Conversor Estático - Instrumentação Industrial, Resumos de Sinais e Teoria de Sistemas

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Conversor Estático

TH 8021A / 25 - 12

Definição

●

Os conversores são equipamentos que tem a

finalidade de controlar a potência de cargas

resistivas e/ou indutivas.

●

Sua função é permitir a passagem de energia

elétrica para a carga em níveis controlados.

●

Sua principal aplicação é em projetos industriais,

que utilizam aquecimento através de resistências

elétricas. Também é utilizado para luminosidade,

calhas vibratórias, transformadores, entre outros.

Funcionamento

● Os conversores funcionam a base de tiristores, que permitem uma maior precisão no chaveamento da condução de energia, tendo assim, um resultado final mais efetivo no controle do processo. ● Eles recebem um sinal variável de comando, proveniente de um CLP. Este sinal varia de acordo com a demanda do processo, indicando ao conversor, o percentual de potência a ser liberado para a carga. ● Sinal de comando é de 4 a 20 mAcc, onde: 4mAcc = 0% 12mAcc = 50% 20mAcc = 100%

Composição

● (^) Módulos ou pastilhas SCR (Tiristores): São elementos em estado sólido que possibilitam uma alta frequência no chaveamento na condução de energia. Os tiristores apresentam a vantagem de não se desgastarem mecanicamente como os contatores magnéticos. ● Dissipador de alumínio: São utilizados para dissipação de calor, mantendo a temperatura dos tiristores abaixo da máxima permitida. ● (^) Comando eletrônico de disparo: Recebe o sinal variável de comando e dispara os gatilhos dos tiristores, que por sua vez, passam a conduzir energia. ● (^) Ventiladores/Coolers (Quando houver necessidade): Usados para auxiliar na refrigeração. ● (^) Termostato de proteção: Caso ocorra excesso de temperatura nos dissipadores, o termostato inibe o funcionamento do conversor. ● (^) Proteções de policarbonatos, isoladores, contatos, conectores e suporte para fixação em painel.

• 0 2 1 A

Aplicação

O sistema Trem de Pulsos pode ser utilizado em circuitos com resistências elétricas

metálicas, cujo valor ohmico entre estado frio e quente tenha uma variação inferior a

50%. Também pode ser usado em cargas indutivas (transformadores com indução

abaixo de 1,3 TESLA, e construídos para trabalhar com tiristores).

Vantagens

O sistema TREM DE PULSOS evita picos de tensão e distúrbios na rede elétrica.

Elimina transientes de perturbação refletidas de volta ao sistema da rede de

alimentação. A sua maior vantagem hoje em dia é o aproveitamento de energia, pois

libera um fator de potência próximo a (cosphi = 1) sobre a carga resistiva.

Observações › Em ligação estrela com neutro aterrado, é necessário utilizar um

circuito com 3 fases controladas.

Caso se utilize apenas 2 fases controladas

(L1 - L3) a fase L2 conduz energia via fase / terra deixando a carga ligada

permanentemente.

› Em ligação estrela sem neutro aterrado, não é necessário circuito com 3 fases

controladas podendo ser utilizado um circuito com 2 fases controladas.

› Em ligação triângulo não é necessário um circuito com 3 fases controladas podendo ser

utilizado um circuito

com 2 FASES CONTROLADAS apenas.

› Para aplicação dos conversores estáticos Tiristherm em transformadores:

• Entrar em contato com nossa engenharia para averiguação da viabilidade técnica;.
• Na alimentação do conversor, observar a sequência positiva das fases (L1 L2 L3);
• A carga deve ser desligada com o disparo do tiristor inibido (corrente nula) para evitar

picos de tensão inversos.

• Os transformadores ligados após os tiristores sob forma de carga, quando trifásicos,

devem ter seu primário em ligação estrela não aterrada. O secundário pode ser ligado em

estrela ou triângulo. Os transformadores de carga devem ter uma indução nominal abaixo

de 1,3 TESLA (13.000 Gauss) e possuírem núcleo com grãos orientados

laminados a frio. Os tiristores trifásicos não podem ser ligados à transformadores do tipo

SCOTT.

Ligação Elétrica

Conexões do Comando de Disparo › Sinal de controle: É o sinal

analógico enviado ao comando de

disparo por um CLP, potenciômetro,

ou outro dispositivo de controle. O

sinal varia de 0 a 100% de potência

na carga.

› Inibição: Recurso de de

segurança para bloquear o

funcionamento do conversor.

Bloqueio feito a partir de um

termostato ligado aos terminais de

inibição. Outro dispositivo de

segurança pode ser ligado na

inibição, fazendo série com

termostato.

› Limitação de Corrente: Através de um sinal recebido de um Dispositivo de Valor Médio, poderá

ser feita uma limitação manual da corrente, através de um potenciômetro localizado no comando de

disparo.

› Alimentação: Tanto o comando de disparo, quanto os ventiladores, devem ser alimentados em

110Vac ou 220Vac, conforme prévia especificação. No conversor TH 8021, a alimentação do

ventilador é feita através dos terminais 31 e 32 que saem do próprio comando.

Instalação em Campo Características: Verificar se a tensão da rede, a tensão de alimentação do comando eletrônico, o sinal de controle e a corrente nominal correspondem ao indicado na etiqueta do conversor. Awg: 7(3,66mm) Terminal: Tipo pino Disjuntor: 32A C urva: B. Ventilação do painel: Prever na parte inferior e superior da porta frontal do painel, aberturas de ventilação para a constante troca de ar, afim de melhorar a dissipação do calor. As aberturas de ventilação devem possuir filtros apropriados para reter a poeira em suspensão no ambiente. Nos casos em que a temperatura interna poderá ultrapassar 45ºC recomendamos a instalação de circulação de ar forçada. Disposição no painel: Dispor os componentes no painel de maneira a não impedir a circulação normal ou forçada do ar. O ideal é que a entrada e saída de ar fique pelo menos 10 cm distante de qualquer componente. Com relação ao conversor de potência, recomendamos deixar um espaço livre de 10 cm (no mínimo) em torno dele. Posicionamento: o conversor deve ser montado no fundo de painel, fixado através de parafusos, com o ventilador (quando houver) na parte inferior. Alinhamento: Dispor os conversores num alinhamento horizontal (um a lado do outro e não um acima do outro verticalmente) para evitar que o ar quente que deixa o topo do conversor seja admitido por um outro acima.

Canaletas: Devem ser projetadas de modo a possibilitar uma montagem isolada para cada tipo e intensidade de sinal. O sinal de controle enviado ao conversor nunca deve passar na mesma canaleta com sinais de corrente alternada. Disposição da cablagem: o s cabos de força devem ser montados longe dos cabos de comando e nunca na mesma canaleta. A conexão da carga poderá ser feita através de cabos ou barramentos. Cabos blindados: Os sinais de corrente contínua (mV ou mA), inclusive o sinal de inibição do disparo do tiristor e o sinal de retorno devem ser transmitidos por cabos bipolares com os condutores trançados. Estes cabos devem ser blindados e aterrados em um único ponto próximo aos terminais. Usar sempre fio blindado com isolamento externo. Quando as unidades de disparo são montadas separadamente dos conversores, os cabos de gatilhamento (amarelo = gatilho / vermelho = catodo) devem ser bipolares com os dois condutores trançados e blindados com aterramento em um único ponto. Polarização: Verificar a correta polarização do sinal de controle, e no caso de comandos de disparo montados separadamente observar a polaridade do gatilhamento. Uma inversão do sinal do gatilho com o catodo danifica o tiristor. Observações: ● (^) Os conversores de potência são equipamentos de acionamento e não de seccionamento ou proteção. Para este fim, utilize componentes adequados; ● (^) A proteção dos módulos tiristores (SCR) é feita SOMENTE através de fusíveis ultra-rápidos dimensionados de acordo com a corrente máxima do conversor. É indispensável a utilização dos fusíveis ultra-rápidos.

Vantagens da Utilização do Conversor Estático ● Precisão: Menores oscilações da temperatura programada pelo fato da demanda elétrica ser proporcional a demanda térmica, e portanto, melhora da qualidade do produto tratado. ● Aumento da vida útil das resistências: Mantém a temperatura no valor do set point evitando sobrecargas provocadas pela oscilação da tensão da rede, diminuindo o desgaste das resistências. ● Não apresenta desgaste mecânico: Ao contrário dos contatores, os tiristores são componentes em estado sólido. ● Economia de energia elétrica: com a limitação automática da demanda elétrica, elimina-se sobrecargas de tensão que provocam desperdício de energia.