A1 aulateste 110417, Notas de aula de Engenharia Elétrica

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Características dos

motores de indução

acionados por

inversor de frequência.

M Á QUINA S EL ÉTRICA S IV

Introdução motores de indução acionados por inversor de frequência. ü O acionamento de motores elétricos de indução por inversores estáticos de frequência é uma solução relativamente nova, porém, já amplamente utilizada na indústria. Assim sendo, muito ainda há por ser feito/estudado/compreendido em tais aplicações e percebe-se, com o avanço na área, a necessidade de provisão de orientação técnica específica concernente ao assunto por parte dos fabricantes de motores e inversores, para que tais aplicações sejam efetivamente vantajosas em termos de eficiência energética e atrativas em termos de custo. ü Uma vez conhecidas as bases dos acionamentos eletrônicos de velocidade variável, é analisado o comportamento do sistema de potência como um todo, por meio da compreensão das interações entre as várias partes que o compõem (rede – inversor – motor – carga), decorrentes da variação eletrônica da velocidade do motor de indução.

Características dos inversores de frequência PWM. vO diagrama a seguir ilustra as etapas descritas da pagina anterior.

Modos de controle dos inversores de frequência PWM. ØBasicamente existem dois tipos de controle dos inversores eletrônicos: o escalar e o vetorial. v Controle Escalar üBaseia-se no conceito original do inversor de frequência: impõe no motor uma determinada tensão/frequência, visando manter a relação V/f constante, ou seja, o motor trabalha com fluxo aproximadamente constante. üÉ aplicado quando não há necessidade de respostas rápidas a comandos de torque e velocidade e é particularmente interessante quando há conexão de múltiplos motores a um único inversor.

Interação entre rede e inversor - Harmônicas. vO sistema (motor + inversor de frequência) é visto pela fonte de alimentação como uma carga não linear, cuja corrente possui harmônicas (componentes de frequências múltiplas da frequência da rede). De forma geral, considera-se que o reti cador produz harmônicas características de ordem h = np± 1 no lado CA, ou seja, na rede (p é o número de pulsos do inversor e n =1,2,3). Assim, no caso da ponte reti cadora com 6 diodos ( 6 pulsos), as principais harmônicas geradas são a 5 a e a 7 a , cujas amplitudes podem variar de 10 % a 40 % da fundamental dependendo da impedância de rede. Já para 12 pulsos ( 12 diodos) as harmônicas mais expressivas são a 11 a e a 13 a. As harmônicas superiores geralmente possuem menor amplitude e são mais fáceis de ltrar. Os inversores WEG de baixa tensão normais (Standard), assim como a maioria dos inversores de outros fabricantes, são de 6 pulsos.

Tratativas para Harmonicas. v Reatância de rede / indutor no link DC üAs correntes harmônicas, que circulam pelas impedâncias da rede de alimentação e dependem dos valores das impedâncias presentes no circuito de entrada/saída do reti cador, provocam quedas de tensão harmônicas, distorcendo a tensão de alimentação do próprio inversor ou de outros equipamentos ligados à rede. Essas distorções harmônicas de corrente e tensão podem ocasionar um baixo fator de potência, além de aumentar as perdas elétricas nas instalações com sobreaquecimento de componentes tais como cabos, transformadores, motores, bancos de capacitores, etc.

Considerações normativas sobre as harmônicas na saída do inversor. vNão existe normalização quanto aos valores limites de distorção harmônica de tensão e corrente. No entanto, as normas consideram o aumento das perdas do motor devido ao uso de inversor. üA IEC 60034 - 25 ilustra o aumento das perdas do motor devido à alimentação PWM com a figura abaixo:

Perdas no Motor. v Perdas causadas pela frequência fundamental üA - perdas Joule no estator üB - perdas Joule no rotor üC - perdas no ferro üD - perdas suplementares üE - perdas por atrito v Perdas causadas pelas harmônicas üF - perdas Joule no estator üG - perdas Joule no rotor üH - perdas no ferro üI - perdas suplementares üJ - perdas de comutação Ø Motor 75 cv (55 kW) – 6 polos – 400 V – 50 Hz