O inversor de frequência variável (conhecido pela sigla VFD em inglês) é um controlador cuja função é ativar um motor elétrico e, simultaneamente, modificar a tensão e a frequência que são fornecidas ao motor com a finalidade de gerenciar a velocidade e a potência.
Esse equipamento é conhecido por outros nomes, como drive ajustável de velocidade, drive de velocidade variável, drive de frequência ajustável, microdrive, drive CA (corrente alternada) ou simplesmente inversor.
Leia nosso post e confira quais são os dois tipos de inversores de frequência industrial. Confira ainda mais detalhes sobre o funcionamento deles e seus circuitos!
Como funciona o inversor de frequência industrial?
O estágio inicial de um inversor de frequência é o conversor trifásico, formado por seis diodos. Esses diodos se parecem a válvulas de retenção usadas em encanamentos.
Eles permitem à corrente fluir em somente uma direção: aquela que é a direção que a seta no diodo indica. Sempre que a tensão da fase A é mais positiva que as demais, o diodo se abre e possibilita à corrente fluir. Se a fase B for mais positiva que a A, o diodo da fase B se abrirá e o da fase A se fechará.
A mesma situação se aplica à fase e ao diodo C e aos três diodos que se situam na parte negativa do barramento. Desse modo, são obtidos seis pulsos na medida em que cada diodo dá passagem ou fecha a passagem da corrente elétrica. A isso se dá o nome de “conversor ou retificador de seis pulsos”, a configuração padrão para as unidades de frequência variável modernas.
Como saber qual inversor de frequência usar?
Na hora de escolher o melhor inversor de frequência, é importante considerar alguns critérios. Vamos analisar rapidamente quais são eles:
- você só deve comprar um inversor se precisar controlar a velocidade do motor; caso contrário, não compre;
- qual será a aplicação dele (torque variável ou torque constante).
Caso a aplicação seja de torque constante, as principais opções envolvem: acionamento de baixa complexidade, acionamento de alta complexidade e acionamento de altíssima complexidade:
- acionamento de baixa complexidade: 0,18 a 15 kW;
- acionamento de alta complexidade: 0,75 a 75 kW;
- acionamento de altíssima complexidade: 0,75 a 315 kW.
Caso a aplicação seja de torque variável, as soluções podem ser: acionamento de média complexidade, acionamento de alta complexidade e acionamento de altíssima complexidade:
- acionamento de média complexidade: 0,18 a 15 kW;
- acionamento de alta complexidade: 0,75 a 75 kW;
- acionamento de altíssima complexidade: 0,75 a 315 kW.
Quais são os quatro principais circuitos de um inversor de frequência?
O inversor de frequência apresenta especialmente quatro seções, que são barramento CC retificador, (barramento corrente contínua), inversor e circuito de controle:
Retificador
O retificador consiste na primeira fase de um variador de frequência. O retificador transforma a energia de corrente alternada (CA) da rede elétrica em energia de corrente contínua (CC).
É uma seção que pode ser uni ou bidirecional baseada na aplicação usada, incluindo a operação de quatro quadrantes do motor. O retificador faz uso de diodos, transistores, diodos controlados de silício (SCRs) e outros dispositivos eletrônicos.
Caso use diodos, a potência de corrente contínua transformada é uma saída descontrolada. Mas se estiver usando diodo controlado de silício, a potência de saída de corrente contínua varia conforme o controle do ângulo de disparo.
Para a transformação trifásica, é importante, pelo menos, usar seis diodos. Nesse sentido, o retificador funciona como um conversor de seis pulsos.
Barramento CC
A alimentação de corrente contínua do estágio retificador passa para o barramento de corrente contínua. É uma seção formada por indutores e capacitores que suavizam contra ondulações e guardam a energia de corrente contínua.
A função mais importante do barramento de corrente contínua envolve o recebimento, o armazenamento e o fornecimento de energia de corrente contínua.
Inversor
É uma seção formada por chaves eletrônicas, como tiristores, transistores, IGBT e outros componentes. O inversor recebe energia de corrente contínua do barramento de corrente contínua e transforma em corrente alternada, a qual é fornecida ao motor.
A seção usa estratégias de modulação como modulação por largura de pulso para modificar a frequência de saída para manter o controle sobre a velocidade do motor de indução.
Circuito de controle
O circuito de controle é uma seção microprocessada que efetua diferentes funções, incluindo controle, critérios de falha, ajuste de configurações do inversor e interfaces para comunicação. Para tanto, o circuito de controle usa protocolos industriais.
Um sinal de feedback do motor é enviado ao circuito de controle para referenciar a velocidade. Dessa forma, há a regulação entre frequência e tensão para controle da velocidade do motor.
Quais são os tipos de inversores de frequência industrial?
Para definir as especificações do inversor, existem dois tipos de inversores de frequência industrial. São eles: inversor de frequência escalar e inversor de frequência vetorial:
Qual a diferença entre o inversor escalar e vetorial?
Vejamos agora a diferença entre o inversor escalar e o inversor vetorial. O primeiro é utilizado em atividades mais simples e o controle da velocidade depende da relação tensão-frequência constante.
Já o inversor vetorial conta com algoritmos no software de controle, e eles modificam a relação entre frequência e tensão para ajustar o torque de acordo com a necessidade.
Dessa maneira, a diferença principal entre os tipos de inversores de frequência é justamente a capacidade de inversão de cada um. Consequentemente, o inversor de frequência vetorial é aplicado em situações que precisam de muita precisão.
Quais são as vantagens do inversor de frequência?
A maioria das vantagens da utilização de inversores de frequência implica automação industrial e flexibilização dos processos, com menos intervenção das pessoas, menos custos de instalação e de manutenção, além da otimização na segurança.
O inversor de frequência revela-se uma ótima aquisição em função do custo x benefício satisfatório. A instalação do equipamento é rápida, e ele proporciona economia de energia elétrica. Também oferece mais durabilidade das engrenagens, polias e outros elementos mecânicos.
Quando o inversor é colocado em motores, há a possibilidade de aproveitar o funcionamento do motor de indução de três fases para exercer controle completo. Assim, é possível operá-lo da maneira que se apresentar mais conveniente para atingir os objetivos traçados para os processos industriais.
Agora você conhece os dois tipos de inversores de frequência. Sabe também como fazer uma boa escolha do equipamento e as vantagens de usar o inversor nos processos industriais.
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