Um variador controla a alimentação do motor.

Um variador de frequência, ou VFD, converte a energia elétrica de entrada numa saída controlada para um motor AC. Alterar a frequência de saída altera a velocidade do seu campo magnético girante.

A tensão e a corrente também devem adequar-se ao motor e à carga. Um variador faz mais do que simplesmente alterar a frequência.

Três etapas principais de potência.

Da potência elétrica à saída no veio

Quatro etapas ligadas de conversão da potência para o motorA AC de entrada passa por um retificador, pelo barramento DC e por um inversor até ao motor. O barramento DC inclui condensadores. O inversor comuta a alimentação do motor; o motor produz binário no veio.Entrada AC trifásica1 RetificadorAC → DC2 Barramento DC+−3 InversorComutação controladaM4 Motor → binário no veio
  1. Retificador. Converte a AC de entrada em DC.
  2. Barramento DC. Os condensadores ajudam a sustentar a alimentação DC intermédia e a atenuar a ondulação; o circuito intermédio não armazena energia ilimitada.
  3. Inversor. Interruptores semicondutores ligam as fases do motor aos barramentos DC numa sequência controlada.
  4. Motor. As correntes dos enrolamentos produzem um campo girante e binário. Parte da energia de entrada transforma-se em calor e outras perdas.
Um variador de fonte de tensão comum em funcionamento motor. Este diagrama funcional omite as proteções, os filtros, os circuitos de comando e os percursos de travagem. A regeneração precisa de um percurso de energia adequado; um retificador básico de díodos não pode devolver energia à rede.

A saída é comutada, não é uma forma de onda suave da rede.

Os interruptores eletrónicos aplicam impulsos de tensão que mudam rapidamente. A modulação controla a alimentação efetiva do motor; a indutância ajuda a modelar a corrente.

A frequência fundamental da saída e a frequência de comutação, muito mais elevada, são diferentes. Nenhuma deve ser confundida com a frequência fixa da rede de alimentação.

Impulsos de tensão e corrente nos enrolamentos

Tensão comutada e corrente do motor mais regularO gráfico superior mostra uma tensão ilustrativa de um braço do inversor a comutar entre os níveis positivo e negativo em relação ao ponto médio DC. O gráfico inferior mostra uma corrente de fase do motor aproximadamente sinusoidal, com pequena ondulação. Partilham o mesmo intervalo de tempo, mas têm unidades verticais diferentes e escalas independentes.Tensão do braço de faseem relação ao ponto médio DC+0−Corrente de fase do motor+0−Mesmo intervalo de tempo →
  1. Traçado superior: tensão de comutação. Neste braço de fase ideal de dois níveis, o nó de comutação alterna entre +VDC/2 e −VDC/2 relativamente ao ponto médio do barramento DC. As larguras dos impulsos variam ao longo do ciclo elétrico.
  2. Traçado inferior: corrente numa fase do motor. A indutância do motor opõe-se a variações súbitas de corrente. A corrente é mais lisa do que a tensão comutada, embora persistam ondulação e distorção.
  3. Leia os eixos separadamente. O intervalo de tempo horizontal é comum. A tensão e a corrente utilizam unidades e escalas verticais diferentes; as alturas das curvas não podem ser comparadas. A fase da corrente depende da condição de funcionamento.
Formas de onda ilustrativas, não medições de um elevador. São desenhados apenas 14 ciclos de comutação para manter os impulsos legíveis; a frequência real de comutação é normalmente muito superior à frequência fundamental do motor. O traço superior não é a tensão entre fases nem entre fase e neutro do motor.

Os métodos de controlo respondem de forma diferente à carga.

A frequência é um ponto de partida

O campo de um motor de quatro polos gira a 900 rpm com 30 Hz. A velocidade real de um rotor de indução também depende do escorregamento; um rotor síncrono acompanha o campo durante o funcionamento síncrono.

O controlo simples de tensão/frequência e o controlo vetorial mais avançado têm capacidades diferentes. Alguns variadores utilizam um codificador; outros estimam condições relevantes do motor a partir de medições elétricas.

O controlador do elevador e o variador partilham a tarefa.

O controlador solicita o movimento e coordena a viagem. O variador de frequência controla o motor de acordo com o comando e a realimentação recebidos. A sequência de atuação do travão e as outras autorizações fazem parte do conjunto completo de comando.

Um VFD não substitui o travão mecânico nem os sistemas de segurança do elevador. O funcionamento adequado depende do motor, da carga, da realimentação e do método de controlo configurado.

Um olhar mais próximo

Acima da zona de velocidade base de um motor, os limites de tensão podem exigir o enfraquecimento do campo e reduzir o binário disponível. Um aumento de frequência não garante binário constante, velocidade ilimitada ou adequação à máquina ligada.

Verifique o que aprendeu

A frequência de comutação de um variador é igual à frequência elétrica comandada para o motor?

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Não. O inversor pode comutar muitas vezes em cada ciclo da forma de onda fundamental de saída do motor.

Leitura adicional.

Leitura opcional para aprofundar esta lição.