Inversores de Frequência
São dois os tipos de inversores de frequência, e são eles o escalar e o vetorial.
A função do inversor de frequência do tipo escalar é regular a velocidade de um motor elétrico controlando o seu torque. A velocidade de rotação de um motor dependerá da freqüência da rede de alimentação. Ou seja, quanto maior estiver a freqüência, maior a será rotação e vice-versa. O inversor de freqüência, pode ser considerado como uma fonte de tensão alternada de freqüência variável.
Grandes fabricantes de inversores como Siemens e SEW entre outros, estão produzindo seus equipamentos de forma modular. Ou seja, Você poderá escolher a potência e forma de controlar seu equipamento. Placas para comando de potência, controle discreto e analógico, rede field bus, encoders e outras possibilidades podem ser adquiridas em separado fazendo com que seu equipamento seja montado conforme a necessidade de sua aplicação e capacidade.
O circuito é basicamente constituído uma ponte retificadora trifásica e dois capacitores de filtro, no que chamamos de placa de potência, onde temos então uma tensão contínua.
A placa de potència fornece tensão aos seis transistores IBGTs que através de um circuíto micro controlado comanda a lógica que modifica a frequência e a corrente que circula pelo motor, essa placa chamamos de controladora.
Como os transistores operam como chaves (corte e saturação), a forma de onda da tensão de saída do inversor de freqüência é sempre quadrada.
O valor de V/f pode ser parâmetrizada, e dependerá de cada aplicação.
Quando necessitar de um grande torque como por exemplo em baixas rotações, atribuímos a ele maior valor de V/f, e desse modo ele terá um melhor rendimento em baixas rotações, e alto torque. Já no caso em que o inversor deva operar com altas rotações e com torques não tão altos, parametrizamos um valor de V/f menor.
O inversor altera a tensão V, do barramento DC, por modulação da largura de pulso (PWM). O microcontrolador distribui os disparos aos IGBTs de modo que também modula o tempo em que os IGBTs ficam em saturação. Dessa forma, a tensão eficaz entregue ao motor é modulada.
“ Mas como funciona um inversor vetorial?”
O torque é proporcional a corrente rotórica. Por vez, o fluxo magnético é diretamente proporcional a corrente de magnetização do estator. Portanto, o torque é proporcional a duas correntes: a de magnetização (IM) e a rotórica (IR). No inversor vetorial, existe o controle dessas duas correntes. Ele pode ainda operar em malha fechada (com encoder para monitoramento da rotação), ou em malha aberta (sem encoder). Quando está em malha fechada, sua precisão é ainda maior.
Mas qual inversor devo utilizar?
O inversor vetorial deverá ser utilizado quando necessitamos de pelo menos uma das características abaixo:
· Torque elevado com baixa rotação ou rotação zero (Ex: ponte rolante).
· Controle preciso de velocidade (Ex: eixo-árvore de máquinas operatriz).
· Torque regulável (Ex: tração elétrica).
O inversor escalar pode ser utilizado quando necessitamos de:
· Partidas suaves (Ex: motores com cargas de alta inércia).
· Operação acima da velocidade nominal do motor (Ex: furadeiras, fresadoras).
· Operação com constantes reversões (Ex: eixos coordenados de máquina ferramenta).
Uma observação importante: É que sempre um inversor vetorial pode substituir um escalar, mas nem sempre o escalar pode substituir um vetorial.
Apesar disso, nem toda aplicação é crítica o bastante para o uso do vetorial.
O torque trabalha em função da corrente de alimentação, e devido a redução da tensão temos de baixa-la proporcionalmente à frequência, com isso o torque também cai. Caso a curva não se mantenha constante, o motor funcionará com picos de potência, o que não é bom para o equipamento.
A curva pode ser parâmetrizada no inversor escalar e o seu valor ideal depende da aplicação. Já o inversor vetorial não tem uma curva pré-parametrizada. Na verdade, essa curva varia de acordo com a solicitação do torque. O inversor vetorial, portanto, possui circuitos que variam a tensão e freqüência do motor, através do controle da corrente de magnetização (IM) e da corrente do rotor (IR).
Sistemas de controle externo podem ser utilizados e são implementados em conjunto com CLPs e barramentos de rede. No nosso artigo MicroMaster 420 em Profibus com CLP S7-300 você tem um modelo que pode servir de exemplo de aplicação de como ocorre o controle destes dispositivos como regulagem e controle através de uma IHM Touch da Siemens.
Softwares que facilitam o comissionamento podem ajudar na hora de fazer inclusive backups de parâmetros dos equipamentos e são necessários para garantir a funcionalidade e segurança da integridade dos equipamentos e a maioria dos fabricantes possuem estas ferramentas para download (ALGUNS NÃO SÃO GRATUÍTOS).
Rodrigo Menger Hoffmann
Técnico em Eletrotécnica
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