CHAVES DE PARTIDA PARA MOTORES TRIFÁSICOS DE INDUÇÃO
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- Nicholas Castel-Branco Andrade
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1 DIRETORIA ACADÊMICA COORDENAÇÃO DO CURSO DE ELETROTÉCNICA CHAVES DE PARTIDA PARA MOTORES TRIFÁSICOS DE INDUÇÃO Disciplina: Máquinas e Acionamentos Elétricos Prof.: Hélio Henrique
2 PARTIDA DIRETA O motor recebe tensão plena; Valores de conjugado (torque) e corrente de partida são plenos. Conseqüências: Queda de tensão acentuada; O sistema deverá ser superdimensionado (elevação de custos); Desobidiência às normas vigentes que delimitam a queda de tensão da rede.
3 PARTIDA DIRETA Restrições: Motores com potência máxima de 7,5 cv; A corrente do motor deve ser bem inferior à da rede; As instalações elétricas devem ter capacidade para conduzir a corrente de partida (tempo curto) e a corrente nominal (regime permanente); Os motores devem partir sem carga (a vazio). Somente depois de se ter atingido a rotação nominal é que a carga poderá ser aplicada.
4 PARTIDA DIRETA Fig. 1 - Diagrama de Força
5 PARTIDA DIRETA Fig. 2 - Comando local ou a distância por botoeiras
6 PARTIDA ESTRELA- TRIÂNGULO Partida com redução de tensão e conseqüente, redução de corrente; Na partida executa-se a ligação estrela no motor (apto a receber tensão de estrela UY), porém ele é alimentado com tensão de triângulo (U ), ou seja, com a tensão da rede (fig. 4 (a)). Assim, as bobinas do motor recebem 58% () da tensão que deveriam receber. No instante em que o motor atinge aproximadamente 90% da sua velocidade nominal é feito a comutação, passando o motor a ser ligado em triângulo, assim as bobinas passam a receber a tensão nominal (fig. 4 (b)).
7 PARTIDA ESTRELA- TRIÂNGULO (a) (b) Fig. 4 (a) Ligação em estrela com tensão de triângulo; (b) Ligação em triângulo com tensão de triângulo.
8 PARTIDA ESTRELA- TRIÂNGULO Este tipo de chave proporciona redução da corrente de partida para aproximadamente 33% de seu valor, em comparação com a Partida Direta; Condições: Os motores devem ser trifásicos, com duas tensões de ligação (estrela e triângulo) e ter no mínimo 6 terminais;
9 Condições: PARTIDA ESTRELA- TRIÂNGULO A tensão de alimentação deve corresponder à tensão de ligação em triângulo do motor; Assim como na Partida Direta, os motores devem partir sem carga (a vazio), porque na ligação em estrela ocorre também uma redução no torque de partida, proporcional a redução da corrente de partida.
10 PARTIDA ESTRELA- TRIÂNGULO Não recomendada. Fig. 5 Comportamento da corrente na Partida Estrela-Triângulo.
11 PARTIDA ESTRELA- TRIÂNGULO Recomendada. Fig. 6 Comportamento da corrente na Partida Estrela-Triângulo.
12 PARTIDA ESTRELA- TRIÂNGULO Aplicações: serras de fita circular, ventiladores, furadeiras e esmeris.
13 L1 L2 L3 F1,2,3 DIAGRAMA DE TRIFILAR FT1 M ~ 3 Chaves 1-14
14 L L1, L2, L3 FT1 DIAGRAMA DE COMANDO S0 F1,2,3 S1 KT1 FT1 KT1 Y M ~ 3 DIAGRAMA UNIFILAR N KT1 H1 H2 Chaves 2-14
15 L L1, L2, L3 FT1 DIAGRAMA DE COMANDO S0 F1,2,3 S1 KT1 FT1 KT1 Y M ~ 3 DIAGRAMA UNIFILAR N KT1 H1 H2 Chaves 3-14
16 L L1, L2, L3 FT1 DIAGRAMA DE COMANDO S0 F1,2,3 S1 KT1 FT1 KT1 Y M ~ 3 DIAGRAMA UNIFILAR N KT1 H1 H2 Chaves 4-14
17 L L1, L2, L3 FT1 DIAGRAMA DE COMANDO S0 F1,2,3 S1 KT1 FT1 KT1 Y M ~ 3 DIAGRAMA UNIFILAR N KT1 H1 H2 Chaves 5-14
18 L L1, L2, L3 FT1 DIAGRAMA DE COMANDO S0 F1,2,3 S1 KT1 FT1 KT1 Y M ~ 3 DIAGRAMA UNIFILAR N KT1 H1 H2 Chaves 6-14
19 L L1, L2, L3 FT1 DIAGRAMA DE COMANDO S0 F1,2,3 S1 KT1 FT1 KT1 Y M ~ 3 DIAGRAMA UNIFILAR N KT1 H1 H2 Chaves 7-14
20 L L1, L2, L3 FT1 DIAGRAMA DE COMANDO S0 F1,2,3 S1 KT1 FT1 KT1 Y M ~ 3 DIAGRAMA UNIFILAR N KT1 H1 H2 Chaves 8-14
21 L L1, L2, L3 FT1 DIAGRAMA DE COMANDO S0 F1,2,3 S1 KT1 FT1 KT1 Y M ~ 3 DIAGRAMA UNIFILAR N KT1 H1 H2 Chaves 9-14
22 PARTIDA COMPENSADORA Tem como finalidade, reduzir a corrente de partida do motor; A tensão é reduzida, através de um transformador ou autotransformador; Depois de um tempo pré-estabelecido, o autotransformador é excluído do circuito; A redução da corrente de partida depende do TAP: TAP 65% redução para 42% do seu valor de partida direta; TAP 80% redução para 64% do seu valor de partida direta.
23 PARTIDA COMPENSADORA Pode ser usada para motores que partem com carga; Condições: O autotransformador deverá ter potência igual ou superior a do motor; O conjugado resistente de partida da carga deve ser inferior à metade do conjugado de partida do motor (fig. 7); É indicada para motores de potência elevada, que acionam cargas com alto índice de atrito.
24 PARTIDA COMPENSADORA Fig. 7 Características de partida de motor com chave compensadora.
25 PARTIDA COMPENSADORA Aplicações : britadoras e máquinas acionadas por correia.
26 L1 L2 L3 F1,2,3 FT1 100% 100% 100% 80% 80% 80% 65% 65% 65% 0% 0% 0% M ~ 3 Chaves 1-13
27 L L1, L2, L3 DIAGRAMA UNIFILAR FT1 DIAGRAMA DE COMANDO F1,2,3 S0 S2 KT1 FT1 M ~ 3 N H1 KT1 H2 Chaves 2-13
28 L L1, L2, L3 DIAGRAMA UNIFILAR FT1 DIAGRAMA DE COMANDO F1,2,3 S0 S2 KT1 FT1 M ~ 3 N H1 KT1 H2 Chaves 3-13
29 L L1, L2, L3 DIAGRAMA UNIFILAR FT1 DIAGRAMA DE COMANDO F1,2,3 S0 S2 KT1 FT1 M ~ 3 N H1 KT1 H2 Chaves 4-13
30 L L1, L2, L3 DIAGRAMA UNIFILAR FT1 DIAGRAMA DE COMANDO F1,2,3 S0 S2 KT1 FT1 M ~ 3 N H1 KT1 H2 Chaves 5-13
31 L L1, L2, L3 DIAGRAMA UNIFILAR FT1 DIAGRAMA DE COMANDO F1,2,3 S0 S2 KT1 FT1 M ~ 3 N H1 KT1 H2 Chaves 6-13
32 L L1, L2, L3 DIAGRAMA UNIFILAR FT1 DIAGRAMA DE COMANDO F1,2,3 S0 S2 KT1 FT1 M ~ 3 N H1 KT1 H2 Chaves 7-13
33 L L1, L2, L3 DIAGRAMA UNIFILAR FT1 DIAGRAMA DE COMANDO F1,2,3 S0 S2 KT1 FT1 M ~ 3 N H1 KT1 H2 Chaves 8-13
34 COMPARAÇÃO ENTRE A ESTRELA- TRIÂNGULO E A COMPENSADORA Chave Y- Chave Compensadora Vantagens custo reduzido; elevado nº de manobras; redução da I p para 1/3; dimensões reduzidas. Desvantagens aplicação específica a motores de 2 tensões e 6 terminais; redução do conjugado de partida do motor para 1/3; tensão da rede igual à tensão de ligação em ; o motor tem que atingir, pelo menos, 90% da sua velocidade nominal, para se fazer à comutação Y-. possibilidade de variar o TAP; utilizando o TAP de 65%, a redução é próxima da que ocorre com a Y- ; na comutação para a plena tensão, não acontece um pico de corrente. maior custo; dimensões maiores; limitação no nº de partidas.
35 Dimensionamento das Chaves de Partida Direta Estrela-Triângulo Compensadora
36 Tabela 1 - Valores de contatores comerciais
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38 Curvas típicas de fusíveis.
39 Dimensionamento da Partida Direta Roteiro de Cálculo Contator: K 1 I e I N. 1,15 Relé de Sobrecarga: FT 1 I N Fusíveis de Força: F1,2,3 - Com a corrente de partida [I P = (I P / I N ). I N ] e o tempo de partida (T P = 5s), consultar a curva característica do fusível e obter o fusível indicado pela referida curva. - I F 1,20. I N - I F I F Máx K 1 - I F I FMáx FT 1
40 Dimensionamento da Partida Direta Exemplo: dimensione os componentes de força de uma partida direta para acionar um motor trifásico de 30 cv, IV pólos, 380 V, 60 Hz, I p /I n = 7,5; FP = 0,85, = 0,94.
41 Dimensionamento da Partida Estrela-Triângulo
42 Dimensionamento da Partida Para os contatores e : Estrela-Triângulo I = I I = I 3 I = I = I = I 3 = 0,58 I Ligação em triângulo. Z = U I 3 = U 3 I
43 Dimensionamento da Partida Para o contator : Estrela-Triângulo I = U 3 Z = U 3 U 3 I I = I 3 = 0,33 I Ligação em estrela. I = 0.33 I
44 Dimensionamento da Partida Estrela-Triângulo Roteiro de Cálculo. a) Contatores: K 1 e K 2 I e (0,58. I N ). 1,15 K 3 I e (0,33. I N ). 1,15 b) Relé de Sobrecarga: FT 1 0,58. I N c) Fusíveis de Força: F1,2,3 Com a corrente de partida [ I P = (I P / I N ). I N. 0,33 ] e o tempo de partida (T P = 10s), consultar a curva característica do fusível e obter o fusível indicado pela referida curva. - I F 1,20. I N - I F I F Máx K 1, K 2 - I F I FMáx FT 1
45 Dimensionamento da Partida Estrela-Triângulo Exemplo: dimensione os componentes de força de uma partida estrela-triângulo para acionar um motor trifásico de 30 cv, IV pólos, 380 V, 60 Hz, I p /I n = 7,5; FP = 0,85, = 0,94.
46 Dimensionamento da Partida Compensadora
47 Dimensionamento da Partida Compensadora
48 Dimensionamento da Partida Compensadora Roteiro de Cálculo. Contatores: K 1 I e I N. 1,15 K 2 I e (Tap 2. I N ). 1,15 K 3 I e (Tap Tap 2 ). I N. 1,15 Relé de Sobrecarga: FT 1 I N Fusíveis de Força: F1,2,3 - Com a corrente de partida [ I P = (I P / I N ). I N. Tap 2 ] e o tempo de partida (T P = 15s), consultar a curva característica do fusível e obter o fusível indicado pela referida curva. - I F 1,20. I N - I F I F Máx K 1 - I F I FMáx FT 1
49 Dimensionamento da Partida Compensadora Exemplo: dimensione os componentes de força de uma partida compensadora para acionar um motor trifásico de 30 cv, IV pólos, 380 V, 60 Hz, I p /I n = 7,5; FP = 0,85, = 0,94, usando primeiro um TAP de 80%, depois o de 65%.
50 CHAVE DE PARTIDA SOFT-STARTER Problemas nas chaves tradicionais: a partida estrela - triângulo como a partida compensadora provocam solavancos ao passarem de uma posição de tensão reduzida para a posição de tensão plena. Para acionamentos suaves usa-se soft-starter. Aplicação: ventiladores, bombas e compressores de grande porte, esteiras transportadoras de potência, máquinas de grande momento de inércia, motores de potências superiores. Bombas Centrífugas, Alternativas (Saneamento / Irrigação / Petróleo), Ventiladores, Exaustores, Sopradores, Compressores de Ar, Refrigeração, Misturadores, Aeradores, Centrífugas, Britadores, Moedores, Picadores de Madeira, Refinadores de Papel, Fornos Rotativos, Serras e Plainas (Madeira), Moinhos (Bolas / Martelo), Transportadores de Carga. Definição: as chaves de partida estática, ou chaves de partida em estado sólido, são assim chamados por não haver comutação tipo ON-OFF, como o contator, são dispositivos de manobra (microprocessado), adequado para partida e parada suave de motores assíncronos trifásicos, onde desejamos eliminar os altos conjugados de aceleração do motor e picos de corrente na partida.
51 CHAVE DE PARTIDA SOFT-STARTER Comparativo entre métodos de partida
52 CHAVES DE PARTIDA SOFT-STARTER No período de partida do motor é feito o controle do valor eficaz de tensão aplicado ao motor, feito através do controle do ângulo de disparos dos tiristores SCR. O tempo de disparo é calculado por um microprocessador que controla a eletrônica dedicada ao acionamento do gate (gatilho) dos tiristores, que permitem a passagem de tensão, a partir da parametrização feita pelo usuário no tempo de rampa de aceleração.
53 CHAVES DE PARTIDA SOFT-STARTER Uso dos tiristores após o período de aceleração: a) Os tiristores são substituídos por um relé de by-pass e a soft-starter passa a funcionar como um controlador de carga. b) Modo economia de energia. Os tiristores monitoram a corrente do motor e o relé de by-pass é desacionado. Há o inconveniente de geração de distúrbios provocados por harmônicos, quando do uso de economia de energia.
54 CHAVES DE PARTIDA SOFT-STARTER Período de Desaceleração Ocorre exatamente o inverso do período de aceleração. Estando os tiristores desacionados, quando do acionamento do desligamento da carga, os tiristores entram em funcionamento em estado de plena condução (disparo em ângulo 0); nesse momento o relé de by-pass é aberto, e o microprocessador, em função do tempo de desaceleração parametrizado pelo usuário, aciona o comando eletrônico para controle do ângulo de corte dos semiciclos, até chegar em estado de pleno corte, ou seja, o desligamento do motor.
55 CHAVES DE PARTIDA SOFT-STARTER Tipos de Soft Starter A) Controle a uma fase
56 CHAVES DE PARTIDA SOFT-STARTER Tipos de Soft Starter B) Duas fases controladas
57 CHAVES DE PARTIDA SOFT-STARTER Tipos de Soft Starter C) Duas fases semi - controladas
58 CHAVES DE PARTIDA SOFT-STARTER Tipos de Soft Starter D) Três fases controladas Esse tipo de soft-starter é o que possui a melhor disponibilidade de controle e recursos quando se necessite de uma parametrização mais refinada em função da carga acionada. Nesse tipo de soft starter as três fases R, S e t são controladas através do ângulo de disparo dos tiristores, que são montados, normalmente, com dois tiristores SCR em antiparalelo e, um relé de by-pass em paralelo com os tiristores. Com essa configuração dos tiristores tem-se mais precisamente, e maior simetricamente, o controle da potência nas três fases.
59 CHAVES DE PARTIDA SOFT-STARTER Tipos de Soft Starter D) Três fases controladas
60 CHAVES DE PARTIDA SOFT-STARTER Parametrização da Soft Starter A parametrização consiste em ajustar os parâmetros segundo as variáveis do motor e o modo como o conjunto motor / carga / máquina / sistema ira atuar. Dependendo do modelo e do fabricante da chave soft starter, pode ser parametrizada das seguintes maneiras. a) Via potenciômetros: é o modo mais simples de parametrizar uma chave de partida soft starter. Esse tipo de parametrização aplica-se as soft starters mais simples, onde há, normalmente, a parametrização do tempo de rampa de aceleração, tempo de rampa de desaceleração, tensão inicial aplicada ao motor na partida (percentual do valor de tensão nominal aplicado na alimentação de força da chave), e limitação da corrente consumida pelo motor.
61 CHAVES DE PARTIDA SOFT-STARTER
62 CHAVES DE PARTIDA SOFT-STARTER Parametrização da Soft Starter b) Via software dedicado: esse modo de parametrização é feito através da porta de comunicação serial (RS-232 OU RS-485) do soft starter (quando possui essa opção) que é conectado a uma porta de comunicação de um computador ou a uma rede (switch). É preciso, no entanto, possuir instalado no computador o software de programação fornecido pelo fabricante, e, que o software tenha atualizado os drives referentes a chave que se quer parametrizar, com a versão de firmware referente ao programa instalado na soft starter. Esses dados vêm impressos numa etiqueta colada na chave, como também, etiquetado em cima do processador do soft starter. Com o software de parametrização, também é possível, além de parametrizar a soft starter, supervisionar, em tempo real, estando a chave on-line com o computador, seja diretamente ou através de uma rede, as variáveis referentes ao funcionamento e comportamento da chave como também do motor, tais como, valor de corrente do motor, valor de tensão aplicada ao motor, estado da chave (habilitada - ready, em funcionamento run, ou em falha fault), entre outros.
63 CHAVES DE PARTIDA SOFT-STARTER
64 CHAVES DE PARTIDA SOFT-STARTER Parametrização da Soft Starter c) Via IHM ou HMI: a parametrização via IHM é o método mais usual de se parametrizar uma soft starter quando essa possui IHM. Normalmente essa parametrização via IHM se faz em campo, ou seja, no local onde está instalado a chave, seja num CCM dentro de uma sala onde se encontram os QGBT s, ou num CCM próximo a carga a ser acionada. Essas soft-starters geralmente também possuem comunicação serial, mas nem sempre é possível comunicar com uma rede ou computador, devido ao local onde se encontra a chave. As parametrizações feitas no local via porta de comunicação serial normalmente são feitas com um laptop, e nem sempre se tem um a disposição para tal. Para parametrizar a chave via IHM deve se ter o manual da chave com a descrição detalhada de cada parâmetro, assim como em alguns casos, o parâmetro de desbloqueio, ou, acesso aos parâmetros que se deseja modificar, em função sempre da carga acionada.
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67 CHAVES DE PARTIDA SOFT-STARTER Aplicações e Ligações Feitas com a Soft Starter A chave de partida soft starter tem a mesma lógica de alimentação de uma chave de partida comum. É preciso energizar a parte de força da chave, onde estão os tiristores, e que é o circuito que alimenta o motor; como também a parte do comando, onde se tem as entradas digitais para elaboração da forma de como será acionada a chave. Uma chave soft starter, como visto, após partir um motor, dependendo do modelo, é acionado o relé de by-pass dos tiristores (modo economia de energia desativado) e a carga fica diretamente conectada a rede. Quando o by-pass é feito externamente, através de um contator, a mesma chave pode, através de uma lógica de comando, partir e parar mais de um motor.
68 CHAVES DE PARTIDA SOFT-STARTER Soft Starter Partindo um único motor
69 CHAVES DE PARTIDA SOFT-STARTER Soft Starter Partindo Vários Motores simultaneamente Neste tipo de partida a potência da chave deve ser no mínimo igual a soma das potências de todos os motores. As cargas devem ter curvas de conjugado / rotação e momentos de inércia semelhantes. Note que está em paralelo com a chave, portanto, é o by-pass que é feito com um contator em paralelo com a chave.
70 CHAVES DE PARTIDA SOFT-STARTER Starter Partindo Vários Motores em Seqüência ou Cascata Para este tipo de partida a potência da soft starter deve ser no mínimo igual à potência nominal do maior dos motores. Não havendo pausa entre as partidas dos motores deve-se especificar a capacidade da soft -starter em base ao resultado da corrente eficaz. O ajuste de parâmetros para diferentes capacidade dos motores e/ou cargas pode ser realizado através do software de comunicação da soft - starter. Permite-se a entrada de até três diferentes jogos de parâmetros. A partida seqüenciada pode atender motores de pólos comutáveis em suas diferentes rotações.
71 CHAVES DE PARTIDA SOFT-STARTER
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73 INVERSOR DE FREQÜÊNCIA Os inversores de freqüência são usados sempre que há a necessidade de variar a velocidade de um motor, direta ou inversamente proporcional, em função do sistema de funcionamento de uma máquina ou sistema. Os conversores de freqüência são equipamentos eletrônicos que fornecem total controle sobre a velocidade de motores elétricos de corrente alternada através da conversão das grandezas fixas de uma rede de alimentação convencional (tensão e freqüência), em grandezas variáveis. Apesar do princípio ser o mesmo, houveram grandes mudanças entre os primeiros conversores de freqüência e os atuais, devidas principalmente a evolução dos componentes eletrônicos com destaque aos tiristores e aos microprocessadores digitais.
74 INVERSOR DE FREQÜÊNCIA
75 INVERSOR DE FREQÜÊNCIA Princípio de Funcionamento O princípio de funcionamento de um inversor de freqüência, está no fato de que a velocidade síncrona de um motor é função da freqüência da rede de alimentação e do número de pólos do motor. Quando há a variação da freqüência da rede de alimentação, há também a variação da velocidade do mesmo, proporcional a variação da freqüência. Logo, o inversor de freqüência deve controlar a freqüência do sinal que alimenta o motor. Após a entrada de alimentação (CA) no inversor a tensão é retificada para tensão contínua (CC). O sinal alternado conseguido para alimentar o motor é feito através de uma técnica chamada de PWM, ou modulação por largura de pulso, que reconstrói o valor de tensão na saída do inversor, porém com uma freqüência definida pelo usuário que pode ser de 0Hz, a até (dependendo do modelo e do fabricante) em torno de 500Hz.
76 INVERSOR DE FREQÜÊNCIA Princípio de Funcionamento do Inversor de Freqüência Simplificada
77 INVERSOR DE FREQÜÊNCIA Diagrama de Blocos de um Inversor de Freqüência
78 INVERSOR DE FREQÜÊNCIA Esquema do inversor IGBT
79 INVERSOR DE FREQÜÊNCIA Blocodiagrama de um inversor de freqüência Um inversor de freqüência é formado basicamente por quatro blocos distintos: -CPU; - IHM - Interfaces; - Etapa de potência.
80 INVERSOR DE FREQÜÊNCIA CPU A CPU (unidade central de processamento) de um inversor de freqüência pode ser formada por um microprocessador ou por um microcontrolador (CLP). 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 ao equipamento, 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. IHM O segundo bloco é a IHM (Interface Homem Máquina). É através desse dispositivo que se pode visualizar (display) o que está ocorrendo no inversor, ou seja, supervisionar os estados e as variáveis pertinentes ao acionamento do motor, e configurá-lo de acordo com a aplicação pelas teclas de acesso, incremental e decremental.
81 INVERSOR DE FREQÜÊNCIA Interfaces A maioria dos inversores pode ser comandada através de dois tipos de sinais: Analógicos ou digitais. Normalmente, quando se quer controlar a velocidade de rotação de um motor CA com inversor, utiliza-se tensão, ou corrente, analógica de comando proporcional a uma variável, como pressão, temperatura, vazão, velocidade referencial, etc. Essa tensão, ou corrente, situa-se entre 0 e 10 Vdc, no caso de tensão, e entre 0 a / ou 4 a 20 ma, no caso te corrente. A velocidade de rotação (rpm) será proporcional ao seu valor, por exemplo, com uma parametrização linear: 1 Vdc = 1000 RPM, 2Vdc = 2000 RPM. Para inverter o sentido de rotação basta inverter a polaridade do sinal analógico (de 0 a 10 Vdc sentido horário, e 10 á 0 Vdc sentido anti-horário). Além da interface analógica, o inversor possui entradas digitais, com sinais de tensão, normalmente em 24 Vdc ou 220 Vac. Através da parametrização seleciona-se em uma lista, as possibilidades referentes à função de cada entrada digital, tais como, ligar, habilitar, reset de erro, inversão do sentido de rotação, desliga, parada de emergência, entre outros.
82 INVERSOR DE FREQÜÊNCIA Etapa de potência A etapa de potência é constituída por um circuito retificador de onda completa, que alimenta através de um circuito intermediário chamado barramento DC ou link DC. A entrada de alimentação no inversor é em CA, provindo da rede de alimentação principal (60 ou 50Hz). Após a retificação de CA para CC é feito uma filtragem na forma de onda retificada, através de capacitores (as vezes com indutores também), para formar uma tensão CC mais linear, ou seja, diminuir o riplle. Essa tensão CC alimenta o link DC onde estão instalados os módulo de transistores do tipo IGBT, onde a tensão DC é, através do sistema PWM (Modulação da Largura de Pulsos) transformada novamente em CA, mas com valores de freqüência ajustáveis, conforme uma lógica de funcionamento desenvolvido na parametrização do inversor de freqüência, no qual ira alimentar o motor.
83 INVERSOR DE FREQÜÊNCIA Etapa de Retificação
84 INVERSOR DE FREQÜÊNCIA Etapa Retificação Completa
85 INVERSOR DE FREQÜÊNCIA Etapa Pós Retificação ou Filtragem Nessa etapa é feita uma redução do teor de tensão CA na onda de tensão CC, ou seja, diminuição do riplle.
86 INVERSOR DE FREQÜÊNCIA Etapa de Inversão ou Conversão de Tensão CC em Tensão CA
87 INVERSOR DE FREQÜÊNCIA Etapa de Inversão ou Conversão de Tensão CC em Tensão CA
88 INVERSOR DE FREQÜÊNCIA Características dos Conversores de Freqüência PWM
89 INVERSOR DE FREQÜÊNCIA Tipos de Inversor de Freqüência Os inversores de freqüência são construídos basicamente de duas maneiras: a) Com circuito intermediário: há a etapa de retificação da onda de alimentação em CC, e após há a reconstrução da forma de onda da alimentação novamente em CA, com valores de freqüência ajustáveis. Há os que podem ser alimentados por uma rede mono ou bifásica, e saída trifásica, como os que são alimentados por uma rede trifásica e saída trifásica. b) Sem circuito intermediário: não há a etapa de retificação, há apenas a reconstrução da forma de onda da alimentação novamente em CA, com valores de freqüência ajustáveis. Esse inversor já é alimentado em CC, num valor de tensão em torno de 400Vdc, que é a tensão média no link DC da maioria dos inversores fabricados, por isso não há a necessidade de converter CA CC CA, o que o torna mais leve e menos volumoso do que o inversor com circuito intermediário, por não haver os diodos retificadores nem o capacitor, que normalmente possui um considerável volume.
90 INVERSOR DE FREQÜÊNCIA Tipos de Inversor de Freqüência Dentre os dois tipos de inversores, o mais usual hoje são os inversores com circuito intermediário, pois a rede de alimentação distribuída é em CA. Porém o uso do inversor sem circuito intermediário esta cada vez mais se difundido, pois, os inversores por trabalharem em valores de freqüência diferentes (até 500Hz) da freqüência fundamental (50 ou 60Hz), geram ruídos (harmônicos) na rede de alimentação que prejudicam o funcionamento e diminui a vida útil de outros equipamentos que estão alimentados na mesma rede, o que é atenuado com o uso do inversor sem circuito intermediário, pois o mesmo é alimentado por uma fonte CC, que funciona como um filtro. Os inversores com circuito intermediário, como visto acima, podem ser alimentados tanto por uma rede mono ou bifásica, entre 200 a 240 Vac, e saída trifásica também com valores de tensão entre 200 a 240 Vac, como por uma rede de alimentação trifásica, entre 200 a 500 Vac, e saída trifásica entre 200 a 460 Vac.
91 INVERSOR DE FREQÜÊNCIA
92 INVERSOR DE FREQÜÊNCIA
93 INVERSOR DE FREQÜÊNCIA Aplicações e Ligações Feitas com o Inversor de Freqüência
94 INVERSOR DE FREQÜÊNCIA
95 INVERSOR DE FREQÜÊNCIA Parametrização do Inversor de Freqüência a) Via software dedicado: esse modo de parametrização é feito através da porta de comunicação serial (RS-232 OU RS-485) do inversor de freqüência que é conectado a uma porta de comunicação de um computador ou a uma rede (switch). É preciso, no entanto, possuir instalado no computador o software de programação fornecido pelo fabricante, e, que o software tenha atualizado os drives referentes à chave que se quer parametrizar, com a versão de firmware referente ao programa instalado no inversor de freqüência. Esses dados vêm impressos numa etiqueta colada no inversor, como também, etiquetado em cima do processador do inversor de freqüência. Com o software de parametrização, também é possível, além de parametrizar o inversor, supervisionar, em tempo real, estando o inversor on-line com o computador, seja diretamente ou através de uma rede, as variáveis referentes ao funcionamento e comportamento do inversor como também do motor, tais como, valor de corrente do motor, valor de tensão aplicada ao motor, freqüência na saída do inversor, tensão no link DC, estado do inversor (habilitada - ready, em funcionamento run, ou em falha fault), entre outros.
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97 INVERSOR DE FREQÜÊNCIA b) Via IHM ou HMI: a parametrização via IHM é o método mais usual de se parametrizar um inversor de freqüência. Normalmente essa parametrização via IHM se faz em campo, ou seja, no local onde está instalado o inversor, seja num CCM dentro de uma sala onde se encontram os QGBT s, ou num CCM próximo a carga a ser acionada. Os inversores de freqüência também possuem uma porta de comunicação, mas nem sempre é possível comunicar com uma rede ou computador, devido ao local onde se encontra a chave. As parametrizações feitas no local via porta de comunicação normalmente são feitas com um laptop, e nem sempre se tem um a disposição para tal. Para parametrizar o inversor via IHM deve se ter o manual do mesmo com a descrição detalhada de cada parâmetro, assim como em alguns casos, o parâmetro de desbloqueio, ou, acesso aos parâmetros que se deseja modificar, em função sempre da carga acionada.
98 INVERSOR DE FREQÜÊNCIA
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