O que é um inversor de frequência?
Um inversor de frequência variável (VFD) é um dispositivo de controle eletrônico usado para fornecer controle de velocidade ajustável para motores CA e CC. Os tipos mais comuns de motores CA são motores de indução CA ou motores assíncronos. Os benefícios de usar um VFD são economia de energia para aplicações de ventiladores e bombas HVAC, torque do motor e controle de velocidade aprimorados em aplicações industriais e proteção aprimorada do motor.
Tamanhos de motor para operação VFD:
Os acionamentos de frequência variável podem operar motores que variam de ¼ de potência a 120 volts monofásicos a 20.000 quilowatts a 11.000 volts trifásicos. Os motores industriais são tipicamente trifásicos, e a voltagem mais comum nos EUA é 480 V. Outras voltagens comuns são 230, 2300 e 4160 V. O motor é projetado para operar em uma variedade de voltagens, dependendo dos polos do motor.
Os motores são projetados para funcionar em uma velocidade constante dependendo do número de polos no motor. A frequência da voltagem fornecida ao motor determina a velocidade do motor. Essa velocidade é uma função da frequência aplicada multiplicada por 120 dividida pelo número de polos por fase.
Como um VFD altera a velocidade de um motor:
Os VFDs controlam os motores variando a frequência entre 0 e 60 ciclos ou Hertz por segundo. Eles também podem alterar frequências fora da banda padrão 0-60 Hz até 600 Hz. Uma vez acima de 600 Hz, a aplicação é tipicamente um motor de fuso de alta velocidade. Uma vez acima de 600 Hz, a aplicação é tipicamente um motor de fuso de alta velocidade. O VFD varia a frequência de entrada ajustando a frequência de saída da onda senoidal CA para o motor. Para fazer isso, o VFD tem quatro componentes principais:
- A seção retificadora ou conversora de diodo converte a tensão de linha CA de 60 Hz em tensão CC por meio de um retificador de diodo.
- A seção do barramento CC armazena a tensão CA convertida em um capacitor. Para uma entrada de 480 V CA, a tensão de pico no barramento CC trifásico pode ser 648 V CC (= 480 V x Sq. Rt. √1,82).
- A seção do inversor ou IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) converte a tensão CC armazenada em uma forma de onda senoidal CA analógica chamada modulação por largura de pulso para simular uma forma de onda CA. A forma de onda modulada por largura de pulso tem uma amplitude (altura), que é a tensão máxima de entrada, geralmente 480 volts, e um ciclo de trabalho (largura). O número de ciclos de trabalho por segundo é a frequência em Hertz, e a taxa na qual o IGBT liga e desliga é a frequência portadora. As frequências portadoras variam de 2.000 Hz a 15.000 Hz. Frequências portadoras mais altas produzem melhores formas de onda. Imagine um interruptor de luz na parede que permite que a tensão e a corrente alimentem uma lâmpada. A tensão e a corrente fluem para a lâmpada a uma taxa de 60 ciclos por segundo. Qualquer oscilação de luz é rápida demais para ser detectada a olho nu.
- A seção de controle VFD determina a tensão e a frequência ou número de ciclo de trabalho enviado ao motor. O motor usa uma forma de onda modulada por largura de pulso para controlar a velocidade do motor.
A evolução dos acionamentos de frequência variável
Os VFDs evoluíram ao longo do tempo, mas a funcionalidade básica permanece. Eles são usados em muitas aplicações e ajudam as indústrias a evoluir. Com o aumento atual em IIoT e manufatura inteligente, os VFDs se tornarão integrais para a melhoria de processos e fornecerão dados significativos para ajudar os fabricantes a se tornarem líderes em suas indústrias.