Inversores de frequência: quais configurações impactam na eficiência do motor elétrico

A redução da pegada de carbono em até 50% até 2030 foi um compromisso declarado pelo Governo Federal do Brasil na 26ª Conferência das Nações Unidas sobre as Mudanças Climáticas (COP26) em Glasgow, na Escócia.

Desta forma, o Brasil, sendo o sexto maior emissor de gases estufa do planeta, deve ter as suas indústrias em prontidão para uma mudança consciente em prol do meio ambiente, até a data estimada.

Embora o investimento inicial para adequar o comportamento industrial à sustentabilidade possa, em alguns casos, ser significativo, torna-se evidente o retorno sobre o investimento em diversos projetos de sustentabilidade, em especial aqueles que utilizam inversores de frequência.

Contudo, surge uma dúvida pertinente: os inversores, tendo como função o ajuste de velocidade de motores elétricos, ainda lhe beneficiaria com a redução do consumo de energia elétrica se fossem utilizados todas as suas configurações mais avançadas?

Este é o assunto abordado no texto de hoje: quais configurações do inversor impactam na eficiência.

O que é o inversor de frequência

Sem nenhum suspense, pode-se dizer que o inversor de frequência é um dos dispositivos que mais trazem benefícios para a indústria, devido a sua versatilidade funcional.

Este dispositivo eletrônico é instalado em motores elétricos e a sua função é alterar a velocidade desta máquina através do ajuste da frequência da corrente que alimenta o motor.

Desta forma, os processos são atendidos por um motor que não só fornece a velocidade correta para a etapa de processo determinada, mas também proporciona ajuste do torque sob demanda.

Em suma, o inversor proporciona para uma maior precisão no controle de processos industriais. Para saber mais sobre este dispositivo, basta clicar aqui.

Relação entre inversores de frequência e a eficiência

Que o inversor de frequência é um dispositivo utilizado para flexibilizar parâmetros de motores, já sabemos. Mas, qual seria a relação deste dispositivo com a eficiência?

Esta pergunta é respondida exatamente ao observar a capacidade do inversor em ajustar o motor à carga real necessária.

Pense só: Ao invés do motor elétrico operar a plena carga o tempo todo, o inversor ajusta a sua velocidade, o que implica em um consumo de energia conforme a demanda exige.

Assim, ganhos como a redução do desperdício de energia, redução de desgaste de componentes e o aumento da vida útil são benefícios consequentes.

Portanto, sistemas de bombeamento, ventilação ou compressão, tem as suas velocidades variáveis e a economia substancial de energia é algo consequente.

Inversores de frequência: quais configurações impactam na eficiência do motor elétrico

Estima-se que o uso de inversores de frequência pode induzir a uma economia de energia de 20 a 40% em motores elétricos. Afinal, o que esperar de um dispositivo que ajusta a operação conforme a demanda?

Contudo, esses dispositivos possuem recursos adicionais e configurações que são destinadas à eficiência otimizada sobre o sistema.

Assim, tem-se a seguinte dúvida: Essas configurações de controle, sejam adicionais ou não, interferem na eficiência elétrica do motor?

É isso que veremos agora.

Ajuste da velocidade maior do que a nominal

Sem dúvidas, se você aplica uma velocidade no seu motor elétrico que seja maior do que a velocidade nominal do mesmo, o consumo de energia elétrica será maior.

Embora o inversor seja utilizado para ajustar a velocidade e torque do motor elétrico sob demanda, é preciso estar consciente de que, se você exige mais velocidade do motor, maior será o consumo de energia elétrica e, portanto, menor a eficiência do mesmo.

Além disso, atente-se ao fato de que a vida útil desse motor será menor, visto os desgastes consequentes da rotação maior do que a projetada.

Ajuste de torque

Torques variáveis e torques constantes são configurados para aplicações distintas.

Torques variáveis são necessários para aplicações onde a carga varia, como em bombas centrífugas e ventiladores, requerendo então uma relação de frequência e tensão constante pela tensão aplicada ao motor.

Já o torque constante é característico de aplicações em que a carga varia independente da velocidade, que é o caso de transportadoras e misturadores, e é consequente de uma relação não linear entre a tensão e frequência.

A configuração de torque, então, deve ser corretamente aplicada aos motores em função da aplicação.

Esta configuração em inversores pode influenciar negativamente na eficiência em situações que o torque ajustado não condiz com a aplicação.

Por exemplo, a eficiência será maior quando a potência do motor for maior do que a potência necessária para determinada carga (superdimensionamento do motor).

Contudo, caso o motor esteja bem dimensionado para a carga necessária de uma bomba centrífuga, por exemplo, a função de torque variável pode não prometer grandes reduções de consumo de energia, embora existam.

Considerando que a maioria dos motores presentes na indústria são superdimensionados, a eficiência seria significativa.

Automatic Energy Optimization (AEO)

A AEO, conhecida como a Otimização Automática de Energia, é um recurso adicional encontrado em diversos inversores, principalmente nos inversores Danfoss.

A sua função é basicamente garantir a eficiência ideal do motor elétrico ao reduzir a corrente de magnetização do motor para o nível de carga presente/exigido.

Contudo, esta função pode não trazer benefícios voltados à eficiência se a aplicação do motor está rente à carga ideal real.

Portanto, para que esta função seja impactante na redução do consumo de energia, a aplicação da carga do seu motor pode estar longe da ideal, o que fornece aberturas para esta função otimizar o processo.

Em suma, a aplicação de inversores deve trazer um resultado de eficiência esperado segundo a aplicação da máquina acionada pelo motor elétrico.

Inversores vetoriais devem ser destinados a aplicações onde a carga é variável, enquanto inversores escalares devem ser aplicados em situações onde a carga não é variável e a relação de frequência e tensão é linear.

Acerca do AEO, esta função adequa a eficiência do motor à necessidade presente.

Para tanto, a eficiência é comprometida pela velocidade, em todos os casos, em função do uso incorreto do dispositivo para a aplicação (torques variáveis ou constantes), do dimensionamento do motor para a potência nominal exigida.

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