O fornecedor do dispositivo de realimentação de energia lembra que o conversor de frequência ainda apresenta um desempenho insatisfatório durante a operação, resultando em uma vida útil reduzida e custos de manutenção aumentados para seus componentes.
Analisando o ambiente de aplicação, a qualidade da rede elétrica, a interferência eletromagnética e outros aspectos dos conversores de frequência, alguns problemas devem ser observados e sugestões de melhoria podem ser úteis para todos.
ambiente de trabalho
Na prática, a maioria das pessoas instala conversores de frequência diretamente em instalações industriais para reduzir custos. Geralmente, esses equipamentos apresentam problemas como alta concentração de poeira, altas temperaturas e alta umidade no ambiente de trabalho. Em algumas aplicações industriais, também há problemas com poeira metálica, gases corrosivos, entre outros. Medidas adequadas devem ser tomadas de acordo com as condições específicas do local.
1) O conversor de frequência deve ser instalado dentro do painel de controle.
2) O ideal é instalar o conversor de frequência no centro do painel de controle; o conversor de frequência deve ser instalado na vertical e componentes grandes que possam bloquear a exaustão e a entrada de ar devem ser evitados, devendo-se evitar a instalação diretamente acima e abaixo dele.
3) A distância mínima entre as bordas superior e inferior do conversor de frequência e a parte superior, inferior, divisória ou componentes grandes necessários do painel de controle deve ser superior a 300 mm.
4) Caso usuários especiais precisem remover o teclado durante o uso, o orifício do teclado no painel do inversor deve ser vedado rigorosamente com fita adesiva ou substituído por um painel falso para evitar a entrada de grande quantidade de poeira no interior do inversor.
5) A maioria das placas de circuito impresso e componentes estruturais metálicos dentro dos conversores de frequência não passa por tratamento especial para evitar umidade, mofo e bolor. Se expostos a ambientes de trabalho agressivos por longos períodos, esses componentes estruturais metálicos ficam propensos à ferrugem. Sob operação em altas temperaturas, as barras de cobre condutoras sofrem corrosão ainda mais severa, o que pode danificar os finos fios de cobre na placa de controle do microcomputador e na placa de alimentação. Portanto, para aplicações em ambientes úmidos e com gases corrosivos, é imprescindível que haja requisitos básicos para o projeto interno do conversor de frequência utilizado.
6) Ao utilizar um conversor de frequência em áreas empoeiradas, especialmente em áreas com poeira de múltiplos metais e substâncias floculentas, geralmente é necessário que o painel de controle seja totalmente selado e projetado com entradas e saídas de ar para ventilação; a parte superior do painel de controle deve ter uma tela de proteção e uma tampa protetora para a saída de ar; a parte inferior do painel de controle deve ter uma placa de base, entradas de ar e de cabos, e ser equipada com uma tela à prova de poeira.
interferência eletromagnética
Em sistemas de controle industrial modernos, a tecnologia de controle por microcomputador ou PLC (Controlador Lógico Programável) é frequentemente utilizada. No processo de projeto ou modificação do sistema, deve-se atentar para a interferência de conversores de frequência na placa de controle do microcomputador. Devido ao fato de algumas placas de controle de microcomputador projetadas para conversores de frequência não estarem em conformidade com os padrões internacionais de EMC (Compatibilidade Eletromagnética), podem ocorrer interferências conduzidas e irradiadas após o uso do conversor de frequência, o que frequentemente leva ao funcionamento anormal do sistema de controle. Os métodos a seguir são fornecidos para sua referência.
1) A instalação de um filtro EMI na entrada do conversor de frequência pode suprimir eficazmente a interferência conduzida do conversor na rede elétrica. A instalação de reatores CA e CC na entrada pode melhorar o fator de potência, reduzir a poluição harmônica e alcançar bons resultados gerais. Em alguns casos, quando a distância entre o motor e o conversor de frequência ultrapassa 100 m, é necessário adicionar um reator de saída CA no lado do conversor para solucionar a proteção contra corrente de fuga causada pelos parâmetros de distribuição do fio de saída para o terra e reduzir a interferência de radiação externa.
Um método consiste em passar tubos de aço ou cabos blindados e conectar de forma confiável a carcaça do tubo de aço ou a camada de blindagem do cabo ao terra. Sem a adição de um reator de saída CA, o uso de tubos de aço ou cabos blindados aumentará a capacitância distribuída da saída para o terra, o que é suscetível a sobrecorrente.
2) Blindagem elétrica e isolamento das entradas de detecção do sensor analógico e dos sinais de controle analógico. No projeto de sistemas de controle compostos por conversores de frequência, recomenda-se evitar ao máximo o uso de controle analógico, especialmente quando a distância de controle for superior a 1 m e a instalação for feita em painéis de controle. Como os conversores de frequência geralmente possuem múltiplas configurações de velocidade e entrada e saída de frequência comutável, eles atendem aos requisitos. Caso o controle analógico seja necessário, recomenda-se o uso de cabos blindados e a implementação de um ponto de aterramento remoto no sensor ou no conversor de frequência. Se a interferência persistir, medidas de isolamento CC/CC devem ser implementadas. Módulos CC/CC padrão podem ser utilizados, ou a conversão V/F pode ser isolada opticamente e a entrada de frequência pode ser utilizada.
3) A instalação de filtros EMI, indutores de modo comum, anéis magnéticos de alta frequência, etc., na fonte de alimentação de entrada da placa de controle do microcomputador pode suprimir eficazmente a interferência conduzida. Além disso, em situações onde a interferência por radiação é severa, como quando há estações base GSM ou de pager por perto, uma cobertura de blindagem de malha metálica pode ser adicionada à placa de controle do microcomputador para tratamento de blindagem.
4) Boa ligação à terra. O fio de aterramento de sistemas de controle de alta corrente, como motores, deve ser aterrado de forma confiável por meio de uma barra de aterramento, e o aterramento da blindagem da placa de controle do microcomputador deve ser aterrado separadamente. Em certas situações com interferência severa, recomenda-se conectar a blindagem do sensor e da interface de E/S ao aterramento de controle da placa de controle.
Qualidade da rede elétrica
A oscilação de tensão ocorre frequentemente em cargas de impacto, como máquinas de solda, fornos elétricos a arco, siderúrgicas, etc. Em uma oficina, quando vários conversores de frequência variável e outras cargas retificadoras capacitivas estão em operação, os harmônicos gerados por eles causam séria poluição na qualidade da rede elétrica e têm um efeito destrutivo considerável nos próprios equipamentos, podendo desde a impossibilidade de operação contínua e normal até danos ao circuito de entrada. Os seguintes métodos podem ser adotados para solucionar o problema.
1) Recomenda-se que os usuários adicionem dispositivos de compensação estática de potência reativa para melhorar o fator de potência e a qualidade da rede elétrica ao lidar com cargas de impacto, como máquinas de solda, fornos elétricos a arco e siderúrgicas.
2) Em oficinas com alta concentração de conversores de frequência, recomenda-se o uso de retificação centralizada e alimentação por barramento CC comum. Recomenda-se a adoção do modo de retificação de 12 pulsos. As vantagens incluem baixa distorção harmônica e economia de energia, sendo especialmente indicado para partidas e frenagens frequentes, em que o motor elétrico opera tanto em regime elétrico quanto em geração de energia.
3) A instalação de um filtro LC passivo na entrada do conversor de frequência reduz os harmônicos de entrada, melhora o fator de potência, oferece alta confiabilidade e proporciona bons resultados.
4) A instalação de um dispositivo PFC ativo no lado de entrada do conversor de frequência produz os melhores resultados, mas o custo é relativamente alto.
Partindo dos problemas que surgem na aplicação prática de conversores de frequência, este artigo propõe soluções específicas e sugestões de melhoria para o impacto de fatores adversos sobre esses conversores em aplicações práticas, tais como interferência externa, ambiente de uso e qualidade da rede elétrica. Essas soluções podem efetivamente prolongar a vida útil dos conversores de frequência e possuem valor de referência em aplicações práticas de engenharia.
Naturalmente, geralmente são adotados um ou mais métodos.