Conversor de frequência

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Os conversores de frequência, também conhecidos como inversores de frequência, são dispositivos elétricos que convertem a potência da rede alternada senoidal, em potência contínua e finalmente convertem esta última, em uma tensão de amplitude e período 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 Frequência, teremos na entrada o bloco retificador, o circuito intermediário composto de um banco de capacitores eletrolíticos e circuitos de filtragem de alta frequência 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 frequência costumam também atuar como dispositivos de proteção para os mais variados problemas de rede elétrica que se pode ocorrer, como desbalanceamento 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 feita, 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, e outros aspectos particulares de cada aplicação. Dentre os diversos fabricantes deste produto, temos uma vasta coleção de catálogos e normas, que devem sempre ser consultados.

Quando o acionamento elétrico não exige variação da velocidade do motor, querendo-se apenas uma partida mais suave, de forma que limite-se a corrente de partida evitando assim quedas de tensão da rede de alimentação, costuma-se utilizar soft-starters.

Os conversores de frequência tem 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 a aos projetistas, desenvolver máquinas que sem os mesmos, seriam praticamente impossíveis de serem fabricadas.

Os conversores de frequência 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 frequência 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. Cada fabricante consegue 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 frequência 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 consequente controle preciso do motor.

Os Conversores de Frequência, por serem dispositivos dotados comumente de uma ponte retificadora trifásica a diodos, ou seja, trata-se de cargas não lineares, geram harmônicas. Os fabricantes de conversores de frequência 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.

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