Nos últimos tempos, foi evidenciado que grande parte dos problemas industriais são resolvidos através de soluções tecnológicas.
A tecnologia como recurso de saída para as adversidades industriais ganhou um propósito mais forte ainda com a presença da automação industrial que, por sua vez, também está em constante desenvolvimento.
Em outras palavras, a relação entre a tecnologia desenvolvida para atender as necessidades industriais e o desenvolvimento da automação industrial, ocorre em paralelo e contribui para o crescimento uma da outra.
Ainda neste contexto, tem-se diversos exemplos de tecnologias industriais que foram desenvolvidas para agregar valor nos processos industriais através da automação, como é o caso dos inversores de frequência.
Apesar deste dispositivo eletrônico fornecer benefícios a motores elétricos trifásicos, visto a sua principal função, diversos processos industriais são também beneficiados, em segundo plano.
Embora também este dispositivo seja comum no âmbito industrial, há uma certa dificuldade em encontrar assuntos diversos relacionados ao mesmo e que estejam compilados em um só texto, o que claramente é uma barreira para aqueles que desejam aprender sobre.
Por isso, este texto traz tudo o que você precisa saber sobre inversores de frequência, desde a teoria até as limitações e dicas de usos práticos. Assim, você pode dedicar toda a sua leitura apenas a um texto, para que suas dúvidas sejam sanadas.
Você quer perder essa chance de agregar conhecimento? Acho que não. Então aprecie este texto até o final.
Conteúdos
O que é o inversor de frequência
Dentre os dispositivos eletrônicos utilizados na indústria, o inversor de frequência está entre aqueles que não oferecem medições e monitoramento.
Além disso, é importante dizer que o inversor de frequência recebe também outros nomes, como: driver de frequência, variador de frequência, conversor de frequência, drive de velocidade variável, entre outros.
O inversor, na verdade, proporciona um controle de velocidade no motor elétrico trifásico e, por isso, tem-se o benefício de ter um motor elétrico com uma rotação menor ou maior (pouco maior, falaremos sobre abaixo, nas “restrições”) do que a normalmente oferecida pelo mesmo.
Acredite, isso é algo que agrega um valor imenso às possibilidades da automação industrial.
Para entender como o dispositivo executa tal função, é necessário conhecer os seus componentes internos.
O que compõe um inversor de frequência
Entre as etapas de conhecer o que é o inversor de frequência e conhecer como este funciona, é importante incluir quais os seus componentes internos e as suas respectivas funções.
Isso contribui muito para a fixação da teoria neste começo e, para isso, destacamos abaixo os seus principais componentes internos.
- Ponte retificadora: composta por uma série de diodos que transformam o sinal senoidal da rede elétrica em um sinal retificado, excluindo a parte negativa desse ciclo senoidal e permitindo apenas o sinal positivo do mesmo;
- Ponte inversora: através de transistores IGBT (semicondutores de potência que combinam as características de chaveamento apresentadas pelos transistores bipolares com alta impedância dos mosfets) que recebem um sinal quase DC, o sinal é convertido para um sinal modulado através da largura de pulso (PWM).
- Filtros CC: barramentos compostos pela associação de capacitores e indutores para transformar o sinal em um que seja próximo de um sinal DC, acrescendo a tensão de pico.
Motores elétricos trifásicos
Nota-se que este texto reforça muito o uso de inversores de frequência em motores elétricos trifásicos. Mas o que seria esse e por que o motor elétrico trifásico?
Bem, o motor elétrico trifásico, como pode ser notado, é um motor elétrico que funciona por meio de três fases de corrente alternada.
Esse motor é síncrono ou de indução e, além de fazer parte dos atuadores elétricos, é constituído por rotor, carcaça e estator.
Esses motores oferecem condições melhores de operação se comparados com os motores monofásicos, visto o seu maior rendimento, potências maiores e a sua partida não necessita de auxílio.
Por isso e muitos outros motivos, um sistema trifásico é a forma preferida de se obter geração, transmissão e distribuição de energia elétrica em corrente alternada.
Inclusive, é o tipo de motor preferido para ser utilizado na indústria, para fornecer movimento a bombas e outros maquinários.
Em relação a inversores de frequência, esses não servem para controlar a velocidade de motores elétricos monofásicos.
Como o Inversor de Frequência funciona
Assim como já foi dito, o inversor de frequência atua na velocidade do motor elétrico, que por sua vez, fornece movimento a máquinas acopladas, tais como bombas, compressores, entre outros.
Isso torna-se possível através da conversão de sinal da corrente alternada (CA) da rede elétrica para corrente contínua (CC) e da posterior conversão em CA (de largura modulada) novamente.
E, para relembrar a explicação dos seus componentes, a variação da largura de pulso do sinal permite a alteração da frequência do motor, o que está totalmente ligado ao controle da velocidade e do torque do motor.
Além disso, com a programação de um PLC, a frequência de operação do motor pode ser modificada de acordo com as necessidades do processo, ao longo das suas diferentes etapas.
Inserção de parâmetros no inversor de frequência
Para saber como incluir os parâmetros no inversor de frequência (rendimento, tensão, fator de potência, rotação, entre outros) que correspondem aos dados de placa do motor, devemos fazer os seguintes passos:
- Realizar a leitura dos dados da placa do motor elétrico trifásico. Esta placa refere-se àquela “etiqueta” metálica presente no motor;
- Pegue o manual do inversor e veja qual o código que será apresentado no display e que refere a cada um desses parâmetros a serem inseridos;
- Certifique-se da possibilidade do seu inversor conter diferentes aplicabilidades (controle escalar ou controle vetorial). Escolha a de interesse;
- Insira, para cada um dos diferentes códigos do inversor, os respectivos valores de rendimento do motor, tensão nominal do motor, corrente nominal do motor, rotação do motor (rpm), frequência do motor (normalmente 60 Hz no Brasil), potência nominal do motor e fator de potência, que são encontrados na placa do motor elétrico;
- O rendimento do motor elétrico é importante para o controle de velocidade correto do inversor de frequência. Caso seja inserido o valor incorreto ou impreciso, ocorre o cálculo incorreto da compensação de escorregamento e, portanto, na imprecisão do controle de velocidade do motor elétrico trifásico.
Criatividade e relações entre inversores
Um ponto importante que deve ser dito, é que é possível relacionar o funcionamento de mais de um inversor de frequência.
Por exemplo, em uma máquina que é guiada por esteira ou por guias lineares e acionado por motores elétricos trifásicos, por exemplo, é possível relacionar a velocidade de deslocamento linear com a velocidade de outra função da máquina, como a rotacionar sobre um eixo (“enfaixar”) ou um deslocamento linear vertical (cortar longitudinalmente, por exemplo).
Assim, se devidamente calculado, pode-se obter uma relação de que, para um deslocamento linear de interesse, tem-se uma rotação de uma máquina de enfaixar que corresponde, finalmente, ao passo de enfaixamento de interesse.
Com esse pequeno e simples exemplo que faz alusão às máquinas que são encontradas no mercado, ressaltamos que há a possibilidade de relacionar os diferentes inversores para um objetivo final.
Restrições
Como se sabe, o inversor de frequência atua no motor elétrico trifásico para ajustar a sua velocidade, para mais ou para menos, de modo que o usuário possa desfrutar de uma velocidade que difere da oferecida pelo fabricante do motor.
Contudo, é necessário observar que as rotações menores do que a nominal, não são prejudiciais para o seu motor.
Já as rotações superiores à oferecida pelo motor elétrico, pode ser um problema.
Como os motores elétricos trifásicos são projetados considerando limites superiores de velocidade, tensão, corrente, entre outros, que não podem ser excedidos, vemos aí que o inversor de frequência deve ser utilizado com responsabilidade.
Por isso, tem-se uma velocidade máxima de aplicação do inversor de frequência, de modo que o mesmo não prejudique a integridade do motor.
Manutenção de inversores frequência
Para realizar a manutenção em inversores de frequência, daremos passos gerais e que podem variar de acordo com o modelo do dispositivo, bem como a sua necessidade.
Além disso, é importante também dizer que é imprescindível envolver profissionais capacitados para realizar tal manutenção, bem como ter o manual do dispositivo em mãos.
- Desenergização: antes de mais nada, desenergizar o inversor de frequência, desconectando a alimentação principal do motor elétrico e certifique-se do realizado;
- Inspeção visual: observe se não há danos, cabos soltos ou desgastados, conectores queimadores que fujam do aspecto normal;
- Limpeza: remova poeira e sujeira através de ar comprimido ou aspirador de pó. É importante para que os ventiladores e dissipadores de calor sejam efetivos;
- Teste de funcionamento: execute testes para promover o funcionamento básico do dispositivo e veja se o motor elétrico responde aos comandos do dispositivo;
- Revisão dos parâmetros: certifique-se de que os parâmetros estão inseridos corretamente no inversor. Consulte a placa do motor elétrico;
- Atualização de firmware: procure saber se há atualizações disponíveis para o inversor e, se aplicável, atualize-o;
- Medições elétricas: Utilize instrumentos de medição para verificar a condição da rede elétrica. Para isso, certifique-se também de que o seu medidor esteja com boa reprodutibilidade e repetibilidade;
- Certificação: pesquise a última vez que o dispositivo sofreu manutenção e entre em contato com o manutentor. Para que isso ocorra fluidamente, registre sempre as manutenções realizadas;
Com isso, damos fim a um conteúdo que é rico em informação. Aqui, podemos considerar os benefícios, limitações e até mesmo dicas de como utilizar um inversor de frequência.
É claro, torna-se imprescindível adequar cada uma das dicas e informações acima para a sua realidade fabril.
Já para garantir um dispositivo que contenha um funcionamento exemplar, damos a última dica: confira os nossos inversores de frequência no nosso site.
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