O controle eficiente e preciso de motores elétricos é algo essencial para garantir a produtividade, economia de energia e segurança nos processos industriais.
Neste contexto, os inversores de frequência se destacam como dispositivos versáteis e indispensáveis.
Mas, o que torna essa tecnologia tão importante?
Bom, além de permitir o controle de torque e velocidade de motores, os inversores possuem modelos que apresentam variações relevantes para determinadas aplicações, como os inversores escalares e vetoriais.
Assim, o presente texto discorre sobre o que são inversores de frequência, suas principais categorias e como os inversores de frequência vetoriais (mais completos) se comparam a outra tecnologia, em especial, aos servomotores.
O que são inversores de frequência
Se você está inserido no âmbito industrial como técnico, engenheiro, manutentor, entre outros serviços administrativos, então o inversor de frequência já faz parte da sua realidade e você sabe das suas funções e benefícios. Caso contrário, este tópico é´para você.
Os inversores de frequência são dispositivos eletrônicos projetados para controlar a velocidade de motores elétricos, ajustando a frequência e a tensão da energia fornecida ao motor.
Resumidamente, os motores elétricos são adquiridos e em catálogos ou em sua placa de identificação, você encontra informações que descrevem suas características, tais como a sua velocidade de rotação.
O inversor de frequência, então, é utilizado para ajustar essa velocidade e torque nominal, de modo a adequar o motor elétrico a outras aplicações ou situações que exijam controle dinâmico.
Por isso, este dispositivo é comumente utilizado em aplicações como esteiras transportadoras, ventiladores, bombas e máquinas industriais em geral.
Tipos de inversores de frequência
Embora todos os inversores compartilhem a capacidade de controlar a frequência e a tensão, existem duas abordagens principais para gerenciar o funcionamento do motor: os inversores escalares e os inversores vetoriais.
Inversor escalar
O inversor escalar opera com base na relação fixa entre tensão e frequência (V/f).
Em outras palavras, esse modelo ajusta essas variáveis de forma proporcional, mantendo o motor em operação estável, mas sem considerar as condições dinâmicas ou variáveis do motor.
Desta forma, a sua aplicação comum são ventiladores, bombas centrífugas e outros sistemas que requerem cargas constantes.
Entre suas principais características, podem ser mencionadas:
- Simples de implementar: Requer configurações básicas;
- Custo reduzido: Ideal para aplicações onde o controle de torque e a precisão não são críticos;
- Limitações: Menor eficiência em baixas rotações e em situações com variações rápidas de carga.
Inversor vetorial
Já o inversor vetorial é uma evolução do modelo escalar e, por isso, é mais complexo.
Esse inversor utiliza algoritmos avançados para monitorar e calcular parâmetros como torque, fluxo magnético e velocidade do motor em tempo real.
Desta maneira, o inversor de frequência escalar permite um controle muito mais preciso, tornando-o ideal para aplicações industriais mais exigentes.
E, por este motivo, é utilizado em guindastes, laminadoras, sistemas de elevação, máquinas de corte, entre outras aplicações mais complexas e precisas.
Além disso, entre as suas principais características, estão:
- Controle independente de torque e velocidade: Oferece alta precisão mesmo em condições de carga variável;
- Melhor desempenho em baixas rotações: Onde o modelo escalar apresenta limitações;
- Versatilidade: Compatível com motores de indução (IM) e motores de ímã permanente (PM)
O que é um servomotor
Um servomotor, por sua vez, é um motor elétrico projetado para proporcionar controle extremamente preciso de posição, velocidade e torque.
Ele opera em conjunto com um controlador dedicado e utiliza sistemas de feedback, como encoders ou resolvers, para ajustar continuamente os parâmetros de operação.
Por isso, este motor é utilizado em sistemas de robótica, máquinas CNC e linhas de montagem automatizadas.
Além disso, entre suas principais características, destacam-se:
- Alta precisão: Ideal para movimentos que exigem exatidão absoluta.
- Feedback constante: Monitora e ajusta parâmetros em tempo real.
- Resposta rápida: Reage instantaneamente a comandos, sendo perfeito para aplicações dinâmicas.
Inversor de frequência vetorial x Servomotor: Comparação e aplicações
Como já foi mencionado neste texto, os processos industriais modernos carecem de controle de variáveis para garantir a boa qualidade de processo e, portanto, do produto final.
Embora ambos ofereçam controle avançado de motores, os inversores vetoriais e os servomotores atendem a necessidades distintas.
Quanto às aplicações típicas, tem-se:
- Inversores de frequência vetoriais:
- Adequados para controle dinâmico de torque e velocidade, mas sem foco em controle de posição.
- Comuns em sistemas industriais robustos, como esteiras transportadoras e equipamentos de elevação.
- Servomotores:
- Essenciais para operações que demandam extrema precisão e repetibilidade.
- Utilizados em processos de automação de alta complexidade, como máquinas de montagem e corte a laser.
Já sobre a vantagem e a desvantagem, observa-se a seguinte tabela abaixo.
| Característica | Inversor Vetorial | Servomotor |
| Custo inicial | Mais acessível | Consideravelmente mais caro |
| Controle de posição | Limitado | Altamente preciso |
| Controle de torque | Avançado, mas limitado em cargas dinâmicas | Superior, com resposta instantânea |
| Complexidade | Simples de instalar e operar | Requer maior expertise técnico |
| Manutenção | Menor exigência | Maior, devido aos sistemas de feedback |
Como adicionar precisão em um inversor de frequência
Inversores de frequência também podem disponibilizar certo desempenho e precisão para aplicações industriais, e uma solução eficiente é o uso de encoders.
Os Encoders são dispositivos que fornecem feedback de posição, velocidade e direção, permitindo um controle mais refinado do motor. Essa funcionalidade é especialmente importante em sistemas que exigem sincronização, posicionamento preciso e ajustes rápidos às mudanças nas condições de carga.
Desta maneira, a integração de encoders a inversores de frequência adiciona uma camada de feedback em tempo real, tornando possível:
- Controle de posição: Ideal para tarefas como posicionamento exato de eixos.
- Melhor desempenho em baixas rotações: Os encoders ajudam a manter a precisão em velocidades reduzidas.
- Sincronização de movimentos: Essencial em aplicações como esteiras transportadoras e sistemas de elevação sincronizados.
Além disso, para sua informação, existem dois tipos principais de encoders utilizados com inversores:
- Encoders incrementais: Fornecem feedback baseado em impulsos gerados por cada movimento do motor.
- Encoders absolutos: Indicam a posição exata do motor em relação a um ponto zero pré-definido, mesmo após quedas de energia ou reinicializações.
Praticidade: VLT® AutomationDrive Danfoss
Uma das soluções mais avançadas para controle de precisão com ou sem encoders é o VLT® AutomationDrive Danfoss. Este inversor oferece flexibilidade e economia em sistemas industriais, sendo uma excelente alternativa aos controles de movimento servo.
Para entender a capacidade deste inversor, confira: Sincronia, redução de custos e simplificação na indústria alimentícia com drives inteligentes integrados.
Em suma, tem-se que:
- Modo absoluto com encoders: Utiliza um ponto zero pré-definido, configurado no início do funcionamento ou detectado automaticamente por encoders com feedback de posição absoluta.
- Operação sem encoders em motores PM: Em aplicações típicas, motores de ímã permanente (PM) podem operar sem encoders rotativos, reduzindo custos com hardware, cabeamento e instalação.
- Alternativa econômica aos sistemas servo: O uso do VLT® AutomationDrive com IMC (Integrated Motion Controller) proporciona economia significativa em relação aos sistemas servo tradicionais, simplificando as operações industriais.
Além disso, o VLT® AutomationDrive é projetado para tarefas de posicionamento e sincronização com ou sem o uso de encoders, ampliando sua aplicação em diferentes cenários industriais.
Conclusão
Os inversores de frequência vetoriais são ideais para aplicações industriais que demandam controle preciso de torque e velocidade, garantindo eficiência energética e confiabilidade. Os servomotores, por sua vez, são indispensáveis para sistemas que exigem precisão extrema.
Então, escolher entre essas tecnologias depende das demandas específicas de cada aplicação.
Contudo, se você precisa de um inversor de frequência que ofereça sincronismo, velocidade e torque, opte pelo VLT® AutomationDrive
