Inversor de frequência: saiba mais sobre o assunto!
25/11/2019 Atualizado em 19/03/2021
Inversor de frequência: aprenda o que é e como aplicá-lo na sua indústria
O inversor de frequência é responsável por controlar a tensão que é fornecida ao motor, variando sua potência e velocidade. Em outras palavras, um inversor é basicamente um controlador responsável por reduzir ou aumentar a velocidade do motor.
Além disso, ele visa controlar a velocidade de rotação dos motores elétricos trifásicos ao controlar a frequência que chega pela rede elétrica. Por esse motivo, os motores conectados diretamente na rede permanecem com velocidade constante.
Quer saber mais sobre o inversor de frequência? Vamos mostrar neste artigo sua função detalhamento e como aplicá-lo na indústria. Acompanhe!
Na indústria, existem diversos equipamentos que necessitam de um trabalho em conjunto.
Em meio a um conjunto de máquinas, uma depende da outra para um bom trabalho. Uma bomba centrífuga, por exemplo, depende de uma grande fonte geradora de energia que, para ser controlada, tem o inversor de frequência integrado a ela.
Portanto, os motores com inversor de frequência, dependendo de características da aplicação, tendem a funcionar melhor por conta da eficiência energética, além da possibilidade de terem a sua vida útil aumentada ao evitar os picos de corrente na partida do motor. Tanto em grandes quanto em pequenas empresas, o dispositivo é usado e pode ser facilmente encontrado no mercado, disponível em diferentes modelos.
Os motores com um sistema inversor de frequência apresentam certas características alteradas em relação àqueles que não têm. Confira agora quais são elas.
Os motores com inversor de frequência apresentam um ruído de relativa intensidade, pois o conteúdo harmônico presente na alimentação da tensão chega no motor pelo inversor, emitindo o ruído magnético.
A vibração é outra característica afetada pelos inversores. Ela aumenta quando se trabalha com uma frequência baixa de chaveamento.
O rendimento dos motores também sofre melhora com o aumento da frequência de chaveamento que o inversor proporciona. Contudo, o rendimento do inversor fica mais baixo com o aumento de frequência.
Princípio do funcionamento do inversor de frequência
O princípio de funcionamento se baseia no campo magnético girante. Ele surge quando um sistema de alimentação de corrente alterada se aplica em polos que estão defasados entre si em 120°. Como resultado, surge o campo magnético por meio do defasamento. Aqui, a velocidade do motor trifásico de rotação está ligada diretamente à velocidade que é proporcionada pelo campo magnético girante.
Essa velocidade recebe o nome de velocidade síncrona por conta da quantidade de polos do motor, que é característica construtiva, e em decorrência da frequência da rede em que está ligado. Em função disso, podemos concluir que a velocidade relacionada ao motor trifásico se torna proporcional à frequência de rede.
De maneira matemática: velocidade síncrona (Ns) em RPM resulta no produto de 120 vezes a frequência em Hz(f) dividido em polos do motor (p). A partir dessa fórmula apresentada, é possível alternar frequentemente a velocidade com a qual o motor vai trabalhar.
Existem diversos aspectos positivos em utilizar esse equipamento. Por meio dele, é possível aumentar o nível de produção e manter o controle da potência das máquinas, reduzindo custos e aumentando a quantidade de produtos.
Uma grande vantagem desse sistema é a redução do pico de corrente na partida do motor. Enquanto uma partida direta necessita de até 7 vezes a corrente elétrica nominal de um motor para ligá-lo, o inversor consegue limitar essa corrente para até 1,5 vezes o valor da corrente elétrica nominal.
Como consequência, a partida dos motores que contam com um inversor de frequência é muito mais suave, o que evita danos mecânicos recorrentes e aumenta a vida útil dos equipamentos.
Os motores elétricos representam cerca de 65% do consumo energético das indústrias, e a otimização desses equipamentos por meio da instalação de inversores de frequência pode diminuir até 70% dessa despesa. Além disso, a utilização de inversores melhora a qualidade dos produtos e reduz os custos de produção.
Outra grande vantagem da sua utilização na indústria é poder controlar a velocidade dos motores elétricos trifásicos.
Confira abaixo os benefícios mais relevantes que o aparelho traz à indústria. São eles:
aplicação da automação dos processos industriais;
possibilidade de um controle simplificado dos motores elétricos;
aumento da vida útil dos motores elétricos e sistemas mecânicos ligados a ele;
partidas extremamente bruscas são evitadas;
excelência em regular a pressão e vazão nos casos de bombas ou compressores;
possibilidade de substituir variadores mecânicos e eletromagnéticos em determinadas aplicações.
Sobre esse último ponto, leia nosso artigo sobre qual a melhor opção entre acoplamento hidráulico, acoplamento magnético ou inversor de frequência.
Automação dos processos das indústrias
Entre as principais vantagens do uso de inversor de frequência, está a possibilidade de programar eventos automáticos muito além de controlar a velocidade de motores. Por exemplo, as funções de temporização costumam ser bastante usadas em climatizadores evaporativos e permitem a configuração diretamente no inversor.
Eliminação de outros sistemas para comportar a partida do motor
Vale reforçar que boa parte da energia elétrica usada na indústria se direciona à alimentação dos motores. Por esse motivo, conseguimos enxergar a importância de dimensioná-los corretamente os motores e diminuir da melhor maneira possível a potência consumida ao otimizar os meio de controle e de processo no geral. Sem contar que, em muitas situações, o controle de velocidade do motor tende a aumentar muito a eficiência energética da máquina e garantir uma boa dose de energia elétrica.
Entenda a modulação por largura de pulso (PWM)
A modulação por largura de pulso, que vem do termo Pulse-Width Modulation (PWM) em inglês, surgiu no mercado como solução na busca por um sistema mais eficiente e de custo baixo para substituir os reostatos usados anteriormente.
Na prática, essa técnica consegue substituir outras técnicas semelhantes no controle de potência, como a técnica on-off, modulações de frequência e outras que usam resistores variáveis em série. É bastante simples compreender como o PWM funciona. Basta imaginar uma chave de liga e desliga de um circuito.
No momento em que a chave está ativa, toda a passagem de potência é realizada e aplicada na carga de maneira completa. Se estiver desligada, os valores de potência não conseguem alcançar a carga. Dessa forma, se o tempo que a chave ficar desligada e ligada for controlado com minúcia, o valor de potência que chega até a carga será igualmente controlado.
Como escolher o inversor de frequência
Para escolher o inversor de frequência para cada caso, é preciso ter em mente qual será a sua aplicação. Veja quais são os principais aspectos que devem ser considerados nesse momento.
Esse é um dos principais pontos no dimensionamento correto do inversor, pois existem motores com potências idênticas, mas com diferentes correntes nominais. Essa informação pode ser checada na placa com os dados do motor.
Grande parte da energia utilizada na indústria é destinada para alimentar os motores. Por esse motivo, é importante dimensionar corretamente os motores e inversores para reduzir a potência consumida e otimizar a utilização da eletricidade.
Carga a ser acionada pelo motor
A corrente de partida que o equipamento exige é sempre mais alta que a nominal, que pode ultrapassar os limites de corrente. Por isso, o correto é dimensionar o sistema para a carga, pois quando o valor de corrente permitida pelo fabricante é ultrapassado, o inversor irá desarmar para proteger o motor.
Existem, basicamente, dois tipos de inversores: os escalares e os vetoriais. Os escalares são mais utilizados, pois podem servir para muitas aplicações diferentes. Já os vetoriais são utilizados em mecanismos mais complexos e que exigem maior precisão, como elevadores, e são mais caros que os escalares.
Dependendo da aplicação do inversor de frequência, ele pode precisar de outras funções além do controle de velocidade do motor. Algumas situações exigem a utilização de relés, temporizadores e outros comandos específicos. Isso acontece nos inversores para climatizadores, por exemplo, que acionam um ventilador e uma bomba e permitem controlar o swing, o dreno e outros recursos do aparelho.
Como você viu ao longo deste conteúdo, falamos sobre o inversor de frequência e suas funcionalidades para a indústria. Além de ser uma ótima maneira de economizar com o consumo de energia elétrica, o aparelho é responsável por um controle do maquinário industrial produzindo, consequentemente, menos barulhos, falhas e simplificando o trabalho dos motores.
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