O fornecedor de unidades de realimentação de energia lembra que a seleção correta de conversores de frequência é crucial para o funcionamento normal do sistema de controle de transmissão de equipamentos mecânicos, a fim de evitar perdas desnecessárias causadas pela manutenção do conversor de frequência devido à escolha incorreta. Primeiramente, o objetivo da seleção do conversor de frequência deve ser claramente definido. Em segundo lugar, o conversor de frequência apropriado deve ser selecionado com base no tipo de equipamento, características da carga, faixa de velocidade, modo de controle, ambiente de uso, estrutura de proteção e outros requisitos. Dessa forma, busca-se alcançar benefícios tanto em termos de tecnologia de produção quanto de custo.
1. Características do torque de carga de equipamentos mecânicos
Na prática, as máquinas de produção são frequentemente divididas em três tipos com base nas diferentes características de torque da carga: carga de torque constante, carga de potência constante e carga com característica de torque reduzido. Ao escolher um conversor de frequência, as características da carga devem ser, naturalmente, o critério fundamental.
Reduzir a carga característica de torque
Em diversos ventiladores, bombas de água e bombas hidráulicas, à medida que o impulsor gira, a resistência gerada pelo ar ou líquido dentro de uma determinada faixa de velocidade é aproximadamente proporcional ao quadrado da velocidade, o torque varia de acordo com o quadrado da velocidade e a potência da carga varia proporcionalmente ao cubo da velocidade. Esse tipo de carga é chamado de carga de torque reduzido.
Carga de potência constante
A característica desse tipo de carga é que o torque requerido TL é aproximadamente inversamente proporcional à velocidade n. À medida que a velocidade do motor diminui, o torque de saída da carga aumenta. Ou seja, dentro da faixa de velocidade, o torque é maior em baixas velocidades e menor em altas velocidades, enquanto a potência de saída do motor permanece inalterada. O eixo de máquinas-ferramenta para corte de metais, laminadores, máquinas de papel, máquinas de bobinamento, máquinas de desenrolamento, etc., em linhas de produção de filmes, são exemplos de cargas de potência constante.
A propriedade de potência constante de uma carga é limitada a uma determinada faixa de variações de velocidade. Quando a velocidade é muito baixa, devido à limitação da resistência mecânica, a carga (TL) não pode aumentar indefinidamente e se transforma em uma propriedade de torque constante em baixas velocidades. As regiões de potência e torque constantes da carga têm um impacto significativo na seleção dos esquemas de transmissão. Quando o motor está em regulação de velocidade por fluxo constante, o torque máximo de saída permitido permanece inalterado, o que caracteriza a regulação de velocidade por torque constante; na regulação de velocidade por campo magnético fraco, o torque máximo de saída permitido é inversamente proporcional à velocidade, o que caracteriza a regulação de velocidade por potência constante. Se a faixa de regulação de velocidade por torque e potência constantes do motor elétrico for compatível com a faixa de torque e potência constantes da carga, ou seja, no caso de "correspondência", a capacidade do motor elétrico e a capacidade do conversor de frequência são minimizadas.
As características mecânicas de cargas de potência constante são complexas. Ao projetar o sistema, deve-se atentar para não operar motores assíncronos além de sua velocidade síncrona, caso contrário, podem ocorrer falhas mecânicas destrutivas. A capacidade de um conversor de frequência é geralmente considerada como aproximadamente 1/3 da capacidade de um motor assíncrono.
carga de torque constante
Em uma carga de torque constante, o torque da carga TL é independente da velocidade n. Em qualquer velocidade, o torque da carga TL permanece constante ou quase constante, e a potência da carga aumenta linearmente com o aumento da velocidade. Por exemplo, cargas de atrito, como guindastes, transportadores, máquinas de moldagem por injeção, misturadores e elevadores, pertencem à categoria de cargas de torque constante. O objetivo de usar conversores de frequência para controlar essas cargas é alcançar a automação de equipamentos, melhorar a produtividade e aumentar a qualidade do produto.
Quando o conversor de frequência aciona uma carga de torque constante, o torque de saída em baixa velocidade deve ser suficientemente alto e possuir capacidade de sobrecarga adequada, geralmente 150% da corrente nominal. Caso seja necessário operar de forma estável em baixas velocidades por longos períodos, a capacidade de dissipação de calor dos motores assíncronos deve ser considerada para evitar o aumento excessivo da temperatura dos motores.
Ao projetar o sistema, deve-se atentar para o aumento adequado da capacidade dos motores assíncronos ou dos conversores de frequência. A capacidade de um conversor de frequência é geralmente considerada como ~ vezes a capacidade de um motor assíncrono.
2. Selecione um método de controle apropriado para o conversor de frequência com base nas características da carga.
Além do processo de fabricação do conversor de frequência, o método de controle adotado também é muito importante. Os métodos de controle de conversores de frequência dividem-se principalmente em controle de malha aberta e controle de malha fechada. O método de controle de malha aberta possui estrutura simples e desempenho confiável, porém sua precisão na regulação de velocidade e desempenho de resposta dinâmica são relativamente baixos. Já o método de controle de malha fechada permite o controle em tempo real com base em mudanças em parâmetros como vazão, temperatura, posição, velocidade, pressão, etc. Ele apresenta resposta dinâmica rápida, mas, por vezes, é difícil de implementar e dispendioso. Os usuários devem escolher o modo de controle adequado às suas necessidades para obter as características de regulação de velocidade desejadas.
3. Selecione a estrutura de proteção do conversor de frequência com base no ambiente de instalação.
Ao escolher um conversor de frequência, deve-se considerar o ambiente de instalação, incluindo fatores como temperatura ambiente, umidade, teor de poeira e gases corrosivos, que estão intimamente relacionados à operação confiável e de longo prazo do conversor de frequência. Se as condições de operação não forem atendidas, medidas de proteção adequadas devem ser tomadas.
A maioria dos fabricantes de conversores de frequência oferece as seguintes estruturas de proteção comuns para que os usuários possam escolher.
(1) O tipo aberto IP00, que protege o corpo humano do contato com as partes energizadas dentro do conversor de frequência pela frente, é adequado para instalação em telas, painéis e racks em armários de controle elétrico ou salas elétricas, especialmente para uso centralizado de múltiplos conversores de frequência, mas tem altos requisitos para o ambiente de instalação.
(2) Os conversores de frequência IP20 e IP21 encapsulados possuem invólucros ao seu redor e podem ser montados na parede em edifícios. Eles são adequados para a maioria dos ambientes de instalação internos com poeira ou temperatura e umidade mínimas.
(3) As classificações IP40 e IP42 seladas são adequadas para locais industriais com condições ambientais adversas.
(4) Selado IP54 e IP55, com estruturas de proteção à prova de poeira e água, adequadas para locais industriais com condições ambientais adversas, respingos de água, poeira e certos gases corrosivos.
A seleção de um sistema de regulação de velocidade por frequência variável em um canteiro de obras deve ser baseada nos requisitos reais do processo e nos cenários de aplicação. As vantagens e desvantagens devem ser ponderadas, e a seleção deve ser feita de forma racional e abrangente. Somente com o uso correto e flexível do conversor de frequência é que o sistema de controle de velocidade por frequência variável CA poderá operar com segurança e confiabilidade.