Um inversor de frequência é um equipamento eletrônico capaz de variar a velocidade de giro de motores elétricos trifásicos. O nome “inversor de frequência” é dado pela sua forma de atuação no controle de velocidade de um motor de indução trifásico. A tensão alternada da rede elétrica 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.
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| Figura 01 - Inversor de Frequência Siemens |
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 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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| Figura 02 - Diagrama em Blocos do Inversor de Frequência |
Seção Inversora: Na seção inversora, a tensão retificada DC é novamente convertida em Trifásica AC. Os transistores chaveiam várias vezes por ciclo, gerando um trem de pulsos com largura variável senoidalmente (PWM). Esta saída de tensão pulsada, sendo aplicada em um motor (carga indutiva), irá gerar uma forma de onda de corrente bem próxima da senoidal através do enrolamento do motor.
Se variarmos a freqüência da tensão de saída no inversor, alteramos na mesma proporção, a velocidade de rotação do motor. Normalmente, a faixa de variação de freqüência dos inversores fica entre 0,5 e 400 Hz, dependendo da marca e modelo. (Obs: para trabalhar em freqüências muito altas, o motor deve ser “preparado”). A função do inversor de freqüência, entretanto, não é apenas controlar a velocidade de um motor AC. Ele precisa manter o torque (conjugado) constante para não provocar alterações na rotação quando o motor estiver com carga.
Para que o inversor funcione a contento, não basta instalá-lo corretamente. É preciso "informar" a ele em que condições de trabalho irá operar. Essa tarefa é justamente a parametrização do inversor. Quanto maior o número de recursos que o inversor oferece, tanto maior será o número de parâmetros disponíveis.
Veremos os principais parâmetros com os endereços e particularidades do inversor SIMOVERT MICROMASTER do fabricante SIEMENS, porém um mesmo parâmetro, com certeza, muda de endereço de fabricante para fabricante.Isso não deverá dificultar o trabalho com inversores de outras marcas e modelos, pois basta associarmos com os indicados pelo manual do fabricante especifico.
Para acessar os parâmetros e parametrizar um inversor devemos: Normalmente devemos seguir os seguintes passos: 1° passo: Acionamos a tecla P e as setas . ou . até acharmos o parâmetro desejado. 2° passo: Agora aciona-se P novamente, e o valor mostrado no display será o valor do parâmetro, e não mais a ordem em que ele está. 3° passo: Acionamos as teclas . ou . até acharmos o valor desejado ao parâmetro. 4° passo: Basta acionar P novamente, e o novo parâmetro estará programado. Cerca de 90% dos inversores comerciais funcionam com essa lógica.
Principais parâmetros de um inversor:
Parâmetro P009 - Liberação de alteração de parâmetros
• Ajuste = 0 : somente os parâmetros P001 a P009 podem ser alterados.
• Ajuste = 1 : os parâmetros P001 a P009 podem ser alterados e todos os demais podem ser somente lidos.
• Ajuste = 2 : todos os parâmetros podem ser alterados porém P009 retorna automaticamente a 0 na próxima vez que o inversor for desenergizado.
• Ajuste = 3 : todos os parâmetros podem ser alterados indefinidamente.
Esse parâmetro é uma proteção contra "curiosos". Para impedir que alguém, inadvertidamente, altere algum parâmetro da máquina, utiliza-se um ajuste específico como proteção.
Parâmetro P084 - Tensão nominal do motor: Esse parâmetro existe na maioria dos inversores comerciais, 1embrando que não necessariamente como P084, e serve para informarmos ao inversor qual é a tensão nominal em que o motor irá operar. Suponha que o motor tenha tensão nominal 220VCA.
Parâmetro P083 - Corrente nominal do motor: Esse parâmetro determina o valor de corrente que será utilizado nos cálculos que serão feitos pelo inversor, como por exemplo para protegê-lo de sobrecargas.
Parâmetro P012 - Frequência mínima de saída: Esse parâmetro determina a velocidade mínima do motor. Pode variar de 0,0Hz a 650Hz, porém deve ser sempre menor que a frequência máxima.
Parâmetro P013 - Frequência máxima de saída: Esse parâmetro determina a velocidade máxima do motor. Pode variar de 0,0Hz a 650Hz, porém deve ser sempre maior que a frequência mínima.
Parâmetro P031 - Frequência de JOG: JOG (impulso) é um recurso que faz o motor girar com velocidade bem baixa. Isso facilita o posicionamento de peças antes da máquina funcionar em seu regime normal. Por exemplo:Encaixar o papel em uma bobinadeira, antes do papel ser bobinado efetivamente.
Parâmetro P002 - Tempo de partida (rampa de aceleração): Esse parâmetro indica em quanto tempo deseja-se que o motor chegue a velocidade programada, estando ele parado. Pode variar de 0 a 650 segundos. Você pode pensar: "Quanto mais rápido melhor". Mas, caso o motor esteja conectado mecanicamente a cargas pesadas ( Ex: placas de tornos com peças grandes, guindastes, etc...), uma partida muito rápida poderá “desarmar" disjuntores de proteção do sistema. Isso ocorre, pois o pico de corrente, necessário para vencer a inércia do motor, será muito alto. Portanto, esse parâmetro deve respeitar a massa da carga, e o limite de corrente do inversor.
Parâmetro P003 - Tempo de parada (rampa de desaceleração): O inversor pode produzir uma parada gradativa do motor. Essa facilidade pode ser parametrizada variando de 0 a 650 segundos, e, como a anterior, deve levar em consideração a massa (inércia) da carga acoplada.
Parâmetro P006 - Tipo de referência de entrada:
• Ajuste = 0 a entrada significativa é digital.
• Ajuste = 1 a entrada significativa é analógica.
• Ajuste = 2 a velocidade é fixada dependendo da programação das entradas binárias (P051 a P055).
Esse parâmetro diz ao inversor como vamos controlar a velocidade do motor. Caso esteja em 1 , a velocida de será proporcional a tensão analógica de entrada. A entrada digital será ignorada. Caso o parâmetro esteja em 0, a velocidade será controlada por um sinal digital (na entrada digital), e o sinal analógico não mais influenciará.
Parâmetro P076 - Frequência de chaveamento PWM: Esse parâmetro determina a frequência de PWM do inversor. Para este modelo, a mesma pode ser 2KHz, 4KHz, 8KHz ou 16KHz. Para evitarmos perdas no motor, e interferências eletromagnéticas (EMI), quanto menor essa frequência, melhor.
O único inconveniente de parametrizarmos o PWM com frequências baixas (2 ou 4 kHz) é a geração de ruídos sonoros, isto é, a máquina fica mais “barulhenta”. Portanto, devemos fazer uma "análise crítica" das condições gerais do ambiente de trabalho, antes de optarmos pelo melhor PWM. Como dito anteriormente, existe uma infinidade de parâmetros nos inversores. Nesta aula, foram mostrados apenas os 10 principais, que já serão suficientes para "colocar para rodar" qualquer máquina.
Para parametrizar um inversor diferente do estudado, basta consultar o manual do fabricante, e fazer uma analogia com este artigo.
Se variarmos a freqüência da tensão de saída no inversor, alteramos na mesma proporção, a velocidade de rotação do motor. Normalmente, a faixa de variação de freqüência dos inversores fica entre 0,5 e 400 Hz, dependendo da marca e modelo. (Obs: para trabalhar em freqüências muito altas, o motor deve ser “preparado”). A função do inversor de freqüência, entretanto, não é apenas controlar a velocidade de um motor AC. Ele precisa manter o torque (conjugado) constante para não provocar alterações na rotação quando o motor estiver com carga.
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| Figura 03 - Rampa de Aceleração e Desaceleração. |
Veremos os principais parâmetros com os endereços e particularidades do inversor SIMOVERT MICROMASTER do fabricante SIEMENS, porém um mesmo parâmetro, com certeza, muda de endereço de fabricante para fabricante.Isso não deverá dificultar o trabalho com inversores de outras marcas e modelos, pois basta associarmos com os indicados pelo manual do fabricante especifico.
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| Figura 04 - Painel frontal do Inversor Siemens. |
Principais parâmetros de um inversor:
Parâmetro P009 - Liberação de alteração de parâmetros
• Ajuste = 0 : somente os parâmetros P001 a P009 podem ser alterados.
• Ajuste = 1 : os parâmetros P001 a P009 podem ser alterados e todos os demais podem ser somente lidos.
• Ajuste = 2 : todos os parâmetros podem ser alterados porém P009 retorna automaticamente a 0 na próxima vez que o inversor for desenergizado.
• Ajuste = 3 : todos os parâmetros podem ser alterados indefinidamente.
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| Figura 05.1 - Parâmetros do Inversor Siemens. |
Parâmetro P084 - Tensão nominal do motor: Esse parâmetro existe na maioria dos inversores comerciais, 1embrando que não necessariamente como P084, e serve para informarmos ao inversor qual é a tensão nominal em que o motor irá operar. Suponha que o motor tenha tensão nominal 220VCA.
Parâmetro P083 - Corrente nominal do motor: Esse parâmetro determina o valor de corrente que será utilizado nos cálculos que serão feitos pelo inversor, como por exemplo para protegê-lo de sobrecargas.
Parâmetro P012 - Frequência mínima de saída: Esse parâmetro determina a velocidade mínima do motor. Pode variar de 0,0Hz a 650Hz, porém deve ser sempre menor que a frequência máxima.
Parâmetro P013 - Frequência máxima de saída: Esse parâmetro determina a velocidade máxima do motor. Pode variar de 0,0Hz a 650Hz, porém deve ser sempre maior que a frequência mínima.
Parâmetro P031 - Frequência de JOG: JOG (impulso) é um recurso que faz o motor girar com velocidade bem baixa. Isso facilita o posicionamento de peças antes da máquina funcionar em seu regime normal. Por exemplo:Encaixar o papel em uma bobinadeira, antes do papel ser bobinado efetivamente.
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| Figura 05.2 - Parâmetros do Inversor Siemens. |
Parâmetro P003 - Tempo de parada (rampa de desaceleração): O inversor pode produzir uma parada gradativa do motor. Essa facilidade pode ser parametrizada variando de 0 a 650 segundos, e, como a anterior, deve levar em consideração a massa (inércia) da carga acoplada.
Parâmetro P006 - Tipo de referência de entrada:
• Ajuste = 0 a entrada significativa é digital.
• Ajuste = 1 a entrada significativa é analógica.
• Ajuste = 2 a velocidade é fixada dependendo da programação das entradas binárias (P051 a P055).
Esse parâmetro diz ao inversor como vamos controlar a velocidade do motor. Caso esteja em 1 , a velocida de será proporcional a tensão analógica de entrada. A entrada digital será ignorada. Caso o parâmetro esteja em 0, a velocidade será controlada por um sinal digital (na entrada digital), e o sinal analógico não mais influenciará.
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| Figura 06 - Esquemas de ligação para Partida de motor |
O único inconveniente de parametrizarmos o PWM com frequências baixas (2 ou 4 kHz) é a geração de ruídos sonoros, isto é, a máquina fica mais “barulhenta”. Portanto, devemos fazer uma "análise crítica" das condições gerais do ambiente de trabalho, antes de optarmos pelo melhor PWM. Como dito anteriormente, existe uma infinidade de parâmetros nos inversores. Nesta aula, foram mostrados apenas os 10 principais, que já serão suficientes para "colocar para rodar" qualquer máquina.
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Figura 07 - Montagem de
Painel com Inversor de Frequência.
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Projeto de Painel com Inversor de frequência disponível em: 16_06_01 Montagem Inversor de Frequência V4 .
Diagrama elétrico de Partida de Motor com Inversor disponível em : 16_04_30 Inversor CFW08 .
Diagrama elétrico de Partida de Motor com Inversor disponível em : 16_04_30 Inversor CFW08 .
© Direitos de autor. 2016: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 31/05/2016.
MUITO BOM
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