Projetando um Sistema Robusto de Drive de Frequência Variável (VFD) para Desempenho Ótimo

Drives de Frequência Variável (VFDs) se tornaram lentamente a norma industrial para controlar a saída de motores CA trifásicos. Variando a tensão e frequência, VFDs alcançam controle suave e confiável do torque e velocidade do motor. De aplicações de controle de movimento a sistemas de ventilação a manufatura pesada, VFDs se tornaram um elemento essencial no cenário industrial.

No entanto, a eficiência geral dos VFDs é altamente dependente de sua instalação e da qualidade do equipamento usado durante o processo de projeto. O motor, os cabos e quaisquer outros dispositivos conectados devem ser completamente compatíveis com as especificações do drive a ser instalado.

Como VFDs Funcionam?

VFDs são essenciais da tecnologia de estado sólido, e convertem tensão de linha CA trifásica em forma de onda PWM senoidal, através da qual frequência e tensão podem ser variadas. Internamente, VFDs são compostos por:

• Conversor CA-para-CC
• Barramento CC para filtrar saída do retificador
• Inversor CC-para-CA

O inversor é responsável por um fluxo suave de tensão e frequência variáveis de saída, que então acionariam o motor. Para garantir controle centralizado, um microprocessador é instalado no VFD, governando a operação geral e parâmetros.

Pré-requisitos

Antes que um VFD possa ser integrado ao seu sistema, você deve fazer a si mesmo algumas perguntas para garantir que selecione um drive das especificações certas:

Quais serão as demandas de torque das cargas?

• VFDs têm capacidade de sobrecorrente limitada, então unidades pesadas requereriam uma unidade suficientemente superdimensionada.

Quantos motores o drive controlará?

• As correntes de pico de todos os motores devem ser calculadas para preparar o pior cenário.

A aplicação exigirá variação instantânea de velocidade?

• Superdimensionar o drive pode ser necessário baseado neste requisito.

O motor terá que lidar com problemas como superaquecimento?

• Um problema comum em aplicações de torque constante, velocidade reduzida.

O fornecimento de energia permanecerá constante?

• Várias unidades industriais usam shedding de carga para conservar energia, então se este for o caso, um drive com capacidade de backup teria que ser selecionado.

Gabinetes externos são necessários?

• Isso dependeria das condições às quais o drive é exposto. Muita poeira, água ou outros produtos químicos podem interromper seriamente as capacidades de um VFD.

Seleção de Cabo

Incompatibilidade de impedância cabo-motor pode causar ondas refletidas em VFDs, efetivamente dobrando o nível de tensão, o que pode resultar em cabos e componentes danificados. A solução preferida é o uso de Isolamento de Cabo XLPE, que pode suportar tais ondas refletidas, comparado a PVC, que são perigosos em tais aplicações. O uso de tais cabos também tem outros benefícios para o sistema VFD, como capacitância reduzida, que pode melhorar a vida do motor. A propriedade de isolamento térmico também garante que o calor gerado por perdas de coroa não afete outros equipamentos ou leve a perigos como derretimento de isolamento ou incêndios.

Além disso, um cabo VFD irradia ruído, que é proporcional à quantidade de corrente elétrica variando dentro dele. À medida que o comprimento do cabo cresce, o ruído também cresce, e portanto blindagem adequada de tal cabo é necessária. Se não retificado, o ruído irradiado pode causar problemas como acoplamento capacitivo entre enrolamentos do motor e quadro, afetando dispositivos próximos como termopares, codificadores, bem como sinais de comunicação de baixo nível.

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