Os fornecedores de equipamentos de suporte para conversores de frequência lembram que esses equipamentos são amplamente utilizados na produção industrial atual. Equipamentos controlados por conversores de frequência podem gerar economia de energia significativa, o que os torna a opção preferida de muitos fabricantes industriais.
Para obter funcionalidades como estacionamento suave, partida suave, regulação contínua de velocidade ou requisitos especiais para aumento ou redução de velocidade, é necessário um dispositivo de regulação de velocidade chamado conversor de frequência em motores assíncronos modernos. O circuito principal do dispositivo utiliza circuitos CA-CC-CA com uma frequência de operação de 0 a 400 Hz. A tensão de saída do conversor de frequência universal de baixa tensão é de 380 a 460 V e a potência de saída é de 0,37 a 400 kW.
Escolha um conversor de frequência com preço razoável.
Os problemas que surgem durante o uso de conversores de frequência, como operação anormal, falha do equipamento, etc., que levam à paralisação da produção e a perdas econômicas desnecessárias, são frequentemente causados pela seleção e instalação inadequadas dos conversores de frequência. Portanto, é necessário escolher um conversor de frequência econômico e prático que atenda melhor às condições e requisitos básicos de produção e processo.
Como principal componente do conversor de frequência, o motor deve ser selecionado de forma a corresponder aos seus parâmetros de funcionamento ao escolher o tipo de conversor de frequência.
(1) Correspondência de tensão: A tensão nominal do conversor de frequência corresponde à tensão de carga do motor.
(2) Compatibilidade de corrente: A capacidade do conversor de frequência depende da corrente nominal de saída contínua do conversor. Ao selecionar um conversor de frequência para motores que requerem regulação de velocidade, é necessário escolher um conversor com corrente nominal contínua superior à corrente nominal do motor quando operando com os parâmetros nominais, e com uma margem quantitativa; Para conversores de frequência com mais de 4 polos, a seleção não pode ser baseada na capacidade do motor, mas sim na norma de verificação de corrente do motor; Mesmo que a carga no motor seja relativamente leve e a corrente seja menor que a corrente nominal do conversor de frequência, o conversor selecionado não pode ter uma capacidade muito pequena em comparação com o motor.
(3) Correspondência de capacidade: Dependendo das diferentes características de carga do motor, existem diferentes requisitos para selecionar a capacidade do conversor de frequência.
Método de controle do conversor de frequência
Os principais métodos de controle de conversores de frequência atualmente incluem os seguintes:
(1) A primeira geração utilizava o controle U/f=C, também conhecido como método de controle por modulação por largura de pulso senoidal (SPWM). Suas características incluem uma estrutura de circuito de controle simples, baixo custo, boas propriedades mecânicas e robustez, podendo atender aos requisitos de regulação de velocidade suave de transmissões em geral. No entanto, esse método de controle reduz o torque máximo de saída em baixas frequências devido à menor tensão de saída, resultando em menor estabilidade em baixas velocidades. Sua característica principal é que, sem dispositivo de realimentação, a relação de velocidade ni é menor que 1/40, e com realimentação, ni = 1/60. Adequado para ventiladores e bombas em geral.
(2) A segunda geração adota o controle vetorial espacial de tensão (método da trajetória do fluxo magnético), também conhecido como método de controle SVPWM. Baseia-se no efeito de geração global de formas de onda trifásicas, gerando formas de onda de modulação trifásicas simultaneamente e controlando-as através do recorte de polígonos para aproximar círculos. Para eliminar a influência da resistência do estator em baixas velocidades, a tensão e a corrente de saída são controladas em malha fechada para melhorar a precisão e a estabilidade dinâmicas. Suas características incluem: ausência de dispositivo de realimentação, relação de velocidade ni = 1/100, sendo adequada para regulação de velocidade na indústria em geral.
(3) A terceira geração adota o método de controle vetorial (CV). A prática da regulação de velocidade por frequência variável com controle vetorial essencialmente equipara um motor CA a um motor CC, controlando independentemente os componentes de velocidade e campo magnético. Controlando o fluxo magnético do rotor e decompondo a corrente do estator para obter dois componentes, torque e campo magnético, o controle ortogonal ou desacoplado pode ser alcançado por meio de transformação de coordenadas. Suas características são: relação de velocidade ni = 1/100 sem realimentação, ni = 1/1000 com realimentação e torque de partida de 150% em velocidade zero. Pode-se observar que este método é aplicável a todos os controles de velocidade e, quando equipado com realimentação, é adequado para controle de transmissão de alta precisão.
(4) Método de Controle Direto de Torque (DTC). O controle direto de torque (DTC) é outro modo de controle de velocidade de frequência variável de alto desempenho que difere do controle vetorial (VC). Obtém-se dados de fluxo magnético e torque usando modelos de simulação de fluxo magnético e modelos de torque eletromagnético, comparando-os com valores fornecidos para gerar sinais de estado de comparação de histerese e, em seguida, alterna-se o estado da chave por meio de controle lógico para alcançar o controle constante do fluxo magnético e do torque eletromagnético. Não requer imitação do controle de motor CC e essa tecnologia tem sido aplicada com sucesso ao acionamento CA de locomotivas elétricas de tração. Suas características: sem dispositivo de feedback, a relação de velocidade ni = 1/100; com feedback, ni = 1/1000, e o torque de partida pode atingir de 150% a 200% na velocidade zero. Adequado para partidas pesadas e grandes cargas com flutuações de torque constantes.
Requisitos do ambiente de instalação
(1) Temperatura ambiente: A temperatura ambiente do conversor de frequência refere-se à temperatura próxima à seção transversal do conversor. Devido ao fato de os conversores de frequência serem compostos principalmente por dispositivos eletrônicos de potência de alta potência, altamente sensíveis à temperatura, a vida útil e a confiabilidade dos conversores de frequência dependem em grande parte da temperatura, geralmente variando de -10 °C a +40 °C. Além disso, é necessário considerar a dissipação de calor do próprio conversor de frequência e as situações extremas que podem ocorrer no ambiente circundante, sendo geralmente necessária uma certa margem de temperatura.
(2) Umidade ambiental: O conversor de frequência requer uma umidade relativa de no máximo 90% em seu ambiente circundante (sem condensação na superfície).
(3) Vibração e choque: Durante a instalação e operação do conversor de frequência, deve-se atentar para evitar vibrações e choques. Para evitar danos nas juntas de solda e nas peças soltas dos componentes internos do conversor de frequência, que podem causar mau contato elétrico ou até mesmo falhas graves, como curto-circuitos, geralmente é necessário limitar a aceleração da vibração no local de instalação a menos de 0,6g, e medidas de resistência sísmica, como borracha de amortecimento, podem ser adicionadas em locais específicos.
(4) Local de instalação: A corrente e a tensão de saída máximas permitidas do conversor de frequência são afetadas pela sua capacidade de dissipação de calor. Quando a altitude excede 1000 m, a capacidade de dissipação de calor do conversor de frequência diminui, portanto, geralmente é necessário instalar o conversor de frequência abaixo de 1000 m de altitude.
(5) Os requisitos gerais para o local de instalação do conversor de frequência são: ausência de corrosão, gases ou líquidos inflamáveis ou explosivos; ausência de poeira, fibras em suspensão e partículas metálicas; evitar luz solar direta; ausência de interferência eletromagnética.
A pesquisa sobre regulação de velocidade por frequência variável é atualmente a área mais ativa e de maior valor prático na pesquisa em transmissão elétrica. O potencial da indústria de conversores de frequência é enorme, visto que sua utilização é ampla em setores como ar condicionado, elevadores, metalurgia e máquinas. Motores com regulação de velocidade por frequência variável e seus respectivos conversores de frequência deverão se desenvolver rapidamente.