Experiência 01: ACIONAMENTO DE MOTORES COM O INVERSOR DE FREQUÊNCIA. Objetivo Geral: - Acionar um motor elétrico através de um inversor de frequência.

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1 ( ) Prova ( ) Prova Semestral ( ) Exercícios ( ) Prova Modular ( ) Segunda Chamada ( ) Exame Final ( ) Prática de Laboratório ( ) Aproveitamento Extraordinário de Estudos Nota: Disciplina: Turma: Aluno (a): Professor: Data: Experiência 01: ACIONAMENTO DE MOTORES COM O INVERSOR DE FREQUÊNCIA. Objetivo Geral: - Acionar um motor elétrico através de um inversor de frequência. Objetivos Específicos: - Utilizar o inversor de frequência para controlar a velocidade de rotação de um motor elétrico; - Programar o inversor de modo a permitir acionamento e parada do motor por meio de rampas de aceleração e desaceleração; - Comandar o motor para que execute uma rotina (simulando uma aplicação real) através de parâmetros pré-ajustados no inversor. RESUMO DA TEORIA A função principal de um inversor de frequência é, a partir de uma alimentação com frequência fixa, prover à carga uma alimentação ajustável. A entrada do inversor (alimentação do inversor) deve ser conectada à uma fonte de energia, como uma bateria (valor de tensão constante) ou à rede elétrica, que na maioria das aplicações no Brasil possui tensão (monofásica ou trifásica) com valor 220V RMS F-N e frequência de 60 Hz. A saída do inversor é conectada à carga acionada, sendo possível controlar a frequência, tensão e corrente. Com este tipo de controle, é possível ajustar por exemplo velocidade e torque de um motor. O que permite uma grande versatilidade nas mais diversas aplicações industriais. Funcionamento do Inversor: A figura 1 ilustra um diagrama de blocos de um inversor de frequência. Página 1 de 9

2 Figura 1 - Diagrama de Blocos do Inversor. Para um melhor entendimento do funcionamento do inversor, serão apresentados na figura 2 os esquemas internos (simplificados) dos blocos da figura 1. Figura 2 - Esquema simplificado do Inversor. O Retificador de Onda Completa, composto por seis diodos, converte as tensões alternadas da rede trifásica em tensões retificadas, conforme mostra o gráfico da figura 3. Página 2 de 9

3 O estágio de filtro é responsável por transformar estas tensões retificadas em uma tensão contínua, conforme mostra a figura 5. Este estágio após o filtro é conhecido como link CC. Muitos modelos de Inversores disponibilizam acesso aos terminais logo após o filtro, desta forma é possível utilizar como alimentação do Inversor uma fonte de corrente contínua, ou até mesmo uma bateria. Neste caso o estágio de retificação não é utilizado. É possível verificar que, apesar de se considerar a tensão contínua na saída do filtro, existe uma pequena oscilação na tensão. Esta oscilação, conhecida como ripple do capacitor, existe devido à constante de tempo do circuito capacitivo utilizado no filtro. Quanto maior a capacitância, maiores serão os tempos de carga e descarga do capacitor, e consequentemente, menor será a oscilação. Vale lembrar que a utilização de um capacitor com maior capacitância acarreta no aumento físico do capacitor, implicando no aumento de volume e peso do inversor, o que pode prejudicar a aplicação do inversor. Página 3 de 9

4 O estágio de Inversão é responsável pela reconstrução das tensões alternadas trifásicas. Porém estas tensões não possuem, necessariamente, as mesmas magnitude e frequência das tensões da fonte de alimentação do Inversor. É possível variar tensão e frequência aplicados à carga de zero até valores máximos permitidos pelo modelo de Inversor. Parametrização do Inversor: Nesta aula será utilizado um inversor do fabricante Moeller, modelo DF51, um desenho esquemático deste modelo é ilustrado na figura 6. Os inversores possuem uma quantidade muito grande de parâmetros ajustáveis, o aluno com interesse em aprofundar seus conhecimentos no inversor deve consultar o manual do produto. Para possibilitar a configuração do inversor no tempo proposto da aula experimental, partes específicas do manual do fabricante do inversor utilizado serão descritas neste roteiro. Figura 3 - Inversor de frequência DF51 Moeller. Página 4 de 9

5 O valores nominais do inversor estão presentes na placa de identificação fixada no equipamento. Figura 4 - Placa de Identificação. A seguir são descritos os parâmetros configurados neste experimento, com suas respectivas funções e valores a serem ajustados: Página 5 de 9

6 Na bancada do inversor de frequência os pinos denominados 01, 02, 03, 04 e 05 estão conectados às entradas digitais 1, 2, 3, 4 e 5 do inversor (PNU C001, C002, C003, C004 e C005). Portanto, se o PNU C001 (entrada digital 1) for ajustado para acionar o motor no sentido horário (valor 00), significa ajustar o inversor para que o pino 01 da bancada acione o motor no sentido horário. O pino L é a referência do inversor. Para ativar um dos pinos (01 a 05) é necessário conectá-lo ao pino L. PARTE EXPERIMENTAL Material necessário por equipe: 01 Inversor de Frequência Moeller modelo DF51 01 Motor trifásico 0,5CV com inércia na ponta do eixo 08 Cabos curtos com pinos bananas nos terminais a) PRIMEIRA PARTE Monte o circuito da figura 1.1, sem conectar o inversor na rede elétrica. Confira as ligações e alimente o inversor. Parametrize o inversor para: Ajuste de velocidade via potenciômetro IHM; Pressionar o botão START da IHM para partir a carga; A rotação máxima ser limitada a 2,2 x a rotação nominal; O tempo de aceleração ser entre 1,0s e 10,0s; O tempo de desaceleração ser entre 5,0s e 15,0s; O sentido inicial de rotação ser Horário; Visualizar na tela da IHM a frequência ou a corrente do motor. Página 6 de 9

7 Anote os valores das funções parametrizadas: A001: ; F001: ; A002: ; F002: ; A003: ; F003: ; A004: ; F004: ; b) SEGUNDA PARTE Parametrize o inversor para: Ajuste de velocidade via entrada digital; Partir a carga via entrada digital; A rotação máxima ser limitada a 3 x a rotação nominal; Os pinos 1 e 4 comandem o sentido de rotação; Os pinos 2 e 3 selecionem as velocidades pré-ajustadas: Pinos Frequência (Hz) Onde guardar valor pré-ajustado 2 20 A A022 2,3 150 A023 O tempo de aceleração seja entre 1,0s e 10,0s; O tempo de desaceleração seja entre 5,0s e 15,0s; O sentido inicial de rotação seja Horário; Visualizar na tela da IHM a frequência ou a corrente do motor. Anote os valores das funções parametrizadas: A001: ; F001: ; C001: ; A021: ; A002: ; F002: ; C002: ; A022: ; A003: ; F003: ; C003: ; A023: ; A004: ; F004: ; C004: ; Página 7 de 9

8 c) TERCEIRA PARTE Uma determinada indústria química possui um tanque misturador para a produção de vernizes. Para que, durante este processo, o verniz fique bem misturado e não ocorra formação de bolhas (motivo suficiente para descartar todo o lote), é necessário que o tanque siga uma rotina pré-determinada. Inicialmente em repouso, o tanque deve entrar em operação ao comando do operador. A velocidade do motor que aciona o tanque deve atingir seu valor nominal em 10 s após o start; Após determinado período, por comando do operador, o motor deve aumentar sua rotação para o dobro de sua velocidade nominal; Após determinado período, por comando do operador, o motor deve reduzir para uma velocidade de 1/3 de sua nominal, levando 8 s para desaceleração; Após determinado período, por comando do operador, o motor deve inverter o sentido de rotação; Após determinado período, por comando do operador, o motor deve parar, com tempo de desaceleração de 8 s. Anote os valores das funções parametrizadas: A001: ; F001: ; C001: ; A021: ; A002: ; F002: ; C002: ; A022: ; A003: ; F003: ; C003: ; A023: ; A004: ; F004: ; C004: ; Referências Bibliográficas: Página 8 de 9

9 [1] DF51 Inversor de Frequência, Guia para consultas rápidas 7/05 AWB GB. Manual do fabricante Moeller. Página 9 de 9