Automação Industrial

Inversores de Freqüência Prof. Carlos Sánchez

Automação Industrial Prof. Carlos Sánchez

Automação Industrial Inversores de Freqüência

1. INVERSORES DE FREQÜÊNCIA

1.1 Introdução Há alguns anos, para se ter um controle preciso de velocidade dos sistemas de acionamento eram utilizados motores de corrente contínua. Entretanto, isso acarretava diversos problemas, tais como: custo elevado dos motores, paradas freqüentes para substituição de componentes desgastados, necessidade de circuitos retificadores para C, entre outros. Com a evolução da eletrônica de potência, a necessidade de redução de custos e aumento de produtividade, foram desenvolvidas novas tecnologias, entre elas o Inversor de Freqüência. É um equipamento versátil e dinâmico que permite o uso de motores de indução em corrente alternada para controle de velocidade em substituição dos motores de corrente contínua.

1.2 Princípio de funcionamento Ao se variar a freqüência da tensão do estator do motor, está se variando a velocidade do campo girante. Com isso, pode-se variar a velocidade do rotor, mantendo-se constante o escorregamento da máquina e, portanto, as perdas podem ser otimizadas de acordo com as condições da carga. Ao se variar a freqüência de alimentação do motor CA, varia-se sua velocidade síncrona, o que significa que todas as velocidades síncronas variam desde f=0 até a máxima freqüência do inversor. Os inversores de freqüência podem ser classificados por sua topologia, que é dividida em 3 partes: Retificador, Circuito Intermediário (Filtro) e Inversor:

Desenho Esquemático de um Inversor de Freqüência

Motor

InversorRetificador

Circuito

Intermediário (Link DC)

Motor

InversorRetificador

Circuito Intermediário

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Retificador: responsável pela transformação da tensão alternada 60Hz da rede em tensão contínua através da retificação de onda completa. O valor desta tensão contínua é aproximadamente:

Vcc = 1,41 x Vrede

Circuito Intermediário: responsável pela filtragem e minimização do ripple do retificador, além de proteção contra sobre-tensões no barramento de C.

Circuito Inversor: responsável pelo fornecimento de tensão alternada ao motor CA através de componentes de potência tais como: Tiristores, GTOs, IGBTs, etc. A transformação da tensão contínua do Circuito Intermediário em tensão alternada senoidal é feita através do chaveamento sincronizado destes componentes utilizando, na maioria dos casos, modulação PWM (Pulse Width Modulation). O disparo destes componentes é comandando pelo Circuito de Controle – CPU.

A figura abaixo representa em blocos os componentes de um inversor de freqüência

1.3 Diagrama em Blocos de um Inversor de Freqüência

1.3.1 Circuito de Controle – CPU (Bloco №1) O Circuito de Controle é formado por um microprocessador ou um microcomputador, dependendo do fabricante do inversor de freqüência. Na memória dele são armazenados todos os parâmentros e dados do equipamento. Além disto, este circuito é responsável pela geração dos pulsos de disparo dos IGBTs no Circuito de Potência.

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1.3.2 Interface Homem-Máquina – IHM (Bloco №2) Este dispositivo normalmente é composto por um display para visualização de dados, e um teclado de membranas para inserção de parâmetros. No display podemos visualizar: tensão, corrente, potência, freqüência, sentido de giro, modo de operação local/remoto, alarmes de falha, etc. Atarvés do teclado podemos parametrizar: velocidade desejada, tempo de acelaração e desaceleração, dados do motor, reset de falhas, etc.

1.3.3 Interfaces de Entradas/Saídas e de Comunicação (Bloco №3) São os meios de controlar e monitorar o inversor através de sinais eletrônicos. Os sinais analógicos permitem fazer, por exemplo, o controle de velocidade (entradas) e leituras de corrente ou velocidade (saídas) através de sinais de tensões (de 0 a 10Vcc ou de -10 a +10Vcc), ou de sinais de correntes (de 0 – 20mA ou 4 a 20mA). Os sinais digitais discretos permite o acesso a funções simples tais como: seleção de sentido de giro, liga, desliga, jog, reset de falha, seleção de velocidades, etc. Alguns inversores já possuem uma interface de comunicação para permitir que um computador ou CLP comande e monitore seu funcionamento a distância. Há diversas redes e protocolos de comunicação disponíveis para esta finalidade: DeviceNet, ControlNet, EtherNet, Profibus, Modbus, etc.

1.3.4 Circuito de Potência (Bloco №4) Este circuito é composto por um retificador que alimenta o circuito de saída inversor através de um circuito intermediário denominado barramento C, conforme descrito no item 1.2.

1.4 Principais Vantagens dos Inversores de Freqüência • Rendimento de 90% em toda faixa de velocidade;

• Fator de potência de aproximadamente 96%;

• Acionamento de cargas de torque constante ou variável;

• Faixa de variação de velocidade de 0 a 120Hz;

• Partida e desligamento suave.

Referências Bibliográficas • FRANCHI, C. M. Acionamentos Elétricos. 4. ed São Paulo – SP: Érica, 2008

• WEG Módulo I - Comando e Proteção. Apostila: Centro de Treinamento de Clientes. Jaraguá do Sul – SC, 2005

• MAMEDE FILHO, J. Instalações Elétricas Industriais. 6. ed Rio de Janeiro - RJ :LTC, 2001

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