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
- Retificador. Converte a AC de entrada em DC.
- Barramento DC. Os condensadores ajudam a sustentar a alimentação DC intermédia e a atenuar a ondulação; o circuito intermédio não armazena energia ilimitada.
- Inversor. Interruptores semicondutores ligam as fases do motor aos barramentos DC numa sequência controlada.
- Motor. As correntes dos enrolamentos produzem um campo girante e binário. Parte da energia de entrada transforma-se em calor e outras perdas.
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
- 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.
- 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.
- 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.
Os métodos de controlo respondem de forma diferente à carga.
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?
Mostrar a explicação
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.
- ABB: estágios de potência e comutação do variador (PDF) (Documento em inglês)
Leitura técnica: Guia 4, páginas impressas 14–15 (páginas 164–165 do PDF). Siga as etapas de conversão e o diagrama do inversor para relacionar a comutação com o campo girante.
- Microchip: tensão comutada e corrente do motor (PDF) (Documento em inglês)
O AN984, página 3, distingue a tensão PWM do inversor da corrente no enrolamento indutivo do motor. A página 5 separa a frequência de comutação da modulação sinusoidal.