Um cabo de motor (SERVO, VFD) contém condutores trifásicos e um PA, é otimizado para capacitância e possui blindagem trançada.

O que é um conversor de frequência e para que é que ele serve?

A introdução de conversores de frequência em plantas industriais começou no início dos anos 1970. Até então, só era possível operar motores elétricos diretamente na rede e, portanto, em velocidades definidas. Se um motor elétrico, por exemplo, uma máquina assíncrona, for operado diretamente na rede (50 Hz), uma velocidade fixa era definida, conhecida como velocidade nominal, com base na frequência da rede e no número de pólos do motor. Antigamente, onde eram necessárias diferentes velocidades devido à aplicação, eram usadas engrenagens mecânicas. Alguns leitores podem lembrar-se do que era conhecido como “comutação delta”. Isso foi usado para limitar a potência do motor no momento em que é ligado no caso de motores operados diretamente.

Um conversor de frequência é necessário para operar um motor elétrico de forma eficiente e em velocidades variáveis.

O que as velocidades variáveis do motor têm em comum com a economia de energia?

A opção de ajustar continuamente a velocidade do motor oferece uma oportunidade de economizar energia em muitas aplicações com diferentes cargas. Por exemplo, ventiladores ou bombas raramente são operados com potência ou velocidade nominal. Se for necessária uma capacidade de bombeamento ou volume do transportador menor, o conversor de frequência pode facilmente reduzir a potência. Outra vantagem de usar conversores de frequência (em comparação com motores que operam estaticamente na rede) é o melhor controle do processo de acionamentos ou máquinas graças à velocidade variável, que muitas vezes pode aumentar a precisão, a qualidade e o rendimento.

Engana-se quem pensa que conversores de frequência só podem ser encontrados em ambiente industrial. Eles também são usados há muito tempo no setor privado. Por exemplo, motores controlados por conversor de frequência com velocidade controlada podem ser encontrados em máquinas de cozinha, secadoras de roupas ou bombas de aquecimento ou circulação. Os conversores de frequência também são encontrados em veículos elétricos de forma modificada; no entanto, eles são operados com bateria, ou seja, tensão direta.

Como funciona um conversor de frequência?

Um conversor de frequência (também conhecido como inversor de frequência variável) é um dispositivo que gera outra corrente alternada com frequência e/ou amplitude diferente de uma corrente alternada. Um conversor de frequência geralmente consiste em três componentes:

1. Retificador → a tensão alternada da rede de entrada é convertida em tensão contínua aqui. Isso normalmente é feito com uma ponte retificadora de semicondutores.
2. Circuito intermediário DC → tensão intermediária (= tensão contínua) a partir da qual o inversor é alimentado. Componentes para filtragem de sinal são frequentemente encontrados no circuito intermediário para, por exemplo, cumprir os valores-limite normativos relativos à compatibilidade eletromagnética. A tensão típica do circuito intermediário para uma conexão trifásica é de 565 V DC.
3. Inversor → elementos de comutação de semicondutores, por exemplo, transistores, que são controlados por modulação por largura de pulso (PWM para abreviar). Quaisquer sequências atuais podem ser imitadas pelo controle “habilidoso” dos elementos de comutação. A corrente na saída do conversor de frequência alimenta o motor elétrico e é uma corrente alternada com curso senoidal e frequência variável.

O que é modulação por largura de pulso?

A modulação por largura de pulso é um sinal de onda quadrada com duração de pulso constante, que oscila entre dois valores de tensão constantes (no nosso exemplo, metade da tensão do circuito intermediário +/- 1/2*UZ). O ciclo de trabalho, ou seja, a proporção da largura do pulso para quebrar a largura, varia aqui. Dependendo da variante, diferentes formas de sinal podem ser imitadas. Se um valor efetivo for formado a partir do sinal PWM “hackeado”, a forma do sinal corresponde a uma tensão alternada senoidal.

A maior vantagem da modulação PW é a alta eficiência, pois os transistores podem ser operados no modo de comutação eficiente. Por outro lado, a operação no modo amplificador seria tecnicamente mais complexa e geraria mais perdas, pois muita energia seria convertida em calor.

A propósito, inversores para sistemas fotovoltaicos, amplificadores Hi-Fi digitais e controladores de velocidade para motores brushless na construção do modelo RC também funcionam de acordo com esse princípio.

O que há de especial em nossos cabos ÖLFLEX® VFD ou SERVO

Juntamente com os benefícios descritos do controle de velocidade variável e o alto potencial de economia, a modulação PW explicada acima infelizmente também tem efeitos colaterais indesejáveis. Como resultado, altas tensões são comutadas de mais para zero volts em alguns nanossegundos. No próprio processo de comutação, são formados transientes, que podem se espalhar através de acoplamentos eletromagnéticos dentro do sistema, mas também dentro de nossos cabos de motor ÖLFLEX® . Essas correntes de interferência de alta frequência podem passar pelo sistema de aterramento de fábrica e ter um impacto negativo na qualidade de transmissão de, por exemplo, cabos de dados paralelos. No entanto, esses problemas podem ser evitados por meio de projetos de cabos especiais, materiais de isolamento especiais e instalação por pessoal especializado treinado.

Que novos desenvolvimentos estão em andamento?

No ambiente industrial diário de hoje, quase todos os motores são controlados por conversores de frequência. O número desses trens de força aumentará acentuadamente, principalmente nas classes de baixa potência. Uma razão para isso é o preço baixo, que torna as engrenagens para acionamentos multiaxiais não lucrativas. Além disso, as aplicações de logística e manuseio aumentam a necessidade de pequenos acionamentos e conversores de frequência.

Em termos de tecnologia, há novos desenvolvimentos no campo dos semicondutores. Por exemplo, os inovadores transistores de carboneto de silício (SiC) podem ser usados para reduzir significativamente as perdas de energia em conversores de frequência. Isso significa que os dispositivos nas mesmas classes de potência podem ser construídos muito menores no futuro, pois menos perda de calor precisa ser descarregada.