25/11/2011
O que são os Drives CA - Inversores de Frequencia?
Os inversores de freqüência, também conhecidos como conversores de freqüência, são dispositivos eletrônicos que convertem a tensão da rede alternada senoidal, em tensão contínua de amplitude e freqüência constantes e finalmente converte esta última, numa tensão de amplitude e freqüência variáveis.
A denominação Inversor ou Conversor é bastante controversa, sendo que alguns fabricantes utilizam Inversor e outros Conversor. Inerentemente ao projeto básico de um Conversor de Freqüência, teremos na entrada o bloco retificador, o circuito intermediário composto de um banco de capacitores eletrolíticos e circuitos de filtragem de alta freqüência e finalmente o bloco inversor, ou seja, o inversor na verdade é um bloco composto de transistores IGBT, dentro do conversor. Na indústria, entretanto, ambos os termos são imediatamente reconhecidos, fazendo alusão ao equipamento eletrônico de potência que controla a velocidade ou torque de motores elétricos.
Eles são usados em motores elétricos de indução trifásicos para substituir os rústicos sistemas de variação de velocidades mecânicos, tais como polias e variadores hidráulicos, bem como os custosos motores de corrente contínua pelo conjunto motor assíncrono e inversor, mais barato, de manutenção mais simples e reposição profusa.
Os conversores de freqüência costumam também atuar como dispositivos de proteção para os mais variados problemas de rede elétrica que se pode ocorrer, como descompensação entre fases, sobrecarga, queda de tensão, etc.
Normalmente, os conversores são montados em painéis elétricos, sendo um dispositivo utilizado em larga escala na automação industrial. Podem trabalhar em interfaces com computadores, centrais de comando, e conduzir, simultaneamente, dezenas de motores, dependendo do porte e tecnologia do dispositivo.
Os conversores costumam ser dimensionados mais precisamente, pela corrente do motor. O dimensionamento pela potência do motor pode também ser feito, entretanto, a corrente é a principal grandeza elétrica limitante no dimensionamento. Importante também notar outros aspectos da aplicação, durante o dimensionamento, como por exemplo, demanda de torque (constante ou quadrático), precisão de controle, partidas e frenagens bruscas ou em intervalos curtos ou muito longos, regime de trabalho, filtros EMC/RFI para compatibilidade eletromagnética, indutores CA para redução de harmônicas proteção do retificador, e outros aspectos particulares de cada aplicação.
Os conversores de Freqüência têm uma vasta aplicação na indústria de máquinas e processos em geral. Com a capacidade inerente de variar a velocidade de motores elétricos trifásicos de Corrente Alternada, permitem aos projetistas, desenvolver máquinas que sem os mesmos, seriam praticamente impossíveis de serem fabricadas.
Os conversores de Freqüência de última geração, não somente controlam a velocidade do eixo de motores elétricos trifásicos de corrente alternada, como também, controlam outros parâmetros inerentes ao motor elétrico, sendo que um deles é o controle de Torque.
Através da funcionalidade que os microprocessadores trouxeram, os conversores de Freqüência hoje, são dotados de poderosas CPUs ou placas de controle microprocessadas, que possibilitam uma infindável variedade de métodos de controle, expandindo e flexibilizando o uso dos mesmos. A Vacon conseguiu implementar sua própria estratégia de controle, de modo a obter domínio total sobre o comportamento do eixo do motor elétrico, permitindo em muitos casos que motores elétricos trifásicos de corrente alternada, substituírem Servo Motores em muitas aplicações. Os benefícios são diversos, como redução no custo de desenvolvimento, custo dos sistemas de acionamento, custo de manutenção.
Muitos conversores hoje, são dotados de opcionais que permitem implementar técnicas de controle de movimento, manipulação de vários eixos de acionamento, Posicionamento e Sincronismo de Velocidade ou Sincronismo de Posição.
Modernas técnicas de chaveamento da forma de onda de tensão e também da freqüência aplicada sobre o estator do motor elétrico, permitem o controle com excelente precisão, sobre o eixo do motor. Uma das técnicas mais conhecidas é o PWM ou "Pulse Width Modulation". Tais técnicas são sempre aliadas ao modelamento matemático preciso do motor elétrico. Os conversores de última geração fazem medições precisas e estimativas dos parâmetros elétricos do motor, de modo a obter os dados necessários para o modelamento e conseqüente controle preciso do motor.
Os Conversores de Freqüência, por serem dispositivos dotados comumente de uma ponte retificadora trifásica a diodos, ou seja, tratam-se de cargas não lineares, geram harmônicas. Os fabricantes de Conversores de Freqüência disponibilizam filtros de harmônicas, alguns já integrados ao produto, outros opcionais. Existem várias técnicas para filtragem de harmônicas, que vão desde as mais simples e menos custosas, como indutores na barra DC ou indutores nas entradas do conversor, antes da ponte retificadora, passando pelos retificadores de 12 ou 18 diodos ou pulsos, utilizando transformadores defasadores até chegar aos filtros ativos ou retificadores a IGBT, para diminuição ou até mesmo eliminação das harmônicas tanto de corrente quanto de tensão elétrica.
Devido a tecnologia de desenvolvimento de semicondutores e técnicas inovadoras de refrigeração, alguns equipamentos já são comercializados, com total segurança e garantia de operação, utilizando refrigeração a água. Isso faz com que algumas potências s consegue uma redução de até 70% do tamanho do equipamento quando comparado com um de mesma potência porém com refrigeração a ar.
