O que considerar para dimensionar um inversor de frequência

O inversor de frequência está entre os dispositivos industriais mais implementados nos últimos anos, visto os seus benefícios para a eficiência elétrica e a otimização de processos industriais.

Contudo, muitos compram inversores achando que esses são dispositivos padrões para aplicações padrões, mas este pensamento está totalmente equivocado. Esses dispositivos são, sim, promissores, mas devem ser selecionados corretamente.

Escolher o inversor de frequência correto pode ser a diferença entre um sistema que funciona com eficiência e economia e um que enfrenta falhas constantes e desperdício de energia.

Assim, este texto visa mostrar que o dimensionamento adequado de um inversor vai além de apenas igualar a potência do motor: envolve entender as demandas reais do processo, o tipo de carga e até as condições ambientes.

Portanto, se você deseja saber como dimensionar um inversor de modo assertivo, para garantir que as suas aplicações industriais funcionem de maneira correta, segura e econômica, acompanhe-nos nesta leitura.

O que é o inversor de frequência e para o que serve

Foi dito que o inversor está entre os dispositivos mais aplicados pela indústria nos últimos anos, então, nada mais justo do que explicar esta afirmação por meio da apresentação do que é este dispositivo e qual a sua função.

Pois bem, o inversor de frequência (ou drive de frequência, VSD, VFD) é um dispositivo eletrônico extremamente visado no setor industrial e em grandes edifícios porque com ele, é possível ajustar a velocidade do motor elétrico trifásico.

O motor elétrico, como se sabe, é o principal meio de acionamento de diversos equipamentos e máquinas na indústria, como bombas de pressão positiva e negativa, compressores, turbinas, ventiladores, transportadores, guias lineares, entre outros.

Desta forma, entende-se que o controle de velocidade do motor elétrico de acionamento provê um esforço coerente com a necessidade do processo.

Por exemplo, se um processo exige fluido a 150 m3/h em sua primeira etapa e 250 m3/h em sua segunda etapa, o motor elétrico que aciona o compressor irá exercer uma velocidade que seja coerente com as etapas, individualmente.

Com isso, o ganho obtido é o consumo de energia elétrica reduzido e a adequação dos motores sob demanda para processos diversos.

Além disso, este dispositivo controla o torque do motor para cargas variáveis, o que estende mais ainda a sua aplicação para as necessidades industriais.

E se você acha que acaba por aqui, saiba que este dispositivo proporciona muito mais do que isso. Para saber mais sobre inversores de frequência, clique aqui e seja direcionado para o nosso artigo específico para este apetrecho.

O que considerar para dimensionar o seu inversor de frequência corretamente

Dimensionar um inversor de frequência corretamente é primordial para que o sistema industrial apresente um bom funcionamento, mais especificamente em bombas, ventiladores, compressores e outras máquinas e equipamentos já mencionados.

Para isso, é preciso mais do que considerar a potência em cavalos (hp) do motor elétrico, já que diversos outros fatores influenciam no seu desempenho e boa operação.

Abaixo, reunimos os principais passos para realizar o dimensionamento adequado desse dispositivo e garantir, então, que o mesmo funcione de maneira eficiente e tenha uma longa vida útil.

1. Condições de entrada de energia e o tipo de motor

Avaliar a tensão e a frequência da rede local é essencial para o bom funcionamento do inversor.

Verifique também as características do motor, como a corrente nominal e a carga esperada. É importante destacar que a tensão do inversor deve corresponder exatamente à tensão do motor, uma vez que o drive não é projetado para operar com múltiplas tensões, mas sim tensões específicas, como:

 

• 100 a 120 V;
• 200 a 240 V;
• 380 a 480 V;
• 525 a 690 V.

Além disso, vale verificar o tipo de motor. O motor submersível, por exemplo, consome mais corrente por unidade de potência. Já os motores de baixa rotação também podem demandar maior corrente.

Portanto, faça uma leitura correta da placa de identificação do motor para obter informações corretas de corrente e tensão.

1. Torque e tipo de carga

É importante destacar que diferentes cargas têm requisitos distintos. Por exemplo, veja que diferentes cargas têm requisitos distintos:

• Torque Quadrático: Cargas como ventiladores e bombas centrífugas possuem torque que varia com o quadrado da velocidade. Essas aplicações exigem menor sobrecarga e são frequentemente atendidas por inversores com um perfil de torque variável;
• Torque Constante: Aplicações como compressores e transportadores exigem torque constante em toda a faixa de operação. Essas cargas podem necessitar de sobrecarga elevada, até 150-160% da corrente nominal, especialmente durante a partida ou operação em condições de carga pesada;
• Potência Constante: Usada em enroladeiras e outras aplicações industriais, exige que o inversor mantenha uma potência constante, ajustando a corrente conforme necessário.

 

1. Fator de Serviço e a Sobrecarga do Sistema

O fator de serviço é aquele limite de operação que o motor foi projetado, de modo que operar no fator de serviço ou abaixo é visto como uma operação segura e operar acima do fator de serviço é visto como prejudicial ao motor.

Em bombeamento, por exemplo, o motor pode operar em seu fator de serviço devido às possíveis demandas. O inversor, então, deve suportar o aumento de corrente que vai elevar a velocidade do motor.

O FLA real (amperes de carga total) pode ser maior do que especificado na placa de identificação em situações de sobrecarga.

Então, quando for dimensionar o inversor, adicione essa sobrecarga para que o dispositivo tenha capacidade extra, especialmente em condições de operação prolongadas.

Já para prensas, que têm torque constante, o inversor pode precisar suportar picos de sobrecarga de até 160% para fornecer torque necessário, enquanto para ventiladores a sobrecarga pode ser de até 120% para lidar com a inércia.

Portanto, no caso de motores com fator de serviço alto, considere multiplicar a corrente nominal pelo fator de serviço para garantir o dimensionamento adequado.

Assim, caso o seu o motor especifique uma corrente de plena carga (FLA) de 13,4 A a 230 V, o seu inversor não deve ser dimensionado para lidar com a potência em HP, mas sim pela corrente específica.

1. Condições ambientais

Para facilitar a sua compreensão, clique aqui e visualize os nossos inversores de frequência. Note que esses inversores possuem graus de proteção distintos, e isso importa para a escolha correta do inversor.

Condições de instalação como temperatura e altitude afetam o desempenho e, portanto, o dimensionamento do inversor de frequência.

• Altitudes Elevadas: Em altitudes maiores, a capacidade do ar para dissipar calor diminui, o que pode limitar a capacidade do inversor de frequência de produzir corrente de saída. Em alguns casos, é necessário desclassificar a corrente do inversor para compensar a menor dissipação de calor;
• Temperatura Ambiente Alta: Quanto maior a temperatura do ambiente, mais difícil é para o dispositivo dissipar o calor gerado durante a operação. Em locais muito quentes, pode ser necessário utilizar um sistema de ventilação ou um exaustor para manter o inversor em uma temperatura segura;
• Temperaturas Baixas: Em ambientes frios, componentes internos como capacitores e monitores LCD podem não operar bem abaixo de zero. Caso o inversor esteja congelado, é essencial aquecê-lo antes de ligá-lo para evitar danos aos componentes.

1. Entrada e saída

Vários locais tem apenas energia monofásica e é importante dizer que alguns inversores podem usar a entrada monofásica e fornecer saída trifásica para os motores.

Portanto, se este for seu caso, não deixe de considerar um inversor que disponha de tal benefício.

1. Configurações

Pesquise as possíveis configurações que podem acompanhar os inversores de frequência.

Parâmetros como compensação de deslizamento, limites de corrente, tempos de aceleração e desaceleração (rampas), entre outros, podem ser úteis para a sua necessidade.

Conclusão

Neste texto, entende-se que superdimensionar um inversor aumenta os custos e reduz a eficiência, enquanto superdimensioná-lo causa falhas prematuras e sobrecargas indesejadas.

Além disso, é notável que dimensionar um inversor exige um conhecimento profundo das condições de operação do motor e do processo em que ele será utilizado.

Portanto, para evitar esses problemas, analise a corrente nominal, o fator de serviço e as condições ambientais. 

Certifique-se, também, de considerar tanto o torque quanto a carga de operação para cada aplicação e consulte sempre as especificações do fabricante para garantir que o inversor escolhido seja seguro, confiável e eficaz para a operação desejada.

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