Eletrônica Industrial – Conheça o Inversor de Frequência

Fala galera, beleza? No post de hoje, conheceremos um equipamento largamente utilizado na indústria, para controle e acionamento de motores de indução trifásicos. Entenda quando e porque utilizar este equipamento, suas principais características e como ele realmente funciona. Desce a tela pra baixo e acompanhe o artigo completo!

O que é um inversor de frequencia?

O inversor de frequência é um equipamento eletroeletrônico, utilizado para o controle de motores elétricos, com a possibilidade de variar a frequência, ou seja, a rotação do motor e a tensão elétrica fornecida ao equipamento. Dessa forma, é possível controlar sua velocidade e potência, fazendo deste equipamento, uma grande mão na roda. E assim, aumentando e muito a aplicabilidade de motores elétricos de corrente alternada, que são mais baratos e de fácil manutenção, comparados aos de corrente contínua.

Fonte: https://www.mundodaeletrica.com.br/como-funciona-o-inversor-de-frequencia/

Assim como o Soft-Starter, o inversor de frequência reduz a corrente de partida em relação aos métodos convencionais.

Obs.: Vale ressaltar que são equipamentos distintos com suas peculiaridades. Explicaremos mais a diante a diferença entre os mesmos…
Fonte: https://www.seaan.com.br/cursos/comandos-eletricos-basico/apostila/

Como podemos observar na imagem acima, percebe-se que a corrente de partida no inversor de frequência se mantém estável e não possui picos. Agora que conhecemos de maneira geral o equipamento, vamos entender mais a fundo como ele funciona e seus principais recursos.

Como funciona

Como citado logo acima e que, vale a pena ressaltar, o inversor de frequência permite controlar a velocidade do motor de indução trifásico, além suavizar sua partida. Tal característica deixa este equipamento extremamente versátil. E, possibilita conhecer e explorar diferentes formas de trabalhar com os motores.  Tal equipamento transforma a corrente alternada fixa, em corrente alternada variável, controlando a potência consumida pela carga, variando a frequência entregue pela rede elétrica.

O inversor de frequência, internamente, é separado em dois módulos: módulo de potência  e módulo de controle.

O funcionamento do módulo de potência pode ser descrido, através dos seguintes blocos:

  • Circuito retificador: faz a conversão da corrente alternada em corrente contínua, geralmente formado por diodos retificadores;
  • Circuito intermediário: possui um banco de capacitores ligados em paralelo, a fim de eliminar o ripple, além de possuir o circuito responsável pela frenagem do motor. Constituído, geralmente, de um transistor IGBT para comandar a operação do resistor de frenagem;
  • Circuito inversor: formado por transistores IGBT e diodos retificadores, este circuito faz a conversão CC para CA na saída do inversor de frequência. A corrente alternada da saída é ajustada, conforme chaveamento dos IGBT. Esta sequência é fornecida por PWM (Pulse Width Modulation), obtido através do circuito de controle.
Fonte: http://www.mecatronicaatual.com.br

Para garantir a segurança do equipamento e isolação entre unidade de controle e de potência, o sinal enviado para chavear o IGBT chega através de acoplamento óptico.

Forma de onda saída inversor

O funcionamento do módulo de controle pode ser descrido, através dos seguintes blocos:

  • IHM: Interface que permite ao operador inserir e/ou ler os parâmetros do inversor;
  • Comunicação: Geralmente serial, podendo ser RS-485 ou RS-232;
  • Entradas e Saídas Digitais: a quantidade varia conforme fabricante, também os níveis de tensão e corrente suportados, a utilização é opcional;
  • Entradas Analógicas: Geralmente, adota-se o sinal 4-20mA. Mas, pode-se variar conforme fabricante, a utilização é opicional.
  • CPU: Processa informações, ou seja, é o cérebro do módulo de controle. Geralmente é constituída de um bloco microcontrolador ou DSP (Digital Signal Processor), mais os blocos de memória, onde os parâmetros setados na IHM são armazenados, além de gerar os pulsos, através de uma lógica para os IGBT’s.

Entendendo sobre as formas de controle de velocidade

Existem duas formas de controlar a velocidade do MIT com o inversor de frequência, sendo controle escalar e o controle vetorial:

  • Controle escalar: Trabalha em função das variáveis, tensão (V) e frequência (f), buscando manter uma relação V/f, procurando manter o valor constante. Sua maior desvantagem é não oferecer alto torque em baixas rotações;
  • Controle vetorial: Não há uma curva parametrizável, o controle atua conforme demanda de torque do motor. Esse controle atua através das variáveis de controle de corrente de magnetização (Im) e corrente do rotor (Ir), indicado para alto torque em baixas rotações.

Um ponto importante a ressaltar é que os conversores de frequência, atualmente, não se limitam a simplesmente a controlar a velocidade de rotação do motor elétrico. É possível atuar no torque, mantendo-o regulado para qualquer velocidade.

Principais recursos

Conhecemos um pouco sobre este incrível equipamento, vamos saber o porque utilizar e seus principais recursos :

Os inversores de frequência possuem uma IHM, facilitando a parametrização e um display para visualização dos dados. Dentre os principais recursos, devemos destacar:

  • Diminuição da corrente de partida: Reduz a corrente de pico no momento da partida, gerando economia de energia;
  • Proteção do motor elétrico: Protege o equipamento contra possíveis surtos da rede elétrica;
  • Facilidade de instalação: Instalar o inversor de frequência é bastante simples. Além de sua substituição, deve-se atentar aos parâmetros que devem ser setados a sua aplicação;
  • Funções de controle: Varia conforme modelo. Mas de maneira geral, é possível controlar frenagem, aceleração, torque, compensação por escorregamento, dando maior confiabilidade a sua aplicação.

Essas são algumas das características podendo variar, conforme fabricante e modelo do equipamento.

Quando utilizar e parâmetros de seleção

O inversor de frequência pode ser utilizado para controle de qualquer motor de indução trifásico. Sendo aplicado, geralmente, em equipamentos como:

  • Bombas centrífugas;
  • Correias transportadoras;
  • Mesas de rolos;
  • Bombas dosadoras.

As possibilidades são muitas! Se você deseja controlar a velocidade do motor e manter o alternado, utilize um inversor de frequência.  Para determinar o modelo a ser utilizado, deve-se levar em consideração alguns parâmetros:

  • Tensão da rede;
  • Corrente nominal do motor;
  • Potência em CV, HP ou kW;
  • Recursos adicionais do inversor.

São parâmetros simples, mas que fazem muita diferença na hora da escolha do equipamento. Caso você utilize, por exemplo, um inversor de 1CV para um motor de 3CV, com certeza não vai obter o resultado esperado e danificar o equipamento…

Suas principais vantagens

Você já deve estar careca de saber, rs, ao chegar aqui que a principal vantagem deste equipamento é o controle de velocidade (rotação) do motor elétrico, coisa que o Soft-starter não faz.

Se você quer saber mais sobre a diferença entre o Soft-starter e o Inversor de frequência, recomendo a leitura deste artigo muito bom da Sala da Elétrica.

Bom vale a pena citar suas principais vantagens,  que são:

  • Maior controle e versatilidade do motor elétrico;
  • Proteções no equipamento;
  • Redução do consumo de energia elétrica;
  • Baixo custo de manutenção.

Diminuir custos tanto de manutenção, quanto de energia, colocam e muito este equipamento como um grande aliado.

Para finalizar…

Enfim galera, espero que tenham curtido o artigo! Como sempre, buscamos unir um pouco de conceito teórico a aplicações práticas, de forma simples e descomplicada. Fica claro que, a utilização da eletrônica está presente e nós, profissionais da área de eletricidade, cada vez mais precisamos saber lidar com tais equipamentos, que podem nos ajudar no dia a dia.

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Muito obrigado e até a próxima!

Yhan Christian

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