Os fornecedores de equipamentos para economia de energia em elevadores lembram que os conversores de frequência são amplamente utilizados em diversos setores, como ar condicionado, elevadores e indústria pesada. Abaixo, explicaremos os conceitos básicos da utilização de conversores de frequência em elevadores:
1. O que é um conversor de frequência?
Um conversor de frequência é um dispositivo de controle de energia elétrica que utiliza a função liga-desliga de dispositivos semicondutores de potência para converter fontes de frequência de energia em outra frequência.
2. Quais são as diferenças entre PWM e PAM?
PWM é a abreviação de Pulse Width Modulation (Modulação por Largura de Pulso), que é uma forma de ajustar a saída e a forma de onda alterando a largura do pulso de um trem de pulsos de acordo com um padrão específico. PAM significa Pulse Amplitude Modulation (Modulação por Amplitude de Pulso), que é um método de modulação que ajusta o valor de saída e a forma de onda alterando a amplitude do pulso de um trem de pulsos de acordo com uma regra específica.
3. Qual a diferença entre o tipo de tensão e o tipo de corrente?
O circuito principal de um conversor de frequência pode ser dividido em duas categorias principais: o tipo de tensão, que converte a corrente contínua (CC) de uma fonte de tensão em corrente alternada (CA), com um capacitor como filtro no circuito de CC; e o tipo de corrente, que converte a corrente contínua de uma fonte de corrente em corrente alternada, com um filtro no circuito de CC e um indutor.
4. Por que a tensão e a corrente de um conversor de frequência variam proporcionalmente?
O torque de um motor assíncrono é gerado pela interação entre o fluxo magnético do motor e a corrente que flui pelo rotor. Na frequência nominal, se a tensão for constante e apenas a frequência for reduzida, o fluxo magnético será excessivo, o circuito magnético entrará em saturação e, em casos extremos, o motor queimará. Portanto, a frequência e a tensão devem ser alteradas proporcionalmente, ou seja, ao alterar a frequência, a tensão de saída do conversor de frequência deve ser controlada para manter um determinado fluxo magnético no motor e evitar a ocorrência de magnetismo fraco e saturação magnética. Esse método de controle é comumente utilizado em conversores de frequência para economia de energia em ventiladores e bombas.
5. Quando o motor elétrico é acionado por uma fonte de frequência de rede, a corrente aumenta quando a tensão cai; para acionamento por conversor de frequência, se a tensão também diminui quando a frequência diminui, a corrente aumenta?
Quando a frequência diminui (em baixa velocidade), se a mesma potência for fornecida, a corrente aumenta, mas sob a condição de torque constante, a corrente permanece praticamente inalterada.
6. Quais são a corrente de partida e o torque de partida do motor quando se utiliza um conversor de frequência para operação?
Ao utilizar um conversor de frequência, a frequência e a tensão aumentam proporcionalmente à aceleração do motor, e a corrente de partida é limitada a menos de 150% da corrente nominal (entre 125% e 200%, dependendo do modelo). Ao ligar o motor diretamente à rede elétrica, a corrente de partida é de 6 a 7 vezes maior, podendo causar choques mecânicos e elétricos. Com um inversor de frequência, a partida é suave (embora com um tempo de partida mais longo). A corrente de partida é de 1,2 a 1,5 vezes a corrente nominal, e o torque de partida é de 70% a 120% do torque nominal. Para conversores de frequência com função de aumento automático de torque, o torque de partida é superior a 100%, permitindo a partida com carga total.
7. O que significa o modo V/f?
Quando a frequência diminui, a tensão V também diminui proporcionalmente, conforme explicado na resposta 4. A relação proporcional entre V e f é predeterminada levando em consideração as características do motor, e geralmente existem diversas características armazenadas no dispositivo de armazenamento (ROM) do controlador, que podem ser selecionadas por meio de chaves ou botões.
8. Como o torque do motor se altera quando V e f são alterados proporcionalmente?
Quando a frequência diminui e a tensão diminui proporcionalmente, a redução da impedância CA, enquanto a resistência CC permanece inalterada, resulta em uma tendência de redução do torque de partida gerado em baixas velocidades. Portanto, dada a relação V/f em baixas frequências, é necessário aumentar ligeiramente a tensão de saída para obter um determinado torque de partida. Essa compensação é chamada de partida aprimorada. Vários métodos podem ser usados para isso, incluindo operação automática, seleção do modo V/f ou ajuste do potenciômetro.
9. Não há potência de saída abaixo de 6Hz, já que o manual indica uma faixa de velocidade de 60~6Hz, que é de 10:1?
A potência ainda pode ser fornecida abaixo de 6 Hz, mas, com base no aumento de temperatura e no torque de partida do motor, a frequência mínima de operação é em torno de 6 Hz. Nesse momento, o motor pode fornecer o torque nominal sem causar problemas graves de aquecimento. A frequência de saída real (frequência de partida) do conversor de frequência varia de 0,5 a 3 Hz, dependendo do modelo.
10. É possível exigir um torque constante para combinações de motores em geral acima de 60Hz?
Normalmente, isso não é possível. Quando a tensão permanece constante acima de 60 Hz (e também existem modos acima de 50 Hz), geralmente se trata de uma característica de potência constante. Quando o mesmo torque é necessário em altas velocidades, deve-se atentar para a seleção da capacidade do motor e do inversor.
11. O que significa 'circuito aberto'?
Um detector de velocidade (PG) é instalado no motor para enviar a velocidade real de volta ao controlador, o que caracteriza um sistema de "malha fechada". Se não houver um PG em funcionamento, o sistema é chamado de "malha aberta". Os conversores universais de frequência (UFCs) são, em sua maioria, de malha aberta, e alguns modelos também oferecem a opção de feedback por PG.
12. O que deve ser feito quando a velocidade real se desvia da velocidade especificada?
Em malha aberta, mesmo que o conversor de frequência forneça uma frequência específica, a velocidade do motor varia dentro da faixa de escorregamento nominal (1% a 5%) quando operando com carga. Para situações em que é necessária alta precisão na regulação da velocidade e mesmo variações de carga exigem operação próxima a uma velocidade predefinida, pode-se utilizar um conversor de frequência com função de realimentação PG (opcional).
13. Se um motor com PG for usado para feedback, a precisão da velocidade pode ser melhorada?
O conversor de frequência com função de realimentação PG apresenta maior precisão. No entanto, a precisão da velocidade depende da precisão do próprio PG e da resolução da frequência de saída do conversor de frequência.
14. O que significa função de prevenção de estol?
Se o tempo de aceleração for muito curto e a frequência de saída do conversor de frequência variar muito mais do que a velocidade (frequência angular elétrica), o conversor de frequência irá desligar e parar de funcionar devido à sobrecorrente, fenômeno conhecido como estol. Para evitar que o motor continue operando devido ao estol, é necessário monitorar a magnitude da corrente para o controle de frequência. Quando a corrente de aceleração for muito alta, a taxa de aceleração deve ser reduzida adequadamente. O mesmo se aplica à desaceleração. A combinação desses dois fatores caracteriza a função de estol.
15. Qual é a importância dos modelos com tempos de aceleração e desaceleração dados separadamente, e dos modelos com tempos de aceleração e desaceleração dados conjuntamente?
A aceleração e a desaceleração podem ser fornecidas separadamente para diferentes tipos de máquinas, o que é adequado para situações de aceleração de curta duração, desaceleração lenta ou situações em que um tempo de ciclo de produção rigoroso é necessário para máquinas-ferramenta de pequeno porte. No entanto, para situações como a transmissão por ventiladores, os tempos de aceleração e desaceleração são relativamente longos, e ambos podem ser fornecidos simultaneamente.
16. O que é frenagem regenerativa?
Se a frequência de comando for reduzida durante o funcionamento do motor elétrico, ele se tornará um gerador assíncrono e funcionará como um freio, o que é chamado de frenagem regenerativa (elétrica).
17. O que é feedback de energia em elevadores?
Converter a energia CC existente e inútil do elevador em energia CA utilizável e eficiente. O processo consiste em realimentar simultaneamente a energia CA convertida na rede local próxima ao elevador para reutilização.