INVERSOR DE FREQUÊNCIA

INTRODUÇÃO

Neste trabalho iremos falar sobre o Inversor de frequência, suas atribuições, capacidades e seu funcionamento, além de suas vantagens e desvantagens ao ser utilizado, apresentando também parametrização e diversos fabricantes do mesmo.  

INVERSOR DE FREQUÊNCIA

Um inversor de frequência é um equipamento eletrônico capaz de variar a velocidade de giro de motores elétricos trifásicos, são dispositivos elétricos que convertem a potência da rede alternada senoidal em potência contínua e finalmente convertem esta última, em uma tensão de amplitude e período variáveis.

O nome “inversor de frequência” é dado pela sua forma de atuação, essa atuação se dá pela forma em que o motor trifásico funciona, sendo assim, é necessário entender como funciona o motor.

Um motor elétrico de indução trifásico, embora altamente eficiente, é muito simples. Ele apenas “imita” a frequência da rede onde está ligado. A frequência da rede de corrente alternada é a quantidade de vezes que ela alterna por segundo e é através da unidade Hertz (Hz), ou seja, uma rede de 60Hz alterna 60 vezes em um segundo. Essa tensão oscilante passa pelas bobinas do motor e forma um campo giratório e o motor tende a segui-lo, então, quanto mais alta for a frequência, mais rápido será esse campo e mais rápido o motor tenderá a girar.

O inversor de frequência tem como principal função alterar a frequência da rede que alimenta o motor, fazendo com que o motor siga frequências diferentes das fornecidas pela rede, que é sempre constante. Desta forma podemos facilmente alterar a velocidade de rotação do motor de modo muito eficiente.

O funcionamento do Inversor de Frequência, é constituído por alguns blocos, tendo cada um deles determinada função. Ele é ligado na rede elétrica, que pode ser monofásica ou trifásica, e em sua saída há uma carga que necessita de uma frequência diferente daquela da rede. Para tanto, o inversor tem como primeiro estágio, um circuito retificador, responsável por transformar a tensão alternada em contínua. Após isso, existe um segundo estágio capaz de realizar o inverso, ou seja, a transformação de uma tensão CC para uma tensão CA (conversor), e com a frequência desejada pela carga.

BLOCOS DO INVERSOR

1º Bloco - CPU

A CPU (unidade central de processamento) de um inversor de frequência pode ser formada por um micro processador ou por um micro controlador (PLC). Isso depende apenas do fabricante. De qualquer forma, é nesse bloco que todas as informações (parâmetros e dados do sistema) estão armazenadas, visto que também uma memória está integrada a esse conjunto. A CPU não apenas armazena os dados e parâmetros relativos aos equipamentos, como também executa a função mais vital para o funcionamento do inversor: Geração dos pulsos de disparo, através de uma lógica de controle coerente, para os IGBT’s.

2º Bloco - IHM

O segundo bloco é o IHM (interface Homem máquina). É através desse dispositivo que podemos visualizar o que está ocorrendo no inversor (display), e parametrizá-lo de acordo com a aplicação (teclas).

3º Bloco - Interfaces

A maioria dos inversores pode ser comandada através de dois tipos de sinais: Analógicos ou digitais. Normalmente, quando queremos controlar a velocidade de rotação de um motor AC no inversor, utilizamos uma tensão analógica de comando. Essa tensão se situa entre 0 a 10 Vcc. A velocidade de rotação (RPM) será proporcional ao seu valor, por exemplo: 1 Vcc = 1000 RPM, 2Vcc = 2000 RPM. Para inverter o sentido de rotação basta inverter a polaridade do sinal analógico (de 0 a 10 Vcc sentido horário, e –10 a 0 Vcc sentido anti-horário). Esse é sistema mais utilizado em maquinas e ferramentas automáticas, sendo que a tensão analógica de controle é proveniente do controle numérico computadorizado (CNC).

Além da interface analógica, o inversor possui entradas digitais. Através de um parâmetro de programação, podemos selecionar qual entrada é válida (Analógica ou digital).

4º Bloco – Etapa de potência

A etapa de potência é constituída por um circuito retificador, que alimenta (através de um circuito intermediário chamado “barramento DC”), o circuito de saída inversor (módulo IGBT).

Através da equação:

N = 120 x f

___________________

P

Podemos ver que a alteração da frequência é proporcional a alteração da velocidade, afinal, 120 não é uma variável e o numero de polos não pode ser alterado, sendo assim, é a frequência que altera a velocidade do motor, o inversor de frequência atua nisto.

VANTAGENS DO INVERSOR

Boa eficiência – O inversor pode alcançar uma eficiência superior a 90% à velocidade plena e plena carga.

Fator de Potência – Um retificador de ponte de diodo é utilizado para retificar a linha de entrada. Isto permite um bom fator de potência na faixa de velocidade de operação plena do inversor.

By-pass – Se o inversor falhar o motor pode ser operado diretamente na linha de entrada em operação contínua.

Cargas de alta inércia – O inversor pode adaptar a sua operação para evitar sobrecargas causadas pela aceleração de cargas de alta inércia em algumas aplicações.

Manutenção – O inversor pode ser testado e operado sem estar conectado ao motor.

Operação com vários motores – Mais de um motor pode ser operado a partir do mesmo inversor. Além disso, o inversor não é sensível à alteração da combinação dos motores operados, desde que a corrente de carga total não exceda a corrente nominal do inversor.

O uso de inversores de frequência é responsável por uma série de vantagens, dependendo dos modelos oferecidos pelos fabricantes, são unidas a capacidade de variar a velocidade com controles especiais já implantados no equipamento. Esses controles proporcionam além da total flexibilidade de controle de velocidade sem grande perda de torque do motor, aceleração suave através de programação, frenagem direta no motor sem a necessidade de freios mecânicos além de diversas formas de controles preferenciais e controles externos que podem ser até por meio de redes de comunicação. Tudo isso com excelente precisão de movimentos.

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