apostila - conversores de frequência - (senai-mg)

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SERVIO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIALCENTRO TECNOLGICO DE ELETROELETRNICACSAR RODRIGUES

CENATEC

CONVERSORES DE FREQNCIA

Rua Santo Agostinho 1717 - Horto - Belo Horizonte - MG - CEP 31035-490 Tel.: (031) 482-5582 - FAX (031) 482-5580 email: cetel@fiemg.com.br - home page: www.senai-mg.org.br/cetel 1

Conversores de freqncia1 O motor assncrono................................................................................................4 1.1 Princpio de funcionamento ................................................................................4 1.2 Motor com rotor em gaiola de esquilo.................................................................5 1.3 Motor com rotor bobinado (motor de anis) ........................................................5 1.4 Circuito equivalente do motor assncrono...........................................................5 2 Equaes da mquina assncrona .........................................................................6 2.1 Fora eletromotriz e corrente induzida................................................................6 2.2 Conjugado eletromagntico................................................................................7 3 Caracterstica conjugado velocidade...................................................................7 4 Caracterstica corrente velocidade ......................................................................8 5 Regies de operao de uma mquina assncrona................................................8 6 Regulao da velocidade do motor assncrono por variao de freqncia ...........9 7 Conversores estticos de freqncia ...................................................................10 8 Conversores de freqncia com modulao por largura de pulsos ......................10 9 Constituio bsica do controlador eletrnico ......................................................11 9.1 Microcontrolador...............................................................................................11 9.2 Memrias (EPROM . EEPROM . RAM) ............................................................12 9.3 Entrada e sada de dados no conversor de freqncia.....................................12 10 Funcionamento do conversor de freqncia ........................................................13 11 Modulao Por largura de pulsos senoidal...........................................................14 12 Controle escalar...................................................................................................15 13 Controle vetorial...................................................................................................16 13.1 Vantagens do conversor com controle vetorial:.............................................16 14 Caractersticas e funes bsicas dos conversores de freqncia.......................16 14.1 Parmetros comuns......................................................................................16 14.1.1 Seleo da referncia de freqncia......................................................16 14.1.2 Freqncia mnima ................................................................................17 14.1.3 Freqncia mxima ...............................................................................17 14.1.4 Tempo de acelerao ............................................................................17 14.1.5 Tempo de desacelerao.......................................................................17 14.1.6 Corrente limite para sobrecarga.............................................................17 14.1.7 Caracterstica V / F ................................................................................17 14.1.8 Reforo ( boost ) da tenso de partida ...................................................17 14.1.9 Compensao do escorregamento ........................................................17 14.1.10 Freqncia de chaveamento..................................................................17 14.1.11 Rejeio de freqncias criticas.............................................................18 14.1.12 Rampa "S" .............................................................................................18 15 Algumas funes especiais dos conversores de freqncia.................................19 15.1 Ciclo automtico ...........................................................................................19 15.2 Multi-speed ...................................................................................................19 15.3 Partida com o motor girando ( flying start )....................................................19 15.4 Frenagem reosttica .....................................................................................19 15.5 Frenagem por corrente contnua ...................................................................20 16 Regulador PID superposto tipo proporcional, integral e derivativo .......................21 16.1 Introduo.....................................................................................................21 16.2 Circuitos de regulao ..................................................................................21 16.2.1 Sistema de Controle em Malha Fechada ...............................................21 16.3 Realimentao de velocidade por tacogerador de pulsos .............................22 17 Observaes e consideraes importantes..........................................................22 18 Aplicao de conversores de freqncia..............................................................24 18.1 Introduo.....................................................................................................24 19 Tipos de conjugados resistentes ..........................................................................24 19.1 Conjugado constante (x = 0) .........................................................................24 2

19.2 Conjugado linear (x=1)..................................................................................25 Conjugado quadrtico (x=2) ....................................................................................25 19.4 Conjugado hiperblico (x=1) .........................................................................26 19.5 Conjugados no definidos.............................................................................26 20 Critrios de aplicao...........................................................................................27 20.1 Operao abaixo da rotao nominal............................................................27 20.2 Motores autoventilados .................................................................................28 20.3 Motores com ventilao independente..........................................................29 20.4 Operao acima da rotao nominal.............................................................29 20.5 Operao em ambientes com temperatura elevada (T > 40 C) ...................30 Operao em regies de altitude elevada (ALT. > 1000 m) .....................................30 20.7 Consideraes sobre acionamentos multimotores ........................................31 20.7.1 Sistema de acionamento monoconversor ..............................................31 20.7.2 Sistema de acionamento multiconversores ............................................32 20.8 Consideraes sobre acionamento de motor monofsico .............................32 21 Efeito dos harmnicos na rede.............................................................................33 21.1 Fator de potncia e fator de deslocamento ...................................................33 Utilizao de reatncia de rede ...............................................................................34 21.3 Utilizao de filtro de rdio freqncia ..........................................................35 21.4 Correo do fator de potncia.......................................................................36 21.4.1 Cuidados para a Instalao de bancos de capacitores na presena de harmnicos ..........................................................................................................36 21.4.2 Efeitos dos harmnicos sobre capacitores .............................................36 21.4.3 Sobretenses decorrentes de harmnicos .............................................36 21.4.4 Soluo para o problema de ressonncia ..............................................37 22 Aplicaes tpicas ................................................................................................37 22.1 Consideraes gerais ...................................................................................37 22.2 Bombas ........................................................................................................37 22.2.1 Bombas dinmicas ou turbobombas ......................................................37 22.2.2 Bombas de deslocamento positivo ou volumtricas ...............................38 22.3 Ventiladores..................................................................................................38 22.4 Sistemas de refrigerao e ar condicionado .................................................38 22.5 Torno de superfcie / laminador desfolhador .................................................38 22.6 Sistemas de transporte .................................................................................39 22.7 Extrusoras.....................................................................................................40 22.8 Trefilas..........................................................................................................40 22.9 Misturadores .................................................................................................40 22.10 Sistemas de elevao ...................................................................................40 22.11 Bobinadores e desbobinadores.....................................................................41 22.12 Fresadoras...............................................................