Automação Elétrica Industrial <ul><li>Automação e Controle de Processos </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira
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Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) Prof.Eng. Alex Ferreira Perguntas  ?
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Automação conversor de frequencia- eng alex ferreira - 2008

  1. 1. Automação Elétrica Industrial <ul><li>Automação e Controle de Processos </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira
  2. 2. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Módulo (Conversores de Freqüência) </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira
  3. 3. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Módulo (Conversores de Freqüência) </li></ul><ul><li>Noções sobre Motores </li></ul><ul><li>Funcionamento dos inversores </li></ul><ul><li>Tipos de Inversores </li></ul><ul><li>Parametrização básica. </li></ul><ul><li>Ligação/ start-up . </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira
  4. 4. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Introdução </li></ul><ul><li>Na aplicação dos inversores de freqüência o motor de indução, ao contrário do que acontece quando ligado diretamente à rede de distribuição de energia elétrica, é alimentado com freqüência e tensão variável. Isto possibilita, como veremos, obter velocidade variável no eixo do próprio motor. </li></ul><ul><li>É muito importante, assim, conhecer e entender o funcionamento destes sistemas (motor + inversor) para prevenir erros de aplicação que poderiam acabar com os benefícios que estes dispositivos proporcionam. </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira
  5. 5. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Lembrando Antigos conceitos </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira
  6. 6. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Lembrando Antigos conceitos </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira
  7. 7. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Lembrando Antigos conceitos </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira
  8. 8. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Lembrando Antigos conceitos </li></ul><ul><li>Um bobinado polifásico, igual ao mostrado na figura , alimentado por um sistema de tensões trifásico produzirá um campo magnético girante </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira
  9. 9. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Lembrando Antigos conceitos </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira Como o motor gira???
  10. 10. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Lembrando Antigos conceitos </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira Motor gaiola de esquilo ou rotor em curto-circuito
  11. 11. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) Prof.Eng. Alex Ferreira Lembrando Antigos conceitos Velocidade Síncrona
  12. 12. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Lembrando Antigos conceitos </li></ul><ul><li>Torque [Kgm]= força [Kg] x distância [m] </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira Torque ou Conjugado
  13. 13. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Lembrando Antigos conceitos </li></ul><ul><li>Escorregamento </li></ul><ul><li>Escorregamento = velocidade síncrona – velocidade do rotor </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira
  14. 14. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Lembrando Antigos conceitos </li></ul><ul><li>Rotação nominal </li></ul><ul><li>É a rotação real na ponta do eixo, medida em RPM. </li></ul><ul><li>Rotação nominal = rotação sincrona – escorregamento </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira
  15. 15. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Lembrando Antigos conceitos </li></ul><ul><li>Tempo de rotor bloqueado </li></ul><ul><li>O máximo tempo que o motor pode suportar bloqueado, sem danificar, é chamado tempo de rotor bloqueado </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira
  16. 16. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Lembrando Antigos conceitos </li></ul><ul><li>Classe de isolamento </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira
  17. 17. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Lembrando Antigos conceitos </li></ul><ul><li>Regime de serviço </li></ul><ul><li>Grau de regularidade da carga que o motor é submetido. Os motores normais são projetados para regime contínuo (S1). </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira
  18. 18. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Lembrando Antigos conceitos </li></ul><ul><li>Fator de serviço </li></ul><ul><li>É o fator que aplicado à potência nominal, indica a sobrecarga permissível que pode ser aplicada continuamente ao motor, sob condições específicas. </li></ul><ul><li>Ex.: F.S. = 1,15 – neste caso o motor suporta continuamente uma sobrecarga de 15% acima de sua potência nominal. </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira
  19. 19. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Lembrando Antigos conceitos </li></ul><ul><li>Fator de Potência </li></ul><ul><li>O fator de potência é a relação entre a potência ativa e a potência reativa. </li></ul><ul><li>Cos Φ = P (potência ativa) / S (potência reativa) </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira
  20. 20. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Lembrando Antigos conceitos </li></ul><ul><li>Potência e perdas (rendimento) </li></ul><ul><li>É identificado pela letra grega Ƞ </li></ul><ul><li>* perdas no enrolamento estatórico (perdas no cobre); </li></ul><ul><li>* perdas no rotor; </li></ul><ul><li>* perdas por atrito e ventilação; </li></ul><ul><li>* perdas magnéticas no núcleo (perdas no ferro); </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira
  21. 21. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Inversores de freqüência (História) </li></ul><ul><li>Na década do 80 que, com o desenvolvimento de semicondutores de potência com excelentes características de desempenho e confiabilidade, foi possível a implementação de sistemas de variação de velocidade eletrônicos. </li></ul><ul><li>Estes novos dispositivos eletrônicos para variação de velocidade de motores de indução ficaram conhecidos como Inversores de Freqüência . </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira
  22. 22. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Inversores de freqüência (História) </li></ul><ul><li>Vantagens: </li></ul><ul><li>Economia de energia; </li></ul><ul><li>Melhoramento do desempenho de máquinas e equipamentos, devido a adaptação da velocidade a os requisitos do processo; </li></ul><ul><li>Elimina o pico de corrente na partida do motor; </li></ul><ul><li>Reduz a freqüência de manutenção dos equipamentos; </li></ul><ul><li>Etc. </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira
  23. 23. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Inversores de freqüência </li></ul><ul><li>Como funciona o inversor de freqüência. </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira
  24. 24. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Inversores de freqüência </li></ul><ul><li>Como funciona o inversor de freqüência. (PWM) </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira Os inversores de freqüência modernos utilizam para a combinação de abertura e fechamento das chaves uma estratégia chamada de “PWM” (Pulse Width Modulation) ou “Modulação por Largura de Pulsos”. Esta estratégia permite a geração de ondas senoidais de freqüên cia variável com resolução de até 0,01Hz.
  25. 25. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Inversores de freqüência </li></ul><ul><li>Como funciona o inversor de freqüência. (PWM) </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira A figura mostra o padrão de chaveamento da tensão e a corrente resultante numa fase do motor, quando utilizada a técnica PWM para comando dos transistores de potência.
  26. 26. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Inversores de freqüência </li></ul><ul><li>Tipos de Inversores em função do controle </li></ul><ul><li>1 - Escalar (v/f) </li></ul><ul><li>2 - Vetorial </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira
  27. 27. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Inversores de freqüência (Escalar) </li></ul><ul><li>O funcionamento dos inversores de freqüência com controle escalar está baseado numa estratégia de comando chamada “V/F constante”, que mantém o torque do motor constante, igual ao nominal, para qualquer velocidade de funcionamento do motor. </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira
  28. 28. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Inversores de freqüência (Escalar) </li></ul><ul><li>L é uma constante do motor e para freqüências acima de 30Hz podemos desprezar o valor de R, sendo assim a corrente de campo seria : </li></ul><ul><li>Então : I = V/F </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira
  29. 29. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Inversores de freqüência (Escalar) </li></ul><ul><li>Problemas do controle v/f </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira A freqüência acima dos 60Hz é conhecida como região de enfraquecimento de campo. Com conseqüente perda de torque.
  30. 30. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Inversores de freqüência (Escalar) </li></ul><ul><li>Problemas do controle v/f </li></ul><ul><li>Para freqüências abaixo de 30Hz o termo correspondente a resistência R do estator, que foi desprezado anteriormente, começa a ter influência no cálculo da corrente. É assim que, de para baixas freqüências, mantendo-se a proporcionalidade entre a freqüência e a tensão, a corrente e conseqüentemente o torque do motor diminuem bastante. Para que isto seja evitado, a tensão do estator em baixas freqüências deve ser aumentada, através de um método chamado de compensação I x R. </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira
  31. 31. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Inversores de freqüência (Vetorial) </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira Em aplicações onde se faz necessária uma alta performance dinâmica, respostas rápidas e alta precisão de regulação de velocidade, o motor elétrico deverá fornecer essencialmente um controle preciso de torque para uma faixa extensa de condições de operação
  32. 32. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Inversores de freqüência (Vetorial) </li></ul><ul><li>Os inversores vetoriais recebem este nome devido a que: </li></ul><ul><li>1. A corrente que circula no bobinado estatórico de um motor de indução pode ser separada em duas componentes: Id, ou corrente de magnetização (produtora de FLUXO) e Iq ou o corrente produtora de TORQUE </li></ul><ul><li>2. A corrente total é a soma vetorial destas duas componentes </li></ul><ul><li>3. O torque produzido no motor é proporcional ao “produto vetorial” das duas componentes </li></ul><ul><li>4. A qualidade com a qual estas componentes são identificadas e controladas define o nível de desempenho do inversor. </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira
  33. 33. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Inversores de freqüência (Vetorial) </li></ul><ul><li>Funcionamento </li></ul><ul><li>No inversor v/f a referência de velocidade é usada como sinal para gerar os parâmetros tensão/freqüência variável e disparar os transistores de potência. Já o inversor vetorial calcula a corrente necessária para produzir o torque requerido pela máquina, calculando a corrente do estator e a corrente de magnetização. </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira
  34. 34. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Inversores de freqüência (Vetorial) </li></ul><ul><li>Vantagens do Inversor com Controle Vetorial: </li></ul><ul><li>- Elevada precisão de regulação de velocidade; </li></ul><ul><li>- Alta performance dinâmica; </li></ul><ul><li>- Controle de torque linear para aplicações de posição ou de tração; </li></ul><ul><li>- Operação suave em baixa velocidade e sem oscilações de torque, mesmo com variação de carga. </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira
  35. 35. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Inversores de freqüência (Vetorial) </li></ul><ul><li>Tipos de inversores vetoriais </li></ul><ul><li>O inversor com realimentação por encoder é capaz de controlar a velocidade e o torque no motor, pois calcula as duas componentes da corrente do motor. Este tipo de inversores conseguem excelentes características de regulação e resposta dinâmica. </li></ul><ul><li>O inversor “sensorless” tem um grau de desempenho menor que o anterior, mas é superior ao inversor v/f . </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira
  36. 36. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Inversores de freqüência (Vetorial) </li></ul><ul><li>Outras considerações na utilização de inversores </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira - A curva característica “corrente x velocidade” e “torque x velocidade” do motor de indução mostra que a partir do valor de torque equivalente a 150% do nominal as duas curvas apresentam o mesmo comportamento. Isto significa que torque e velocidade tem um comportamento linear com a corrente.
  37. 37. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Inversores de freqüência (Vetorial) </li></ul><ul><li>Outras considerações na utilização de inversores </li></ul><ul><li>É interessante observar que diminuindo a freqüência pela metade a velocidade síncrona também cai a metade, mas a velocidade do motor não, pois sempre tem uma diferença constante equivalente ao escorregamento. </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira
  38. 38. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Inversores de freqüência (Vetorial) </li></ul><ul><li>Outras considerações na utilização de inversores </li></ul><ul><li>Outra característica importante do acionamento de motores com inversores de freqüência é que a corrente de partida é praticamente da ordem da corrente nominal, e que alimentando o motor a partir de 3 ou 4Hz podemos obter no rotor um torque de 150 % do nominal, suficiente para acionar qualquer carga acoplada ao motor.  </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira
  39. 39. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Movitrac 31c – Inversor de freqüencia escalar da SEW </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira
  40. 40. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Movitrac 31c – Ligação de força. </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira
  41. 41. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Movitrac 31c – Ligação de comando . </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira
  42. 42. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Movitrac 31c – Descrição dos bornes de ligação. </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira
  43. 43. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Movitrac 31c – Menu de programação resumido. </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira
  44. 44. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Movitrac 31c – Mensagens de erro. </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira
  45. 45. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) Prof.Eng. Alex Ferreira Perguntas ?
  46. 46. Automação Elétrica Industrial Curso de automação (Módulos Básico e Avançado) <ul><li>Obrigado por sua participação. </li></ul><ul><li>[email_address] </li></ul>Prof.Eng. Alex Ferreira

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