01. O que é conversor de frequência?
Um conversor de frequência é um dispositivo elétrico que ajusta a frequência de uma fonte de alimentação usando dispositivos semicondutores de potência para ligar e desligar. Ele pode executar diversas funções, incluindo partida suave, regulação da velocidade de conversão de frequência, aumento da precisão operacional, ajuste do fator de potência e fornecimento de proteção contra sobrecorrente, sobretensão e sobrecarga.
02. Quais são as diferenças entre PWM e PAM?
PWM significa Pulse Width Modulation e é uma técnica para ajustar a saída e a forma de onda alterando a largura dos pulsos em um trem de pulsos.
PAM significa Pulse Amplitude Modulation e é um método de ajuste do valor de saída e da forma de onda, alterando a amplitude dos pulsos em um trem de pulsos de acordo com uma lei específica.
03. Qual a diferença entre o modo tensão e o modo corrente?
O circuito principal de um conversor de frequência pode ser classificado em dois tipos:
O conversor de frequência do tipo tensão converte a fonte de tensão CC em CA. O filtro do circuito CC neste tipo de conversor de frequência é um capacitor.
O conversor de frequência em modo de corrente, por outro lado, converte a fonte de corrente CC em CA. O filtro de loop CC neste tipo de conversor de frequência é um indutor.
04. Por que a tensão do conversor de frequência muda proporcionalmente à frequência?
O torque eletromagnético de um motor é gerado pela interação entre a corrente e o fluxo magnético. É fundamental manter a corrente dentro do valor nominal para evitar o superaquecimento do motor.
Se o fluxo magnético diminuir, o torque eletromagnético também diminuirá, levando a uma redução na capacidade de carga do motor.
Como pode ser visto na fórmula E = 4,44KFNΦ, durante a regulação da velocidade de frequência variável, o circuito magnético do motor muda significativamente com a frequência operacional fX, o que pode facilmente causar saturação do circuito magnético, levando a sérias distorções da forma de onda da corrente de excitação e alta corrente de pico.
Para evitar campo magnético fraco e saturação magnética, é importante alterar a frequência e a tensão proporcionalmente, ou seja, controlar a tensão de saída do conversor de frequência enquanto altera a frequência para manter um certo nível de fluxo magnético no motor.
Este modo de controle é comumente usado em conversores de frequência com economia de energia para ventiladores e bombas.
Quando um motor é acionado por uma fonte de alimentação de frequência elétrica, a corrente aumenta à medida que a tensão diminui. Porém, no caso do acionamento por conversor de frequência, se a tensão também diminuir quando a frequência diminuir, a corrente também aumentará?
Quando a frequência diminui (em baixa velocidade), se a mesma potência for mantida (potência constante), a corrente aumentará. Porém, se a condição de um determinado torque for mantida (torque constante), a corrente permanece quase inalterada.
06. Qual a corrente de partida e torque de partida do motor quando utilizado conversor de frequência?
O conversor de frequência é utilizado durante a operação aumentando gradualmente a frequência e a tensão do motor. A corrente de partida é limitada a menos de 150% da corrente nominal (variando de 125% a 200% dependendo dos diferentes modelos).
Em contrapartida, ao partir diretamente com uma fonte de alimentação de frequência industrial, a corrente de partida pode atingir de 6 a 7 vezes a corrente nominal, causando impactos mecânicos e elétricos.
Ao utilizar o acionamento por conversor de frequência, o processo de partida torna-se mais suave, com corrente de partida de 1,2 a 1,5 vezes a corrente nominal e torque de partida de 70% a 120% do torque nominal.
Para conversores de frequência com função de aumento automático de torque, o torque de partida excede 100% e permite partida com carga total.
07. O que significa modo V/f?
À medida que a frequência diminui, a tensão (V) também diminui proporcionalmente. Esta relação entre V e f foi explicada anteriormente na resposta 4.
A relação proporcional entre V e f é pré-determinada com base nas características do motor. Normalmente, diversas opções de características são armazenadas no dispositivo de memória (ROM) do controlador e podem ser selecionadas através de uma chave ou dial.
08. Como muda o torque do motor ao alterar V e f proporcionalmente?
Quando a tensão é reduzida proporcionalmente à diminuição da frequência, o torque de terra gerado em baixa velocidade tende a diminuir à medida que a impedância CA se torna menor e a resistência CC permanece inalterada.
Para obter um determinado torque de partida em baixa frequência, a tensão de saída deve ser aumentada. Essa compensação é conhecida como partida aprimorada.
Isso pode ser alcançado através de vários métodos, incluindo um método automático, selecionando um modo V/f ou ajustando um potenciômetro.
09. O manual diz que a faixa de velocidade é de 60~6Hz, ou seja, 10:1, então não há potência de saída abaixo de 6Hz?
Embora a potência ainda possa ser emitida abaixo de 6 Hz, a frequência mínima utilizável é em torno de 6 Hz, considerando fatores como aumento da temperatura do motor, torque de partida e outras condições. Nesta frequência, o motor pode produzir o torque nominal sem causar problemas significativos de aquecimento.
A frequência de saída real (frequência inicial) do conversor de frequência varia de 0,5 a 3 Hz dependendo do modelo.
10. Para a combinação de General Motors acima de 60 Hz, também é necessário um certo torque. Está tudo bem?
Normalmente, não. Quando a tensão está acima de 60Hz (também existem modos acima de 50Hz), apresenta característica de potência constante, necessitando do mesmo torque em alta velocidade.
11. O que significa circuito aberto?
O dispositivo motorizado utilizado está equipado com um detector de velocidade (PG) que realimenta a velocidade real ao dispositivo de controle para controle, denominado “malha fechada”. Por outro lado, um dispositivo motorizado sem operação PG é chamado de “malha aberta”.
A maioria dos conversores de frequência opera em modo de malha aberta, embora algumas máquinas ofereçam a opção de realimentação PG.
O modo de controle de malha fechada sem sensor de velocidade calcula a velocidade real do motor usando um modelo matemático pré-determinado e fluxo magnético, formando efetivamente um controle de malha fechada com um sensor de velocidade virtual.
12. E se a velocidade real se desviar da velocidade indicada?
Em um sistema de malha aberta, mesmo que o conversor de frequência produza uma frequência específica, a velocidade do motor pode mudar dentro da faixa da taxa de escorregamento nominal (1% a 5%) quando ele estiver funcionando com carga.
Para aplicações que exigem precisão de regulação de alta velocidade e exigem que o motor opere próximo à velocidade especificada mesmo se a carga mudar, um conversor de frequência com função de feedback PG pode ser usado (como um recurso opcional).
13. Se o motor com PG for usado, a precisão da velocidade pode ser melhorada após o feedback?
O conversor de frequência com função de feedback PG melhora a precisão. Entretanto, a precisão da velocidade depende tanto da precisão do PG quanto da resolução da frequência de saída do conversor de frequência.
14. O que significa prevenção de estol?
Se o tempo de aceleração especificado for muito curto e a frequência de saída do conversor de frequência mudar muito mais rapidamente do que a mudança na velocidade (frequência angular elétrica), o conversor de frequência poderá desarmar e parar de funcionar devido a sobrecorrente, conhecido como travamento.
Para evitar travamento e garantir que o motor continue funcionando, é necessário monitorar a corrente e controlar a frequência.
Se a corrente de aceleração se tornar demasiado elevada, a taxa de aceleração deverá ser reduzida em conformidade. O mesmo se aplica durante a desaceleração.
A combinação dessas ações é conhecida como função de estol.
15. Qual é o significado de ter modelos com tempo de aceleração e tempo de desaceleração dados separadamente e com tempo de aceleração e desaceleração dados em conjunto?
A aceleração e a desaceleração podem ser especificadas separadamente. Isto é apropriado para acelerações de curta duração e desacelerações lentas, ou para pequenas máquinas-ferramentas onde o tempo de batida da produção precisa ser estritamente definido.
Entretanto, para transmissões de ventiladores e outras aplicações com longos tempos de aceleração e desaceleração, os tempos de aceleração e desaceleração podem ser especificados juntos.
16. O que é frenagem regenerativa?
Se a frequência de comando do motor diminuir durante a operação, o motor se torna um gerador assíncrono e atua como um freio, conhecido como frenagem regenerativa (elétrica).
17. Você consegue mais força de frenagem?
A energia gerada pelo motor durante a frenagem regenerativa é armazenada no capacitor de filtro do conversor de frequência.
No entanto, a força de frenagem regenerativa de um conversor de frequência geral é limitada a cerca de 10% a 20% do torque nominal devido à relação entre a capacidade do capacitor e a tensão suportável.
Ao utilizar uma unidade de freio opcional, a força de frenagem regenerativa pode ser aumentada de 50% a 100%.
18. Descreva a função de proteção do conversor de frequência?
As funções de proteção podem ser divididas em duas categorias:
(1) Executa automaticamente ações de correção após detectar um estado anormal, como prevenção de bloqueio de sobrecorrente e prevenção de bloqueio de sobretensão de regeneração.
(2) Bloqueia o sinal de controle PWM do dispositivo semicondutor de potência após detectar uma anormalidade, fazendo com que o motor pare automaticamente. Os exemplos incluem corte de sobrecorrente, corte de sobretensão de regeneração, superaquecimento do ventilador de resfriamento do semicondutor e proteção instantânea contra falha de energia.
19. Por que a função de proteção do conversor de frequência atua quando a embreagem é utilizada para conectar a carga?
Quando uma embreagem é usada para conectar a carga, o motor passa repentinamente de um estado sem carga para uma área com alta taxa de escorregamento no momento da conexão. O grande fluxo de corrente resultante faz com que o conversor de frequência desarme devido a sobrecorrente, impedindo a operação.
20. Na mesma fábrica, quando os motores grandes se movem juntos, o conversor de frequência para durante a operação. Por que?
Na partida do motor, fluirá uma corrente de partida proporcional à sua capacidade, causando uma queda de tensão no transformador do lado do estator do motor. Se o motor tiver grande capacidade, esta queda de tensão pode ter um impacto significativo.
Um conversor de frequência conectado ao mesmo transformador pode detectar uma subtensão ou acionar uma parada instantânea. Como resultado, a função de proteção (IPE) pode ser ativada, fazendo com que a operação pare.
21. O que é resolução de conversão de frequência? Qual é o objetivo?
Para conversores de frequência controlados digitalmente, mesmo que o comando de frequência seja um sinal analógico, a frequência de saída é definida em incrementos. A menor unidade desse incremento é chamada de resolução de conversão de frequência, que normalmente é de 0,015 a 0,5 Hz.
Por exemplo, se a resolução for 0,5 Hz, a frequência pode ser alterada em incrementos de 0,5 Hz, como de 23 Hz para 23,5 Hz e 24,0 Hz, fazendo com que o motor também opere em incrementos.
Isso pode criar problemas para aplicações que exigem controle de enrolamento contínuo. Nesses casos, recomenda-se uma resolução de cerca de 0,015 Hz. Com esta resolução, a diferença de um estágio em um motor de 4 estágios é inferior a 1R/min, proporcionando precisão suficiente. Observe que a resolução especificada para alguns modelos pode não corresponder à resolução de saída real.
22. Existe alguma restrição na direção de instalação ao instalar o conversor de frequência?
O efeito de resfriamento do conversor de frequência é considerado no projeto de sua estrutura interna e traseira. A ventilação adequada também depende da orientação da unidade.
Portanto, recomenda-se instalar unidades do tipo painel e unidades montadas na parede verticalmente sempre que possível.
23. É possível colocar o motor diretamente em um conversor de frequência fixa sem partida suave?
É possível dar partida em um motor com frequência muito baixa, mas se a frequência especificada for alta, é semelhante a partir diretamente com uma fonte de alimentação de frequência industrial. Isto resultará em uma grande corrente de partida (6 a 7 vezes a corrente nominal), fazendo com que o conversor de frequência desarme devido à sobrecorrente e impedindo a partida do motor.
24. O que deve ser prestado atenção quando o motor funciona acima de 60Hz?
Os seguintes itens devem ser levados em consideração ao operar acima de 60Hz:
(1) Garantir que as máquinas e dispositivos sejam capazes de operar nesta velocidade, levando em consideração fatores como resistência mecânica, ruído e vibração.
(2) Quando o motor atinge a faixa de potência constante, seu torque de saída deve ser suficiente para manter a operação. Observe que a potência de saída do ventilador, da bomba e de outros eixos aumenta proporcionalmente ao cubo da velocidade, portanto, tome cuidado quando a velocidade aumentar.
(3) Considere o impacto na vida útil do rolamento.
(4) Para motores de capacidade média ou superior, principalmente motores de 2 pólos, é importante consultar o fabricante antes de operar acima de 60Hz.
Ao utilizar um redutor, vários aspectos devem ser levados em consideração, dependendo de sua estrutura e método de lubrificação.
Em estruturas de engrenagens deve ser considerado um limite máximo de 70 a 80Hz.
Ao usar lubrificação com óleo, a operação contínua em baixa velocidade pode causar danos à engrenagem.
25. O conversor de frequência pode ser usado para acionar motor monofásico? Posso usar fonte de alimentação monofásica?
Basicamente, não. Para motores monofásicos com partida do tipo interruptor regulador, o enrolamento auxiliar pode queimar na faixa de regulação de velocidade abaixo do ponto de operação.
Para partida de capacitor ou modo de operação de capacitor, podem ocorrer explosões de capacitores.
A fonte de alimentação para conversores de frequência é normalmente trifásica, mas para pequenas capacidades, a fonte de alimentação monofásica também pode ser usada.
26. Quanta energia o próprio conversor de frequência consome?
A eficiência de um conversor de frequência depende de vários fatores, incluindo modelo, estado operacional e frequência de uso. É difícil fornecer uma resposta definitiva.
Porém, estima-se que a eficiência dos conversores de frequência operando abaixo de 60 Hz seja de aproximadamente 94% a 96%. Isso pode ser usado como base para calcular perdas.
É importante observar que o consumo de energia pode ser maior quando se considera a perda durante a frenagem.
Projetar um painel de operação eficaz também é crucial e deve receber muita atenção.
27. Por que não pode operar continuamente em toda a área de 6 ~ 60Hz?
Geralmente o motor é resfriado por um ventilador externo instalado no eixo ou por pás no anel final do rotor.
Se a velocidade for reduzida, o efeito de resfriamento também diminuirá, tornando-o incapaz de suportar o mesmo nível de calor que suportaria durante a operação em alta velocidade.
Para evitar isso, é necessário reduzir o torque da carga em baixa velocidade, usar um conversor de frequência de alta capacidade em combinação com o motor ou escolher um motor especial projetado para operação em baixa velocidade.
28. O que deve ser observado ao utilizar o motor com freio?
A fonte de alimentação para o circuito de excitação do freio deve ser retirada do lado de entrada do conversor de frequência.
Se o freio for acionado enquanto o conversor de frequência ainda estiver emitindo energia, isso poderá resultar em um corte de sobrecorrente.
Para evitar isso, é importante garantir que o freio seja acionado somente depois que o conversor de frequência parar de fornecer energia.
29. Se você deseja usar um conversor de frequência para acionar um motor com capacitor para melhorar o fator de potência, mas o motor não se move, explique o motivo.
Em relação ao impacto do capacitor do conversor de frequência no fator de potência efetivo após a remoção do conversor de frequência, devem ser tomadas medidas para melhorar o fator de potência causado pela corrente que flui para o capacitor do conversor de frequência.
30. Qual é a vida útil do conversor de frequência?
Embora o conversor de frequência seja um dispositivo estático, ele também inclui componentes consumíveis, como capacitores de filtro e ventiladores de resfriamento.
Com manutenção adequada, espera-se que esses componentes tenham uma vida útil de mais de 10 anos.
31. Há uma ventoinha de resfriamento escondida no conversor de frequência. Qual é a direção do vento? O que acontece se o ventilador quebrar?
Para modelos de pequena capacidade com ou sem ventiladores:
Para modelos com ventiladores, o ar flui de baixo para cima, por isso é importante não colocar nenhum equipamento mecânico que possa obstruir a sucção e exaustão nas partes superior e inferior do local onde o conversor de frequência está instalado.
Além disso, também é importante evitar colocar componentes sensíveis ao calor acima do conversor de frequência.
No caso de falha do ventilador, o conversor de frequência é protegido pela detecção de parada do ventilador elétrico ou pela detecção de superaquecimento do ventilador de resfriamento.
32. O capacitor de filtro é um consumível, então como avaliar sua vida útil?
Para o capacitor usado como capacitor de filtro, sua capacidade eletrostática diminui gradualmente com o tempo.
Recomenda-se medir regularmente a capacidade eletrostática e avaliar sua vida útil com base se atingiu 85% da capacidade nominal do produto.
33. Existe alguma restrição na direção de instalação ao instalar o conversor de frequência?
Normalmente, o capacitor deve ser armazenado em um recipiente em forma de disco.
Contudo, os recipientes totalmente fechados em forma de disco podem ser bastante grandes, ocupar uma quantidade significativa de espaço e são relativamente caros.
Para resolver esses problemas, as seguintes medidas podem ser tomadas:
(1) O projeto do disco deve levar em consideração os requisitos de dissipação de calor do dispositivo;
(2) Aletas de alumínio e um refrigerante com aletas podem ser usados para aumentar a área de resfriamento.
34. Qual é a função do reator DC do conversor de frequência?
Para reduzir a interferência harmônica de alta ordem na corrente de entrada e melhorar o fator de potência da fonte de alimentação de entrada.
35. Qual é a função do filtro senoidal conectado ao conversor de frequência?
O filtro senoidal permite que o conversor de frequência funcione com um cabo de motor longo e também é apropriado para circuitos que incluem um transformador intermediário entre o conversor de frequência e o motor.
36. Qual é o valor da resistência do potenciômetro fornecido do conversor de frequência?
O valor da resistência do potenciômetro fornecido com o conversor de frequência está normalmente na faixa de 1K Ω a 10K Ω.
37. Quais são os modos de interferência do conversor de frequência e como lidar com eles?
- Modos de comunicação:
(1) Interferência de radiação;
(2) Interferência conduzida.
- Medidas anti-interferência:
Para sinais de interferência transmitidos através de radiação, eles podem ser efetivamente reduzidos roteando e protegendo adequadamente a fonte da radiação e a linha perturbada.
Os sinais de interferência transmitidos através da linha podem ser resolvidos adicionando filtros, reatores ou anéis magnéticos no lado de entrada e saída do conversor de frequência.
Os métodos e precauções específicos para reduzir a interferência são os seguintes:
(1) As linhas de sinal e energia devem ser cruzadas ou agrupadas verticalmente.
(2) Evite conectar fios feitos de metais diferentes entre si.
(3) A camada de blindagem deve ser devidamente aterrada e o aterramento deve ser contínuo e confiável em toda a sua extensão.
(4) Um cabo blindado de par trançado deve ser usado em circuitos de sinal.
(5) O ponto de aterramento da camada de blindagem deve estar o mais distante possível do conversor de frequência e separado do ponto de aterramento do conversor de frequência.
(6) Um anel magnético pode ser usado na linha de alimentação de entrada e na linha de saída do conversor de frequência.
O método específico para usar um anel magnético é o seguinte: A linha de entrada pode ser enrolada quatro vezes na mesma direção, enquanto a linha de saída pode ser enrolada três vezes na mesma direção.
É importante manter o anel magnético o mais próximo possível do conversor de frequência durante o enrolamento.
(7) Além disso, para evitar interferências, podem ser implementadas blindagens e outras medidas anti-interferência para equipamentos e instrumentos perturbados.
38. Se você deseja aumentar a velocidade da correia transportadora original e operar em 80Hz, como escolher a capacidade do conversor de frequência?
A potência consumida pela correia transportadora é diretamente proporcional à sua velocidade.
Portanto, se desejar operar em 80Hz, a potência do conversor de frequência e do motor deve ser aumentada proporcionalmente, o que significa um aumento de 60% em relação à capacidade de 50Hz. Isto significa que a capacidade do conversor de frequência e do motor deve ser aumentada em 60%.
39. Qual a diferença entre PWM e VVC+?
No controle VVC (tensão e frequência variáveis), o circuito de controle utiliza um modelo matemático para calcular a excitação ideal do motor em resposta às mudanças na carga do motor e compensa a carga de acordo.
Além disso, o circuito de controle incorpora um método PWM síncrono de 60° implementado em um ASIC (Circuito Integrado de Aplicação Específica) que determina o tempo de comutação ideal para os dispositivos semicondutores inversores (IGBTs).
40. Por que o conversor de frequência não pode ser usado como fonte de alimentação de conversão de frequência?
O circuito geral de uma fonte de alimentação de frequência variável é composto por componentes como corrente constante CA e filtros CA, resultando em tensão de saída de onda senoidal pura e formas de onda de corrente que se assemelham muito à fonte de alimentação CA ideal.
É capaz de gerar tensão e frequência de rede para qualquer país do mundo.
Por outro lado, o conversor de frequência é composto por componentes como corrente constante CA (onda de modulação) e outros circuitos. O nome padrão para este dispositivo é regulador de frequência variável.
Entretanto, a forma de onda da tensão de saída do conversor de frequência é uma onda quadrada de pulso com numerosos componentes harmônicos. A tensão e a frequência mudam proporcionalmente ao mesmo tempo e não podem ser ajustadas de forma independente, tornando-as inadequadas para uso como fonte de alimentação.
Normalmente é usado apenas para regular a velocidade de um motor assíncrono trifásico.
