WEG-Guia-de-Aplicação-de-Inversores-de-Frequencia, Notas de estudo de Cultura

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GUIA DE

APLICAÇÃO DE

INVERSORES DE

FREQÜÊNCIA

GUIA DE

APLICAÇÃO DE

INVERSORES DE

FREQÜÊNCIA

WEG AUTOMAÇÃO

www.weg.com.br

2ª EDIÇÃO

AUTORIA AUTORIA AUTORIA AUTORIA AUTORIA

AUTORIA:

“Este ‘Guia de Inversores de

Freqüência’ foi escrito pelos M. Engo.

José M. Mascheroni (coordenação do

trabalho e criação dos capítulos 2, 4, 6 e

8), M. Engo. Marcos Lichtblau e Enga.

Denise Gerardi (capítulo 7 e o Anexo 1),

todos integrantes da ISA Engenharia

Ltda. – Florianópolis / SC.

Os capítulos 1, 3 e 5 foram

escritos utilizando-se materiais

fornecidos pela Weg e revisados pelo

coordenador.

Coube à Weg a criação do capítulo

9, Anexos 2 e 3, como também a revisão

técnica do mesmo.”

5.1 Parâmetros de leitura ________________________ 64 5.2 Parâmetros de regulação_____________________ 65

• Rampas de aceleração / desaceleração _______ 65
• Curva U/F ajustável ________________________ 67 5.3 Parâmetros de configuração __________________ 68
• Frenagem ________________________________ 68
• Injeção de corrente contínua ________________ 70
• Rampa de desaceleração e frenagem reostática 70
• Rejeição de freqüências críticas _____________ 71
• Partida com motor girando (flying start) ______ 72
• Compensação do escorregamento ___________ 73 5.4 Parâmetros do motor ________________________ 74 5.5 Parâmetros das funções especiais _____________ 74
• Ciclo automático __________________________ 74
• Controle de processos com inversores de freqüência _________________________________ 75

6.1 Sensores de posição e velocidade _____________ 80 6.2 Medição de velocidade ______________________ 82 6.2.1 Algoritmo de estimação de freqüência ___ 83 6.2.2 Algoritmo de estimação do período ______ 83 6.2.3 Algoritmo de estimação simultânea de período e freqüência ___________________ 84 6.3 Ruídos ____________________________________ 84 6.4 Sincronização de velocidade _________________ 85

7.1 Introdução, definições, fundamentos e princípios __________________________________ 89 7.1.1 Definições ___________________________ 89 7.1.2 Relações básicas ______________________ 90 7.2 O que a carga requer? _______________________ 94 7.2.1 Tipos de cargas _______________________ 94 7.2.2 O pico de carga _______________________ 96 7.2.3 Estimando cargas _____________________ 97 7.3 Seleção de acionamentos (motor/inversor) _____ 98 7.3.1 Operação abaixo da rotação nominal ____ 98

• Motor autoventilado _________________ 98
• Motor com ventilação independente ___ 100 7.3.2 Operação acima da rotação nominal ___ 101 7.3.3 Casos especiais ______________________ 102
• Efeito da temperatura ambiente ______ 102
• Efeito da altitude ___________________ 103 7.4 Aplicações típicas _________________________ 104
• Bombas centrífugas e ventiladores __________ 104
• Extrusoras _______________________________ 107
• Bobinadores/desbobinadores _______________ 108

PARÂMETROS DO

INVERSOR DE

FREQÜÊNCIA

COMANDO E CONTROLE

DE VELOCIDADE EM

MOTORES DE INDUÇÃO

ACIONADOS POR

INVERSORES DE

FREQÜÊNCIA

APLICAÇÃO DE

ACIONAMENTOS COM

MOTORES DE INDUÇÃO

E INVERSORES DE

FREQÜÊNCIA

LINHA DE INVERSORES

DE FREQÜÊNCIA WEG 8 INSTALAÇÃO DE INVERSORES DE

• 8.1 Rede de alimentação elétrica ________________
• 8.2 Fusíveis __________________________________
• 8.3 Condicionamento da rede de alimentação _____
• 8.4 Interferência eletromagnética (EMI) __________
• 8.5 Cabos ___________________________________
• 8.6 Aterramento ______________________________
• 8.7 Dispositivos de saída _______________________
• 8.8 Instalação em painéis – princípios básicos ____
• 9.1 Introdução _______________________________
• 9.2 Inversor de freqüência CFW-10 ______________
  • • Principais aplicações / Benefícios ___________
  • • Tabela de especificações ___________________
  • • Codificação ______________________________
  • • Características técnicas ___________________
• 9.3 Inversor de freqüência CFW-08 ______________
  • • Principais aplicações / Benefícios ___________
  • • Tabela de especificações ___________________
  • • Modelos e acessórios opcionais ____________
  • • Interface homem-máquina remota __________
  • • Superdrive_______________________________
  • • Codificação ______________________________
  • • Características técnicas ___________________
  • • Recursos / Funções especiais _______________
• 9.4 Inversor de freqüência CFW-09 ______________
  • • Vectrue Technology ® _____________________
  • • Optimal Braking ® _______________________
  • • Vantagens adicionais _____________________
  • • Aplicações ______________________________
  • • Interface homem-máquina _________________
  • • Funções do teclado _______________________
  • • Superdrive_______________________________
  • • Redes de comunicação “FieldBus” __________
  • • Configurações com barramentos CC (link DC) _
  • • Acessórios e periféricos ____________________
  • • Características técnicas ___________________
  • • Tabela de especificações ___________________
  • • Codificação ______________________________
  • • Dimensões e peso ________________________
  • • Inversor de freqüência CFW09 Shark ________

INTRODUÇÃO

1.1 Sistemas de velocidade variável

1.2 Sistemas de variação de velocidade

tradicionais 1.2.1 Variadores mecânicos
Variador de polias cônicas e correia
Variador com polias e corrente
Variador com discos de fricção 1.2.2 Variadores hidráulicos
Motor hidráulico
Variador hidrocinético 1.2.3 Variadores eletromagnéticos - Embreagens eletromagnéticas

primeiro dispositivo de conversão de energia elétrica para energia mecânica. Para a obtenção de velocidade variável o sistema necessitava de um segundo dispositivo de conversão de energia que utilizava componentes mecânicos, hidráulicos ou elétricos. Com a disponibilidade no mercado dos semicondutores a partir dos anos 60 este quadro mudou completamente. Mas foi mesmo na década do 80 que, com o desenvolvimento de semicondutores de potência com excelentes características de desempenho e confiabilidade, foi possível a implementação de sistemas de variação de velocidade eletrônicos. O dispositivo de conversão de energia elétrica para mecânica continuou sendo o motor de indução mas agora sem a utilização de dispositivos secundários mecânicos, hidráulicos ou elétricos. Em muitos casos a eficiência das instalações equipadas com estes novos dispositivos chegou a ser duplicada quando comparada com os sistemas antigos. Estes sistemas de variação continua de velocidade eletrônicos proporcionam, entre outras, as seguintes vantagens:

Economia de energia
Melhoramento do desempenho de máquinas e equipamentos, devido a adaptação da velocidade a os requisitos do processo
Elimina o pico de corrente na partida do motor
Reduz a freqüência de manutenção dos equipamentos
Etc.

Estes novos dispositivos eletrônicos para variação de velocidade de motores de indução são conhecidos como Inversores de Freqüência. Trataremos neste guia de descrever o funcionamento e aplicações dos inversores de freqüência. Com este Guia, a WEG não tem a pretensão de esgotar o assunto, pois ele se renova a cada dia que passa. Temos como objetivo maior fornecermos maiores conhecimentos em comando e proteção de motores elétricos de indução utilizando-se inversores de freqüência. A aplicação de motores de indução tem se regido historicamente pelas características descritas na placa de identificação do motor.

INTRODUÇÃO

1

Placa de Identificação(mercado brasileiro)

Placa de Identificação Placa de Identificação(mercado americano)

(mercado latino)

Exemplo:

Figura 1.

INTRODUÇÃO

1

• Bobinadeiras  compensação da variação de diâmetro da bobina.

Os sistemas de variação de velocidade tradicionais empregavam motores de indução como dispositivo primário de conversão de energia. Como sabemos estes motores quando alimentados diretamente da rede de distribuição de energia elétrica possuem uma característica de velocidade constante. É assim que para se obter velocidade variável eram necessários adicionalmente outros dispositivos, que podem ser:

• Variadores mecânicos
• Variadores hidráulicos
• Variadores eletromagnéticos

Os primeiros sistemas utilizados para se obter uma velocidade diferente das velocidades que eram possíveis utilizando motores de indução foram os sistemas mecânicos, pois são os de maior simplicidade de construção e baixo custo.

Variador com polias cônicas e correia Cada uma das polias cônicas é constituída de dois pratos cônicos, montados um de frente para o outro, sobre um eixo ranhurado, que podem se aproximar ou se afastar. O prato de uma das polias é acionado pelo dispositivo de variação, e o prato da outra é pressionado por uma mola. O fluxo de força é transmitido por fricção entre os discos das polias e a correia, que tem uma seção transversal trapezoidal. A faixa de variação de velocidade máxima é de 1: neste tipo de variador.

Figura 1.2 - Variador com polias cônicas e correia

1.2.1 Variadores Mecânicos

INTRODUÇÃO

1

Variador com polias cônicas e corrente Idem ao anterior, somente com uma corrente ao invés de correia.

Variador com discos de fricção Nos variadores com discos de fricção o fluxo de força é transmitido por fricção entre um par de discos, construídos com materiais de grande resistência à pressão superficial e ao desgaste, e de alto coeficiente de atrito. A pressão de contato necessária para transmitir a potência entre o eixo de entrada e o eixo de saída se auto-regula em função do torque transmitido. Um dispositivo de variação desloca um dos discos, variando a relação de transmissão. A faixa de variação de velocidade máxima neste tipo de variador é de 1:5.

Motor Hidráulico Este método permite variação contínua de velocidade. O motor hidráulico de deslocamento positivo é projetado e desenvolvido para converter a potência hidráulica de um fluído em potência mecânica. Esta conversão é feita através de um dispositivo de engrenagens planetárias ou através de acionamento de pistões com controle efetuado por válvulas e que permite se obter as seguintes características:

 Baixa rotação (5 a 500 rpm aproximadamente)  Elevado torque  Permite rotação nos dois sentidos  Motores de baixa potência  Baixo custo

Para o acionamento dos motores hidráulicos é necessário que se tenha um sistema hidráulico a

1.2.2 Variadores Hidráulicos

Figura 1.3 - Variadores com discos de fricção

INTRODUÇÃO

1

 A rotação máxima de saída é sempre a nominal do motor, nunca além desta;  Aqui também o motor sempre estará girando na rotação nominal, independente da rotação desejada no eixo de saída. Isto proporciona um consumo inadequado (desperdício de energia), quando se opera em rotações abaixo da rotação nominal;  rendimento deste tipo de acionamento é muito baixo, pois apresenta perdas por aquecimento e ruído;  As manutenções preventivas e corretivas são freqüentes, pois existem muitas partes girantes as quais necessitam de ajustes constantes e substituições periódicas.

Tabela Comparativa dos Sistemas de Variação de Velocidade Tradicionais

Polias Variadoras Hidráulico Eletromecânico Faixa de variação de velocidade pequena (1 a 4 máx.) grande média Limite de potência baixo elevado Eficiência baixa baixa baixa Custo baixo elevado baixo Pontos fortes partida suave Pontos fracos Escorregamento Vazamentos Manutenção difícil Manutenção difícil

INTRODUÇÃO

1

COMO FUNCIONA UM MOTOR DE INDUÇÃO

2.1 Princípios básicos de funcionamento

2.2 Análise de funcionamento

2.3 Curvas características do motor de

indução 2.3.1 Torque x velocidade 2.3.2 Corrente x velocidade

2.4 Potência e perdas

2.5 Características de temperatura - classes

de isolamento térmico

2.6 Tempo de rotor bloqueado