Motores de indução alimentados por inversores de frequência PWM
Inversores de Frequência Maximiliano Battassini Alex Marqueller Costa
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Inversores de Frequência
Maximiliano BattassiniAlex Marqueller Costa
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Dedicação exclusiva • Maximiliano e Alex
Apoio Técnico - Engenharia• Paulo Silva• Leandro• Tiago• Robson• Daniel
Equipe Interna
Apoio Técnico - Tecnologia da Informação• Mário Machado
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Motores – Variação de Velocidade
PROPORCIONAL
Frequência RPM
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O que é um Inversor de Frequência?Equipamento para variar / controlar a velocidade e / ou o torque do motortrifásico
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Blocos Básicos• IHM (Interface Homem Máquina): interação com o usuário. Display, teclas, etc.
• I/Os (Input/Output): Entradas e saídas digitais e analógicas. Chaves, sensores, atuadores, etc.
• Comunicação em Rede: Diversos protocolos
• CPU (Unidade Central de Processamento): Controla o sistema e armazena o programa
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Estágio de Potência
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PWM (Pulse Width Modulation) – Modulação por Largura de PulsoPWM – Como funciona
+V
+V
-V
-V
Tempo
Tempo
Tensão
Tensão
Corrente(Fluxo magnético)
Corrente(Fluxo magnético)
60Hz60Hz
30Hz30HzO inversor de
frequência controla totalmente os
pulsos de tensão que alimentam o
motor. Dessa maneira, controla a frequência e o nível
de tensão que motor irá receber.
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Tipos de ControleEscalarVaria a relação V/F de acordo com valores pré definidos (programados)
VetorialNão seguem uma curva V/F pré definida. A tensão e a frequência são controladas independentemente,de maneira a controlar diretamente otorque no eixo do motor
V
FFn
VnIr
IL
Im
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Controle EscalarÉ o método de controle mais simples. Atualmente utilizado somente em aplicações de múltiplos motores
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i
Sinal de Realimentaç
ão (Feedback)
Vetorial Malha Aberta (Sensorless)
Controle VetorialVetorial Malha
Fechada
i
Mais avançado que o escalar, proporciona melhor precisão de controle e programação simples.
Utilizado em aplicações de menor exigência, como bombas, ventiladores, etc.
O sinal de realimentação proporciona um controle ultra preciso.
Utilizado em aplicações de alta exigência e confiabilidade, como elevação de cargas, automação avançada, etc.
Obs.: O controle vetorial não pode ser utilizado com múltiplos motores
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Commander SK - Uso Geral
SimplesCompactoVersátilLinha exclusiva da Vogespara todo o Brasil
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Potência
200
110/120
200/240
380/480
500/575
600/690
Commander SK - Potências
1/3
1,5
40
1/2
3
150 17525
Tens
ão
Entrada 110V / 1ØSaída 220V / 3Ø
Entrada 1Ø / Saída 3Ø
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Principais Características• Simples programação• Dispositivo de cópia removível - Smart Stick• 400 parâmetros para máxima flexibilidade• Expansível para comunicações Fieldbus, I/Os e
opção de CLP - Logic Stick• Controle V/Hz (padrão) e vetorial de malha
aberta de alta performance• Larga faixa de potência – até 200HP em 460V
Commander SK - Versátil e Econômico
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Dimensionado de duas maneiras diferentes, dependendo da aplicação:
Commander SK - Dupla Especificação
• Sobrecarga Normal – 110% de corrente: até 215 segundosAplicações de torque variável e exijam baixa sobrecarga, com bombas, ventiladores, etc.
• Sobrecarga Pesada – 150% de corrente: até 60 segundosAplicações que exigem torque constante ou alta capacidade de sobrecarga. Como guindastes, elevadores, etc.
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Commander SK - Dimensões
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Benefícios• Soluções de ótima relação
custo/benefício devido a flexibilidade e escalabilidade do inversor
• Instalação fácil e rápida programação
Características• Diversos Opcionais
– Comunicação– I/0s– CLP– IHMs
• Montagem em trilho DIN: tamanhos A e B
• Cabeamento fácil• 10 principais parâmetros na
tampa do inversor
Commander SK - Características e Benefícios
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Commander SK - Montagem
Montagem em trilho DIN até 2CV (tamanhos A e B)
Furos de encaixe no topo
Furos vazados na base
Montagem em painelTodos os tamanhosOU
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Commander SK - Filtro EMC Interno
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Identificação clara e em relevo
Commander SK - Terminais de Potência
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Commander SK - Terminais de ControleRelé de Status
Terminais de Controle Conexão
mola
• Terminais mola– Para conexão rápida
• 2 Entradas analógicas– 0 a 10V, 4 a 20mA
• 1 Saída analógica– 0 a 10V
• 4 Entradas digitais– Enable/Reset– Run Forward– Run Reverse– Local/Remote
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Identificação dasconexões de
controleEspecificação dos cabos de controlee de potência
Identificação da comunicação serial
Commander SK - Terminais de Controle
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Commander SKCommander SK- Comunicação Serial- Comunicação Serial
RJ45 – Modbus RTU (RS485) para
comunicações simples
Modbus RTU• Comunicação Modbus RTU (RS485), 2 vias
vem de fábrica
• Permite comunicação serial com:
- Um CLP central, ou IHM, ou um sistema
supervisório
- Programas em um PC / laptop usados
para programação avançada dos
inversores
• Taxa de transmissão de até 38.400 bits/seg
• Conector RJ45 padrão
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Commander SK
Conceitos Básicos de Operação
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Programação Fácil e Rápida
Parâmetros básicos
listados aqui
Commander SK - Conceitos Básicos
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Commander SK - Teclado e Display 5 teclas
• Mode – permite a modificação de parâmetros
• Up e Down – para fazer alterações• Start – liga o motor• Stop/Reset – pára o motor e
reinicializa em caso de falha/proteção
Se necessário, o controle horário/anti-horário pode ser feito via entrada digital ou através de uma IHM remota
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• Nível 1 – L1– Pr 01 ao Pr 10
• Nível 2 – L2– Pr 01 ao Pr 70
• Nível 3 – L3– Pr 01 ao Pr 95
• Loc– Código de
bloqueio de segurança
Acesso somente aos parâmetros que você precisar. Restrito a
pessoas não autorizadas
Commander SK - Níveis de Acesso
Nível 0
Nível 1Par 0
-
Par 10
Nível 2Par 11
-
Par 70
Nível 3Par 71
-
Par 95
Parâmetro de nível de acesso: 1, 2 ou 3
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Commander SK - Reconhecimento Automático
• O Commander SK tem um sistema interno de reconhecimento automático (auto tuning) que ajuda a obter dados mais precisos do motor
• Há dois tipos de reconhecimento automático: o parado (com eixo parado) e o rodando (com o eixo rodando). O rodando deve ser feito com o motor desacoplado e totalmente livre!
• Para aplicações onde o motor é ligado, e este já está em movimento (busca de velocidade), é muito importante que o reconhecimento rodando seja feito
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Acessórios OpcionaisOs opcionais são comuns a outros modelos de inversores da Emerson
– Módulos de I/O e de comunicação são do tipo encaixe rápido “Plug-in”
– Programas para computador e cabos de comunicação
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Os inversores de tamanho A não foram projetados para utilizar os módulos opcionais
Módulos OpcionaisMódulos Opcionais
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I/Os e Comunicações
Encaixe Rápido “Plug-in”
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Montagem dos Módulos Opcionais
O conector do módulo opcional é protegido por uma tampa plástica, a qual deve ser quebrada para encaixar o módulo
Proteção de ContatosQuebre a proteção
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Montagem dos Módulos Opcionais
Vista mostrando os terminais de um módulo
opcional de I/Os
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Módulos Opcionais de Comunicação
– SM-LON– SM-Profibus DP– SM-Interbus– SM-DeviceNet– SM-CANopen– SM-Ethernet– SM-EtherCat
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Módulo Opcional SM-I/O Lite 1. Comum 0V2. Entrada analógica bipolar 10V ou 4-
20ma, 20-4mA, 0-20mA, 20-0mA, c/s detecção de falha
3. Saída analógica 0 a +10V ou mA4. Saída +24V / 100mA c/tolerância a curto
circuito5. Entrada digital 16. Entrada digital 27. Encoder B entrada digital 38. Encoder B\9. Encoder A10. Encoder A\11. Comum 0V12. Saida para Encoder +5V / 250mA21. Relé22. nc 2A 240VAC23. Relé
Obs.: Opção de encoder apenas para leitura de velocidade. Não pode ser utilizado para realimentação
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Módulo Opcional SM-I/O Timer É o mesmo que o SM-I/O Lite: • 1 Entrada analógica
• 1 Saída analógica
• 1 Saída de relé
• 3 Entradas digitais
• Encoder para melhorar o controle de
velocidade
+Relógio de tempo real (Ano, Mês, Data, Dia da Semana,Hora, Minuto, Segundo)
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Sistema de filtragem de piscina
SM-I/O Timer – Exemplo de Aplicação
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Módulo SM-I/O 120V
6 entradas digitais programáveis 120VAC
2 saídas programáveis de relé
10
11
12
120VAC / 2A
Módulo SM-PELVI/Os isoladas em conformidade comIEC 61800-5-1 e NAMUR NE37 3 entradas/saídas digitais 24VDC 1 entrada digital 2 saídas programáveis de relé 1 entrada analógica +/-10V 1 saída analógica bipolar programável V ou
mA 1 saída analógica de tensão proporcional a
carga do motor
14
15
16
17
Módulos Opcionais SM-I/O 120V & SM-PELV
Obs.: Pode-se utilizar também em 220VAC. Porém apenas 3 entradasdigitais estarão disponíveis
120VAC / 2A
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SmartStick - Função Cópia
Lembre dessa dica:
O SmartStick é preto!
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SmartStick - Características e BenefíciosBenefícios
• Diminui o tempo de montagem de máquinas
• Fácil de salvar a programação de aplicações
• Fácil de restaurar a programação original
• Torna o ajuste e resolução de problemas mais rápida e compreensível
Características• Pode ser usado para
salvar a programação ou “cloná-la” em outros inversores iguais
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LogicStick - Função CLP Opcional• CLP substituído pelo LogicStick
• Programação utilizando o programa SyPTLite - IEC61131-3 (Padrão de simbologia de programação Ladder)
Economia de Economia de
Custo e EspaçoCusto e Espaço
Lembre dessa dica:
Para o SyPTLite é o branco!
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SyptLite - Faça Programas Dedicados• SyPTLite: Um editor gráfico ladder
que permite o desenvolvimento de programas dedicas para a aplicação (30-50 linhas)
• Ambiente conforme IEC 61131-3 – mesmo que os principais softwares de programação de CLPs
• Bibliotecas com os blocos de função padrão
• Auto documentado (help)• Compatível com o Commander SK e
outros modelos da Emerson
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Exemplo de Aplicação com LogicStickExemplo de Aplicação com LogicStick
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Exemplo de Aplicação com LogicStick
Sensor 1 detecta o Sensor 1 detecta o produtoproduto
Sensor 2 detecta o Sensor 2 detecta o produtoproduto
Esteira pára Esteira pára na posição na posição
precisaprecisa
Esteira TransportadoraEsteira Transportadora
Vel
ocid
ade
Vel
ocid
ade
TempoTempo
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IHM Opcional SM-Keypad Remote• Utilizada em montagem de painel
remoto
• IP65 – NEMA12/13
• Conectado a porta RJ45 Modbus RTU do Commander SK
• Tecla e função selecionável
• O teclado e o display do inversor continua funcional quando o keypad remoto é utilizado
• O cabo de conexão pode chegar a 30m
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IHM Opcional SM-Keypad Plus
• Mesma IHM LCD usada no Unidrive SP - permite acesso total aos parâmetros, inclusive mostrando os nomes
• Utilizado em montagem de painel remoto• Conectado a porta RJ45 Modbus RTU do
Commander SK• O teclado e o display do inversor continua
funcional quando o keypad remoto é utilizado
• Utilizando um software de edição próprio, o texto pode ser personalizado
• A função de filtro permite customizar o acesso aos parâmetros de programação
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CT Soft – Software de Configuração
CT Soft suporta o Commander SK e outros inversores da Emerson
• Projeto orientado• Biblioteca da Parâmetros• Funcionalidades do “Windows”
• Habilidade de abrir múltiplos painéis
• Diagramas• Lista de parâmetros • Monitoração• Medição
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CT Soft – Guia Passo a Passo (Wizard)
![Page 49: Inversores de Frequência Maximiliano Battassini Alex Marqueller Costa](https://reader037.fdocument.pub/reader037/viewer/2022102810/5681565d550346895dc40ba9/html5/thumbnails/49.jpg)
CT Soft – Diagrama Geral
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Commander SK - Ex. de Aplicação
Bombas
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Commander SK - Ex. de Aplicação
Ventiladores Industriais
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Commander SK - Ex. de Aplicação
Esteiras Transportadoras
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Commander SK - Ex. de Aplicação
Misturadores
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Compressores
Commander SK - Ex. de Aplicação
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Commander SK - Ex. de AplicaçãoSerras
Máquinas de Lavar Industriais
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Unidrive SP - Solução Completa
PotênciaDesempenhoConfiabilidade
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Grande faixa de potência0,75kW a 1,9MW (1CV a 2.500CV)
Unidrive SP - Características
Diversos métodos de controle• Vetorial Malha Fechada – Precisão. Torque nominal mesmo com rotação zero! • Modo RFC (Rotor Flux Control) – Desempenho dinâmico superior e estabilidade, sem dispositivo de realimentação• Vetorial Malha Aberta – Bom desempenho com um mínimo de configuração• Controle V/F – Controle simples, ideal para aplicação multi-motores• Regenerativo – Redução de harmônicas e regeneração de energia• Servo – Precisão e controle dinâmico
Diversas tensões:• 200-240V• 380-480V• 500-575V• 600-690V
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Unidrive SP - ModelosO Unidrive SP é dividido em três modelos diferentes, em função da aplicação e potência desejada
Panel Mounted Free Standing Modular
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Unidrive SP - Panel MountedFáceis de instalar, podem ser utilizados em um grande número de aplicações
• Potências: 0.75kW a 132kW (1CV a 180CV)• IP20• Regeneração de energia com controle de F.P.
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Unidrive SP - Free Standing“Engenheirados”, vem prontos para rodar e fornecidos dentro de um gabinete
• 90kW to 675kW (122CV a 915CV)• IP21• Compactos - Ótima relação tamanho/potência
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Divididos em módulos que podem ser combinados. Oferecem o máximo de potência e flexibilidade.• 45kW a 1.9MW (60CV a 2500CV)• IP20
Os módulos podem ser interligados de diversas maneiras:• Barramento DC comum• Regeneração de energia• Paralelismo de inversores para altas potências
Compactos e de fácil manuseio
Unidrive SP - Modular
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Uma grande variedade de opcionais pode ser utilizada de acordo com a aplicação
• Displays• SmartCards• I/Os adicionais• Realimentação• Comunicação• Filtros• Servo• E muito mais...
Unidrive SP - Opcionais
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Unidrive SP - Unidrive SP - Ex. de Aplicação
Extrusoras
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Bobinadeiras
Unidrive SP - Unidrive SP - Ex. de Aplicação
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Elevação de CargaUnidrive SP - Unidrive SP - Ex. de Aplicação
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Corte de Metal
Unidrive SP - Unidrive SP - Ex. de Aplicação
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Como Dimensionar Um InversorOs inversores de frequência são dimensionados em função:
• Da tensão (inversor não é bivolt!)• Corrente (corrente nominal do motor)• Ciclo de trabalho (sobrecarga normal ou pesada)• Aplicação
Basicamente a exigência da aplicação é que determina o modelo do inversor: • Commander SK • ou Unidrive SP
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Como Dimensionar - ExemploAplicação: Bomba d’águaAplicação: Bomba d’água
Motor: 3Motor: 3Ø / Ø / 3CV / 2P / 220V3CV / 2P / 220V
Corrente de placa Corrente de placa do motor: 8,4Ado motor: 8,4A
O regime é contínuoO regime é contínuoBaixa sobrecargaBaixa sobrecarga
COMMANDER COMMANDER SKSK
Bomba d’água é Bomba d’água é aplicação simplesaplicação simples
SKCD200220SKCD200220
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No caso de aplicações mais complexas como:• Elevação de carga• Controle preciso de velocidade (motor c/encoder)• Controle de torque• Sincronismo• Automação complexa• Potência maior que 200CV
Deve-se utilizar o Unidrive SP, para isso consulte nossa engenharia para fazer o dimensionamento adequado
Como Dimensionar - Exemplo
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Motores 3Ø para Uso com Inversor
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Motores para Uso com Inversor
• Controle de velocidade/torque do motor• Partidas e/ou paradas controladas• Grande número de operações por hora• Operação acima da velocidade nominal do motor• Operações com reversão constantes• Partidas de cargas com alta inércia; etc...
Onde é usado:
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Características gerais• Isolação reforçada • Motor com três cabos de ligação• Ventilação independente• Sobre dimensionamento da carcaça• Mancal isolado• Encoder
Motores para Uso com Inversor
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Motores para Uso com InversorIsolação Reforçada
ISOLAÇÃO NORMALISOLAÇÃO REFORÇADA
Impede a degradação precoce da isolação. Os equipamentos acionados por inversores sofrem ação de pulsos de tensão em freqüência elevada (dV/dt)
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Cabos de Ligação
Motores para Uso com Inversor
Os motores poderão ser fornecidos em uma só tensão 220, 380 ou 440 V uma vez que os inversores possuem apenas um nível de tensão de operação
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Ventilação IndependenteMotores para Uso com Inversor
Destinada aos motores que irão operar em baixas rotações. Tem significado especial nas condições de torque nominal em velocidade zero.
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Sobre dimensionamento da Carcaça
Motores para Uso com Inversor
Esse recurso pode ser utilizado de modo a impedir a elevação de temperatura, dispensando a ventilação independente. Somente com análise de engenharia para avaliar com segurança.
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Mancal IsoladoMotores para Uso com Inversor
Empregado de modo a impedir que correntes parasitas circulem entre rotor e estator. Estas correntes desgastam os rolamentos por eletro erosão. Geralmente aplicado em motores de carcaça igual ou superior a 280.
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Destinado ao controle de rotações do motor. Trata-se de um dispositivo digital acoplado ao eixo do motor, ou da máquina.Utilizado em sistemas de malha fechada, onde se deseja precisão de operação do conjunto.
Para que o inversor seja utilizado com encoder, deve ser utilizado um módulo opcional para a leitura dos sinais do encoder.
Motores para Uso com Inversor
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Documentação TécnicaAlém do manual e do CD fornecidos com osinversores, outras informações podem seracessadas:
• Guias avançados• Vídeos• Notas de aplicação• Softwares• Muitas outras...
www.controltechniques.com
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SuporteA Voges está identificando empresas em todas as regiões do Brasil para serem nossos integradores / parceiros no negócio.
Inicialmente todo o suporte será dado pela equipe interna da Voges Automação
Maximiliano [email protected] [email protected]
Fone: 54 3026.3540
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Obrigado!