Os fornecedores de conversores de frequência específicos para o setor petrolífero lembram que os motores elétricos são atualmente as ferramentas rotativas mais utilizadas. Com o desenvolvimento e a popularização dos conversores de frequência, a necessidade de utilização conjunta de motores elétricos com esses conversores tem aumentado. No entanto, o uso conjunto de conversores de frequência e motores elétricos inevitavelmente leva ao surgimento de diversos problemas:
1. Os arrancadores suaves de motores podem economizar energia?
O efeito de economia de energia da partida suave é limitado, mas pode reduzir o impacto da partida na rede elétrica, proporcionar uma partida suave e proteger o enrolamento do motor.
De acordo com a teoria da conservação de energia, devido à adição de circuitos de controle relativamente complexos, a partida suave não só não economiza energia, como também aumenta o consumo. No entanto, ela pode reduzir a corrente de partida do circuito e desempenhar um papel protetor.
Quais são a corrente de partida e o torque de partida do motor quando se utiliza um conversor de frequência para operação?
Ao utilizar um conversor de frequência, a frequência e a tensão aumentam proporcionalmente à aceleração do motor, e a corrente de partida é limitada a menos de 150% da corrente nominal (entre 125% e 200%, dependendo do modelo). Ao ligar o motor diretamente à rede elétrica, a corrente de partida é de 6 a 7 vezes maior, podendo causar choques mecânicos e elétricos. Com um inversor de frequência, a partida é suave (embora com um tempo de partida mais longo). A corrente de partida é de 1,2 a 1,5 vezes a corrente nominal, e o torque de partida é de 70% a 120% do torque nominal. Para conversores de frequência com função de aumento automático de torque, o torque de partida é superior a 100%, permitindo a partida com carga total.
Existe alguma relação entre sobrecarga do motor e curto-circuito?
Existem dois tipos de sobrecarga em motores: 1. Sobrecarga mecânica: ocorre quando a carga motriz excede o valor nominal ou quando o sistema de transmissão sofre um travamento, não tendo relação com um curto-circuito. 2. Sobrecarga normal: quando a corrente do motor está sobrecarregada, isso pode ser devido a um aterramento localizado ou a curtos-circuitos entre as espiras do enrolamento do motor.
Qual a aplicação da regulação de velocidade por frequência variável? Quais são os benefícios?
Qual a aplicação da regulação de velocidade por frequência variável?
Pode ser aplicado a máquinas rotativas com requisitos de regulação de velocidade.
Quais são os benefícios da regulação de velocidade por frequência variável?
Antes da implementação da regulação de velocidade por frequência variável (teoricamente, já havia sido realizada, mas a implementação prática só ocorreu após a invenção dos dispositivos eletrônicos de potência), a regulação de velocidade tradicional utilizava corrente contínua. As desvantagens da regulação de velocidade por corrente contínua são:
① Os motores CC possuem estruturas complexas e altos custos de manutenção.
② Devido à presença do comutador, não há muita margem para aumentar a potência do motor CC.
Portanto, os benefícios da regulação de velocidade por frequência variável são:
① Ele pode alcançar o mesmo excelente desempenho de regulação de velocidade que a regulação de velocidade CC para motores CA.
② A manutenção dos motores assíncronos de gaiola de esquilo é simples e prática.
③ Não há limitação na potência dos motores CA devido ao comutador.
Como medir a resistência de isolamento de um motor?
Se for um motor CA trifásico, meça a resistência de isolamento entre as fases e para o terra dos enrolamentos trifásicos do motor.
Se for um motor CC, meça a tensão entre o enrolamento da armadura e o terra, entre o enrolamento de excitação em série e o terra, entre o enrolamento de excitação secundário e o terra, e entre o enrolamento de excitação em série e o enrolamento de excitação secundário. Selecione o vibrador correspondente de acordo com o nível de tensão do motor testado.
Etapas de medição:
Desconecte a fonte de alimentação.
---Descarga no solo
---Se for um motor CA trifásico, abra o ponto central (se possível)
---Se for um motor CC, levante a escova.
Utilize uma mesa vibratória para medir a resistência de isolamento entre as fases e para o terra separadamente.
---Descarga no solo
---Restaure a linha
Registre a resistência de isolamento e a temperatura ambiente.
6. O que é um motor de arranque sem escovas e acíclico?
O arrancador sem escovas e sem anéis é um dispositivo de partida que supera as desvantagens dos motores assíncronos com rotor bobinado equipados com anéis coletores, escovas de carvão e dispositivos de partida complexos, mantendo as vantagens da baixa corrente de partida e do alto torque de partida dos motores com rotor bobinado. Os motores assíncronos trifásicos de corrente alternada com rotor bobinado JR, JZR, YR e YZR (exceto os de velocidade variável e aqueles equipados com sensores de entrada) que originalmente utilizavam arrancadores resistivos, reatores, resistores variáveis sensíveis à frequência, arrancadores com resistor variável líquido e soft starters podem ser substituídos por "arrancadores sem escovas e de malha aberta".
Quantos métodos de partida por capacitor existem para motores?
Existem dois tipos de partida:
⑴ Partida com capacitor (refere-se à desconexão do capacitor após a partida do motor);
⑵ O capacitor inicia e opera (o capacitor participa da operação após a inicialização).
Um transformador pode ser usado como carga para um conversor de frequência?
Em princípio, seria possível, mas na prática não é viável. Conversores de frequência não necessitam de transformadores para elevar a tensão, e existem modelos que podem ser usados em circuitos acima de 380V. Se uma tensão mais alta for necessária, também existem circuitos que podem ser convertidos diretamente para 220V ou 380V e, em seguida, dobrados para obter a tensão desejada. Conversores de frequência são usados principalmente para acionar cargas (como motores elétricos) e raramente para conversão de frequência de energia. As funções dos conversores de frequência vão muito além da conversão de frequência em si, e existem muitas funções adicionais, como diversas proteções. Se conversores de frequência forem usados para obter energia por conversão de frequência, não é aconselhável do ponto de vista econômico. Recomenda-se o uso de outros circuitos de conversão de frequência.
O conversor de frequência pode ser ajustado para 1Hz? E qual é a frequência máxima de ajuste (em Hz) para uso?
Se o conversor de frequência for usado em um motor assíncrono CA comum, ao ajustá-lo para 1 Hz, ele já estará próximo de CC, o que é absolutamente inaceitável. O motor operará com a corrente máxima suportada pelo conversor de frequência e gerará calor excessivo, podendo queimá-lo.
Se a operação exceder 50 Hz, aumentará a perda no ferro do motor, o que também é prejudicial ao seu funcionamento. Geralmente, é melhor não ultrapassar 60 Hz (ultrapassar esse limite por um curto período de tempo é permitido), caso contrário, isso também afetará a vida útil do motor.
Qual é o princípio de funcionamento do resistor de regulação de frequência em um conversor de frequência? Por que o ajuste da resistência pode alterar a frequência?
O resistor de ajuste de frequência do conversor de frequência é usado para dividir proporcionalmente a tensão de referência de 10V do conversor e enviá-la de volta para a placa de controle principal. A placa de controle principal realiza então a conversão analógico-digital da tensão recebida pelo resistor para ler os dados e convertê-los em um valor proporcional à frequência nominal, resultando na frequência de saída. Portanto, ajustando o valor do resistor, é possível ajustar a frequência do conversor.
11. O conversor de frequência consegue desacoplar a corrente do motor?
É possível desacoplar a conversão de frequência? Não! Mas, desde que a frequência de saída f e a velocidade síncrona n1 mantenham a taxa de escorregamento na faixa estável ou na taxa de escorregamento nominal Se, isso equivale a desacoplar a corrente do motor, pois o fator de potência do rotor passa a ser 1, e a corrente do rotor é a corrente de torque que todos precisam desacoplar e controlar! O conversor de frequência é um dispositivo de controle de velocidade para motores assíncronos e não pode realizar nenhum controle além das características mecânicas desses motores.
Por que a corrente é alta na partida de um motor de indução? A corrente diminuirá após a partida?
Quando um motor de indução está parado, do ponto de vista eletromagnético, ele se comporta como um transformador. O enrolamento do estator, conectado à fonte de alimentação, é equivalente à bobina primária do transformador, e o enrolamento do rotor, em circuito fechado, é equivalente à bobina secundária do transformador em curto-circuito. Não há conexão elétrica entre o enrolamento do estator e o enrolamento do rotor, apenas conexão magnética. O fluxo magnético atravessa o estator, o entreferro e o núcleo do rotor, formando um circuito fechado. No momento do desligamento, o rotor ainda não começou a girar devido à inércia, e o campo magnético rotativo corta o enrolamento do rotor na velocidade máxima de corte – a velocidade síncrona –, fazendo com que o enrolamento do rotor induza o potencial mais alto possível. Portanto, uma grande corrente flui pelo condutor do rotor, gerando energia magnética para contrabalançar o campo magnético do estator, assim como o fluxo magnético secundário de um transformador precisa contrabalançar o fluxo magnético primário.
Para manter o fluxo magnético original compatível com a tensão de alimentação, o estator aumenta automaticamente a corrente. Como a corrente do rotor é muito alta nesse momento, a corrente do estator também aumenta significativamente, chegando a 4 a 7 vezes a corrente nominal, o que explica a alta corrente de partida.
Por que a corrente é baixa após a partida? Conforme a velocidade do motor aumenta, a velocidade com que o campo magnético do estator corta o condutor do rotor diminui, o potencial induzido no condutor do rotor diminui e a corrente no condutor do rotor também diminui. Portanto, a parcela da corrente do estator usada para compensar o fluxo magnético gerado pela corrente do rotor também diminui, fazendo com que a corrente do estator diminua de um valor alto para um valor baixo até retornar ao normal.
Qual o impacto da frequência da portadora nos conversores de frequência e nos motores?
A frequência da portadora influencia a corrente de saída do conversor de frequência:
(1) Quanto maior a frequência de operação, maior o ciclo de trabalho da onda de tensão, menores os componentes harmônicos de alta ordem da corrente, ou seja, maior a frequência portadora e mais suave a forma de onda da corrente;
(2) Quanto maior a frequência portadora, menor a corrente de saída permitida do conversor de frequência;
(3) Quanto maior a frequência portadora, menor a impedância capacitiva do capacitor de fiação (porque Xc=1/2 π fC) e maior a corrente de fuga causada por pulsos de alta frequência.
O impacto da frequência portadora nos motores:
Quanto maior a frequência da portadora, menor a vibração do motor, menor o ruído de operação e menor o calor gerado. Por outro lado, quanto maior a frequência da portadora, maior a frequência da corrente harmônica, mais severo o efeito pelicular no estator do motor, maiores as perdas e menor a potência de saída.
Por que um conversor de frequência não pode ser usado como fonte de alimentação de conversor de frequência?
O circuito completo de uma fonte de alimentação de frequência variável consiste em componentes CA, CC, CA e de filtragem, de modo que as formas de onda de tensão e corrente que ela produz são ondas senoidais puras, muito próximas às de uma fonte de alimentação CA ideal. Ela pode fornecer a tensão e a frequência da rede elétrica de qualquer país do mundo.
O conversor de frequência é composto por circuitos como corrente alternada contínua e corrente alternada modulada, e o nome padrão para o conversor de frequência deveria ser controlador de velocidade por conversor de frequência. A forma de onda da sua tensão de saída é uma onda quadrada pulsada com muitos componentes harmônicos. A tensão e a frequência variam proporcionalmente ao mesmo tempo e não podem ser ajustadas separadamente, o que não atende aos requisitos de uma fonte de alimentação CA. Em princípio, não pode ser usado como fonte de alimentação e geralmente é utilizado apenas para a regulação de velocidade de motores assíncronos trifásicos.
Por que a elevação da temperatura do motor é maior quando se utiliza um conversor de frequência do que na frequência da rede elétrica?
Como a forma de onda de saída do conversor de frequência não é uma onda senoidal, mas sim uma onda distorcida, a corrente do motor com torque nominal é cerca de 10% maior do que na frequência da rede elétrica, resultando em um aumento de temperatura ligeiramente superior ao observado na frequência da rede elétrica.
Outro ponto é que, quando a velocidade do motor diminui, a velocidade da ventoinha de refrigeração do motor não é suficiente, e o aumento da temperatura do motor será maior.