWEG AUTOMAÇÃOWEG AUTOMAÇÃOWEG AUTOMAÇÃO w.weg.com.br

3ª EDIÇÃO

“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 do capítulo 9, Anexos 2 e 3, como também a revisão técnica do mesmo.”

tradicionais16
1.2.1 Variadores mecânicos17

· Variador com polias cônicas e corrente__18

· Variador com discos de fricção18
1.2.2 Variadores hidráulicos18
· Motor hidráulico18
· Variador hidrocinético19
eletromagnéticas19
2.1Princípios básicos de funcionamento23
2.2 Análise de funcionamento27
2.3Curvas características do motor de indução29
2.3.1 Torque x Velocidade29
2.3.2 Corrente x Velocidade30
2.4 Potência e perdas30
isolamento térmico31
2.6Tempo de rotor bloqueado32
3.1 Categorias de partida37
3.2 Formas de partida38
· Partida direta38
· Partida estrela-triângulo39
· Partida eletrônica (soft-starter)40
3.3 Frenagem42
3.3.1 Frenagem por contra-corr ente42
partida45
· Partida direta45
· Partida estrela-triângulo46
· Partida eletrônica (soft-starter)46
freqüência54
· Controle escalar54
· Controle vetorial58
acionados com inversores de freqüência61

1 INTRODUÇÃO

3ª EDIÇÃO

5.2 Parâmetros de regulação67
· Rampas de aceleração / desaceleração67
· Curva U/F ajustável69
5.3 Parâmetros de configuração70
· Frenagem70
· Injeção de corrente contínua72
· Rejeição de freqüências críticas73
· Partida com motor girando (flying start)74
· Compensação do escorregamento75
5.4 Parâmetros do motor76
5.5Parâmetros das funções especiais76
· Ciclo automático76

· Controle de processos com inversores de

6.1Sensores de posição e velocidade82
6.2 Medição de velocidade84
6.2.1Algoritmo de estimação de freqüência85
6.2.2Algoritmo de estimação do período85
período e freqüência86
6.3 Ruídos86
6.4 Sincronização de velocidade87

6.2.3Algoritmo de estimação simultânea de

princípios91
7.1.1 Definições91
7.1.2 Relações básicas92
7.2O que a carga requer?96
7.2.1 Tipos de cargas96
7.2.2O pico de carga98
7.3Seleção de acionamentos (motor/inversor)100
· Motor autoventilado100
7.3.2Operação acima da rotação nominal103
7.3.3 Casos especiais104
· Efeito da temperatura ambiente104
· Efeito da altitude105
7.4.1 Sistemas de bombeamento de fluidos106
. Definições106
. Classificação106
positivo106
de deslocamento positivo__________________107

. Bombas volumétricas ou de deslocamento . Classificação das bombas volumétricas ou

. Classificação das turbo-bombas109
. Curva típica das turbo-bombas110
. Exemplo típico de aplicação111
. Sistema com controle de pressão e vazão112
. Ajustes convencionais117
. Função curva U/F quadrática117
7.4.2 Sistemas de ventilação124
. Definições124
. Classificação124
. Caracaterísticas dos ventiladores127
. Rotação específica dos ventiladores127
. Curva características dos ventiladores129
. Curva características da instalação130
pressão e vazão___________________________133
. Definições143
. Ciclo de chiller tipo compressão de vapor144
. Tipos de compressores145
. Capacidade de compressores145
. Compressores tipo alternativo146
. Compressores tipo rotativo147
. Variação de velocidade148
. Tipos de condensador151
. Chiller resfriado à ar152
. Chiller resfriado à água152
. Chillers de absorção à água153
7.4.4 Papel e celulose154
. Introdução154
. Definições154
. Aplicação de inversor de freqüência157
. Parametrização148
7.4.5 Movimentação de cargas159
. Pontes rolantes159
. Multispeed166
. Rampa S166
. Rede Fieldbus167
8.1Rede de alimentação elétrica172
8.2 Fusíveis172
8.3Condicionamento da rede de alimentação172
8.4 Interferência eletromagnética (EMI)173
8.5 Cabos176
8.6 Aterramento178
8.7 Dispositivos de saída179
8.8Instalação em painéis – princípios básicos180
9.2 Inversor de fr eqüência CFWCFWCFWCFWCFW-10-10-10-10-10187
. Principais aplicações / Benefícios187
. Blocodiagrama188
· Tabela de especificações188
· Codificação189
· Características técnicas190
9.3 Inversor de freqüência CFWCFWCFWCFWCFW-08-08-08-08-08191
· Principais aplicações / Benefícios191
. Blocodiagrama192
· Tabela de especificações193
· Modelos e acessórios opcionais194
· Interface homem-máquina remota195
· Superdrive195
· Codificação196
· Características técnicas197
· Recursos / Funções especiais198
· Vectrue Technology ®199
· Optimal Braking ®200
· Vantagens adicionais201
· Aplicações202
. Tipos de montagem204
. Blocodiagrama205
· Interface homem-máquina206
· Funções do teclado207
· Superdrive207
· Redes de comunicação “FieldBus”208
· Acessórios e periféricos211
· Características técnicas214
· Tabela de especificações217
. Mecânicas do CFW-09219
· Codificação220
· Dimensões e peso221
. Inversor de freqüência CFW09 Shark221
. Modelos225
. Características Principais226
. Blocodiagrama227
1Momento de inércia de formas simples231
2Teorema dos eixos paralelos233
3Momento de inércia de formas compostas234
linearmente235
5 Transmissão mecânica235
de massa236
· Cálculo do momento de inércia de massa236
· Cálculo do momento de inércia total237

ANEXO 1

ANEXO 3

1 Introdução241
2 Distorção harmônica242
2.1 Origens242
2.2 Definições243
2.3Obtenção das harmônicas de corrente245
3 Normas relacionadas246
4.1 Capacitores248
4.2Reatância de rede e bobina CC248
4.3 Filtros sintonizados250
4.4 Filtros “broad-band”251
4.5 Filtros ativos252
4.6Retificadores de 12 e 18 pulsos254
4.7 Retificadores com IGBTs255
entrada monofásica255
entrada trifásica255
4.8Filtros de corrente do neutro256
4.9 Transformadores defasadores257
5 Conclusão258
Folha de dados para dimensionamento261
Referências Bibliográficas263

Inversores de freqüência

ANEXO 2

1.1.1.1.1.1Sistemas de velocidade variávelSistemas de velocidade variávelSistemas de velocidade variávelSistemas de velocidade variávelSistemas de velocidade variável

1.21.21.21.21.2Sistemas de variação de velocidadeSistemas de variação de velocidadeSistemas de variação de velocidadeSistemas de variação de velocidadeSistemas de variação de velocidade tradicionaistradicionaistradicionaistradicionaistradicionais

1.2.1 Variadores mecânicos z Variador de polias cônicas e correia z Variador com polias e corrente z Variador com discos de fricção 1.2.2 Variadores hidráulicos z Motor hidráulico z Variador hidrocinético 1.2.3Variadores eletromagnéticos - Embreagens eletromagnéticas

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:

z Motorconverte energia elétrica
zDispositivo eletrônicocomanda e/ou controla a

em energia mecânica potência elétrica entregue ao motor zTransmissão 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 VELOCIDADE VARIÁVEL 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:

zEconomia de energia zMelhoramento do desempenho de máquinas e equipamentos, devido a adaptação da velocidade a os requisitos do processo zElimina o pico de corrente na partida do motor zReduz a freqüência de manutenção dos equipamentos z Etc.

Estes novos dispositivos eletrônicos para variação de velocidade de motores de indução são conhecidos como InversorInversorInversorInversorInversores de Fes de Fes de Fes de Fes de Frrrrreqüênciaeqüênciaeqüênciaeqüênciaeqüência. 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,muito importante,muito importante,muito importante,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:

•Como funciona meu motor? •Como o motor se comporta ante uma determinada carga?

•Como eu posso melhorar/otimizar o funcionamento do meu motor e carga?

•Como eu posso identificar problemas no meu sistema?

Este guia tem por intenção, fornecer, mesmo para pessoas sem experiência no assunto, informações sobre o funcionamento dos modernos sistemas de velocidade variável disponíveis e como eles se comportam ante diferentes cargas, tentando assim responder as perguntas formuladas anteriormente.

Muitos processos industriais requerem dispositivos de acionamento de cargas com velocidade variável.

Exemplos:

·BombasBombasBombasBombasBombas Ö variação de vazão de líquidos ·VentiladoresVentiladoresVentiladoresVentiladoresVentiladores Ö variação de vazão de ar

·Sistemas de transporteSistemas de transporteSistemas de transporteSistemas de transporteSistemas de transporte Ö variação da velocidade de transporte

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