Os Inversores de Frequência

Inversores de frequência

Trabalho apresentado à disciplina de Qualidade de Energia 2017.1

Introdução

• O motor de indução trifásico é o motor mais utilizado nos processos industriais em geral devido à vários fatores, dentre eles:

• Baixo custo

• Baixa manutenção

• Eficiência alta

• Relação potência x peso x dimensões

Introdução

• Para variar a velocidade do motor, podemos empregar os seguintes métodos:

• Caixas de redução

• Polias com correias

• Sistemas de fricção

• Motores CC

Introdução

• Esses métodos apresentam baixo rendimento e muitas vezes, a seleção ad velocidade é discreta.

• Com o avanço da eletrônica de potência e microeletrônica, foi desenvolvido o inversor de frequência, que produz tensão alternada com frequência variável.

Princípio de funcionamento

• O inversor de frequência é composto por três etapas distintas: Retificador, filtro e inversor

Etapa retificadora

• Composta por pontes retificadoras trifásicas de diodo, retificam a onda alternada e a transforma em contínua.

Etapa de filtragem

• Composta por capacitores eletrolíticos, sua principal função é diminuir as ondulações na tensão retificada e garantir o fornecimento de tensão CC para a etapa seguinte.

• Também tem a função de troca de potência reativa com o motor.

Etapa inversora

• Nessa etapa, a tensão CC é transformada em corrente alternada de frequência variável.

• Os semicondutores que compõe o inversor (IGBTs) conseguem chavear o sinal CC, através de técnicas de modulação por largura de pulso (PWM), onde controlam o tempo de ligamento e desligamento desses transistores, fazendo o valor médio da corrente variar e sintetizando a onda senoidal que será aplicada ao motor

• O processo é supervisionado e gerenciado por microncontroladores, fazendo com que o processo se desenvolva dentro das características desejadas.

Etapa inversora

• Os pulsos do PWM aplicados à uma carga indutiva, geram uma forma de onda senoidal

Conversor DC/AC

• Para análise, considera-se um circuito monofásico

Conversão DC/AC

• O circuito de controle liga os transistores T1 e T4, deixando T2 e T3 desligados.

• A corrente circula de A para B

Conversão DC/AC

• O circuito de controle liga os transistores T3 e T2, deixando T1 e T4 desligados.

• A corrente circula de B para A

Conversão DC/AC

• Ao inverter o sentido da corrente, a tensão no motor passa a ser alternada, mesmo estando conectada a uma fonte DC. Caso aumentemos a frequência de chaveamento dos IGBTs, aumentamos a velocidade de rotação do motor e vice-versa

Conversão DC/AC

• Trazendo pra circuitos trifásicos, a lógica de controle precisa distribuir os pulsos de disparo por 6 IGBTs, de modo a formar uma tensão de saída alternada defasada de 120º uma da outra.

• Como temos 6 transistores e devemos ligar 3 a 3, temos 8 combinações possíveis, porém apenas 6 são válidas.

Curva V/f

• Além de alterar a velocidade, o inversor de frequência deve manter o torque constante;

• Para que isso seja verdade, a razão V/f deve ser constante.

• Essa razão permanece constante até atingirmos a tensão nominal do motor

Curva T/f

• O torque permanece constante até a frequência nominal;

• Acima dessa frequência, determinamos uma área chamada de “região de enfraquecimento de campo”, onde o torque começa a diminuir.

Curva P/f

• A potência de saída do inversor segue a curva V/f

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